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豊島 快幸*; 田中 寿基*; 赤川 巧*; 山崎 達夫*; 佐藤 勝也; 長谷 純宏; 鳴海 一成
JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 84, 2008/11
麹菌(
)は醤油,清酒,味噌などの醸造産業において利用される重要な微生物である。本研究では、麹菌育種の新しい手段としてイオンビームの利用を検討した。これまでに、セレン酸耐性変異株を51株取得した。セレン酸耐性にかかわる
遺伝子領域のPCR解析を行ったところ、増幅の認められなかった株は11株であった。これらの株についてゲノミックサザン解析を行ったところ、親株に比べてバンドパターンが大きく異なっていた。このことから、イオンビーム照射により、遺伝子領域に大規模な欠損や転位,挿入などの構造変化が起きていることが予想された。これらの株の一つであるNo.11株の染色体構造について検討するためにパルスフィールド電気泳動を行った結果、泳動パターンが親株に比べて異なり、特に8番染色体が大規模に欠失していることが推察された。以上のことから、イオンビーム照射は、麹菌遺伝子の大規模な変異を生じさせ、かつ、染色体構造を大きく変化させることが可能であり、麹菌の新しい変異育種方法として有効であることが考えられた。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 佐藤 勝也; 長谷 純宏; 鳴海 一成
放射線と産業, (119), p.22 - 26, 2008/09
醤油醸造は清酒や味噌と同じく麹菌を用いる伝統産業であるが、醸造に占める麹菌の役割は清酒や味噌に比べ、はるかに大きい。醤油醸造にとって麹菌は重要であり、それゆえ、醤油業界では麹菌育種が古くから精力的に行われてきたが、近年、ゲノム情報も公開され遺伝子レベルから麹菌の理解が深まっている中で、より醤油醸造に特化した麹菌株の育成を行うためにも、新しい麹菌育種方法が求められている。本研究では麹菌へのイオンビーム照射の影響や遺伝子の変異スペクトルの解析を行った。また、イオンビームがDNAの二重鎖切断を引き起こすことを利用し、遺伝子組換え体からのマーカー遺伝子除去が可能か検討した。その結果、イオンビーム照射は従来の変異処理方法では報告されていないような、麹菌遺伝子の大きな構造変化を引き起こすことや、マーカー遺伝子の除去が可能であることが明らかとなった。そのため、今までには得ることのできなかった麹菌株を育種することが可能であり、イオンビーム照射が麹菌育種にとって有効な変異育種方法であることが考えられた。
豊島 快幸*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 佐藤 勝也; 長谷 純宏; 鳴海 一成
JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 93, 2008/03
麹菌は醤油,清酒,味噌などの醸造産業において利用される重要な微生物である。イオンビームを麹菌育種へ利用することを目的として、麹菌育種のためのイオンビーム照射条件や照射後の麹菌の変異効果について検討を行った。イオンビームの吸収線量の違いによる麹菌の生存率,変異率を比較した結果、生存率は吸収線量が大きくなるに従い低下した。また、各吸収線量での変異率は400Gyで最大を示した。次に、取得した変異株の変異パターンをPCRにより解析した結果、特定遺伝子領域の増幅が認められないものが見いだされ、遺伝子欠損が生じているものと考えられた。これらの株は全耐性株の約27%を占めており、高い確率で遺伝子欠損株が得られているものと推測された。また、400Gy照射区では欠損変異が示唆される株の割合が57%であり、ほかの照射区に比べ極めて高い割合であった。以上のことから、凍結乾燥処理を行った麹菌のイオンビーム照射では400Gy程度の線量で高い変異効果が期待でき、遺伝子の欠損変異が高い割合で生じているものと考えられた。
)遺伝子の選択的除去方法の検討豊島 快幸*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 佐藤 勝也; 長谷 純宏; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビーム照射は、多くのDNA2本鎖切断を生じ、遺伝子の大規模な欠損を誘発することが知られており、突然変異誘発方法として有用な技術である。そこで、醸造産業やタンパク質生産の宿主として重要である麹菌へのイオンビーム照射の影響を観察し、特定の遺伝子を選択的に除去する方法を検討した。麹菌分生子にイオンビーム(
C
, 220MeV)を300
700Gy照射し、セレン酸耐性の原因遺伝子である及び
遺伝子の欠損変異率を測定した。その結果、欠損変異率が最大となった照射線量は400Gyであった。そこで、遺伝子をマーカーとして
領域に挿入した株にイオンビームを照射し、マーカー領域が除去された変異株のスクリーニングを試みた。得られた変異株についてサザン解析を行った結果、マーカー領域が完全に除去された変異株が見いだされた。以上より、イオンビーム照射により選択的にマーカーを含む麹菌遺伝子領域を除去することが可能であることが明らかとなった。
)ゲノム構造に与える影響の解析豊島 快幸*; 田中 寿基*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビーム照射は、従来のUV照射などに比べて高い変異率を示し、変異導入法として非常に有用である。しかし、ゲノム構造に及ぼす影響については、十分に明らかにされていない。本研究では、幅広い産業で利用されている麹菌にイオンビームを照射し、ゲノムワイドにその影響を見ることを目的とした。麹菌分生子にイオンビーム(C, 300Gy500Gy, 220MeV)を照射し、セレン酸耐性を指標に及び遺伝子に変異を有する株を選択した。得られた株のゲノムについてPCR解析及びサザン解析を行った結果、及び遺伝子領域に欠損あるいは転座などが生じていると考えられる変異株が見いだされた。さらに、麹菌フルゲノムアレイを用いて各遺伝子のコピー数の解析を行ったところ、大規模な領域欠損が起きていることが確認された。以上のことから、イオンビーム照射ではゲノム中に大規模な欠損変異の誘発が可能であり、従来法では得られなかった優良変異株の育種が可能と考えられる。
豊島 快幸*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 浦 哲二*; 佐藤 勝也; 長谷 純宏; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌()は醤油,清酒,味噌などの醸造産業において利用される重要な微生物である。イオンビームを麹菌育種へ利用することを目的として、麹菌育種のためのイオンビーム照射条件や照射後の麹菌の変異効果について検討を行った。イオンビームの吸収線量の違いによる麹菌の生存率,変異率を比較した結果、生存率は吸収線量が大きくなるに従い低下した。また、各吸収線量での変異率は400Gyで最大を示した。次に、取得した変異株の変異パターンをPCRにより解析した結果、特定遺伝子領域の増幅が認められないものが見いだされ、遺伝子欠損が生じているものと考えられた。これらの株は全耐性株の約27%を占めており、高い確率で遺伝子欠損株が得られているものと推測された。また、400Gy照射区では欠損変異が示唆される株の割合が57%であり、他の照射区に比べ極めて高い割合であった。以上のことから、凍結乾燥処理を行った麹菌のイオンビーム照射では400Gy程度の線量で高い変異効果が期待でき、遺伝子の欠損変異が高い割合で生じているものと考えられた。
田中 寿基*; 豊島 快幸*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 浦 哲二*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビーム照射は従来のUV照射などに比べて高い変異率を示し、変異導入法として非常に有用である。しかし、ゲノム構造に及ぼす影響については十分に明らかにされていない。そこで本研究では、イオンビームが麹菌ゲノムに与える影響をサザン解析,パルスフィールド電気泳動(PFGE)及び麹菌GeneChipを用いた解析を行った。サザン解析によって選抜した変異株についてPFGEを行った結果、イオンビーム照射株の中に親株とは異なる泳動パターンを示す株が見いだされ、この変異株ではゲノムDNAに欠損が起きているものと予測された。麹菌の全遺伝子が搭載されている麹菌GeneChipを用いてCGH解析を行った結果、PFGEにおいて欠損が示唆された変異株において大規模な遺伝子の欠損(8番染色体末端部分の142個の遺伝子を含むおよそ340キロ塩基対)が生じていることが確認された。以上のことから、イオンビームを用いることによって麹菌ゲノム中に大規模な欠損変異を誘発可能であることが明らかとなった。
豊島 快幸*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 佐藤 勝也; 長谷 純宏; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌の全ゲノム配列情報が公開され、麹菌育種の遺伝子レベルからのアプローチが可能になった。例えば、ゲノム配列情報をもとに、遺伝子組換え技術を用いた特定遺伝子のターゲッティングが原理的には可能である。しかしこの方法は、遺伝子組換えによって外来の生物由来のマーカー遺伝子が麹菌のゲノムに組み込まれるため、パブリックアクセプタンス等の観点から麹菌を食品産業等に利用できないという問題がある。イオンビーム照射は突然変異誘発方法として有用な技術である。そこで、麹菌遺伝子組換え体のマーカー遺伝子をイオンビーム照射によって欠損させることで、従来の遺伝子破壊法と同様に任意の遺伝子の機能が破壊されていながら、しかもゲノム中に外来のマーカー遺伝子を全く含まない遺伝子突然変異体を取得する技術の開発を検討した。イオンビーム照射を行った麹菌からセレン酸耐性を指標にして遺伝子欠損候補株を得て、それらの中からマーカー遺伝子が挿入されているDNA領域が増幅されない株を選別した。得られた変異株についてサザン解析を行った結果、マーカー遺伝子領域が完全に除去されていることが確認され、目的とする突然変異体を取得することに成功した。
