Functional characterization of glycine oxidase from Bacillus licheniformis in Escherichia coli and transgenic plants.
Biotechnol Lett · 2023 · 45:299-307 · PMID 36592259 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 저항성 잡초 · 식물 · 직업
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목표: 글리포세이트 저항성 작물 육종에 적용 가능한 글리신 산화효소 유전자(glycine oxidase genes)를 찾고자 하였다. 결과: 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis, B. licheniformis)의 글리신 산화효소(GO, EC 1.4.3.19) 유전자(GenBank No: KC831746)를 화학적으로 합성하여 글리포세이트에 민감한 대장균(Escherichia coli, E. coli)으로 형질전환하였다. GO 유전자는 아그로박테리움 매개 형질전환을 통해 애기장대(Arabidopsis)와 벼(rice)로 도입되었다. 시험 결과, GO 유전자를 포함하는 형질전환 식물은 야생형 식물보다 글리포세이트에 더 저항성이 있음을 확인하였다. 200 µM의 글리포세이트가 포함된 고체 무라시게 및 스쿠그(Murashige and Skoog, MS) 배지에서 형질전환 애기장대는 정상적으로 생육한 반면, 야생형 식물은 왜소해지고 뿌리 성장이 제한되었다. 500 µM의 글리포세이트가 포함된 용액에서는 야생형 벼가 심하게 황변하였으나, 형질전환 벼는 정상적으로 생장하였다. 또한, 10 mM 글리포세이트 용액을 살포했을 때, 야생형 벼는 시들고 고사한 반면, 형질전환 벼는 잘 자랐다. GO 유전자가 글리포세이트 저항성에 미치는 기능과 글리포세이트 저항성 작물 재배에서의 응용 가치가 입증되었다. 결론: B. licheniformis의 글리신 산화효소 유전자는 E. coli, 애기장대 및 벼의 글리포세이트에 대한 저항성을 향상시킨다.ORIGINAL ABSTRACT
OBJECTIVES: To find glycine oxidase genes that can be applied to the breeding of glyphosate resistant crops. RESULTS: The glycine oxidase (GO, EC 1.4.3.19) gene (GenBank No: KC831746) from Bacillus licheniformis (B. licheniformis) was chemically synthesized and transformed into glyphosate-sensitive Escherichia coli (E. coli). The GO gene was transformed into Arabidopsis and rice through Agrobacterium-mediated transformation. The test results confirmed that transgenic plants containing GO genes are more resistant to glyphosate than wild-type plants. On solid Murashige and Skoog (MS) (Murashige and Skoog1962 ) medium containing 200 µM glyphosate, transgenic Arabidopsis thaliana grew normally, while wild-type plants were stunted and root growth was restricted. In a solution containing 500 µM glyphosate, wild-type rice showed severe yellowing, while transgenic rice grew normally. In addition, when sprayed with 10 mM glyphosate solution, wild-type rice withered and died, while transgenic rice grew well. The function of GO gene in glyphosate resistance and the application value of GO gene in the cultivation of glyphosate-resistant crops is proved. CONCLUSIONS: The glycine oxidase gene from B. licheniformis enhances the resistance of E. coli, Arabidopsis and rice to glyphosate.| 저자 | Hongjuan, H.; Fujian, Z.; Guohua, L.; Quanhong, Y.; Qiaoquan, L. |
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| 저널 | Biotechnology letters |
| 권·호·쪽 | 45(2), 299-307 |
| PMID | 36592259 |
| DOI | 10.1371/journal.pone.0039861 |
| MeSH | Arabidopsis; Bacillus licheniformis; Escherichia coli; Herbicides; Plant Breeding; Plants, Genetically Modified; Oryza; Herbicide Resistance; Glyphosate; Amino Acid Oxidoreductases |