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論文

Lethal and mutagenic effects of ion beams and $$gamma$$-rays in ${it Aspergillus oryzae}$

豊島 快幸*; 高橋 明珠*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 茂木 喜信*; 山崎 達雄*; 濱田 涼子*; 岩下 和裕*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成

Mutation Research; Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 740(1-2), p.43 - 49, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.mrfmmm.2012.12.005
 被引用回数：18 パーセンタイル：49.23(Biotechnology & Applied Microbiology)

${it Aspergillus oryzae}$ is a fungus that is used widely in traditional Japanese fermentation industries. In this study, the lethal and mutagenic effects of different linear energy transfer (LET) radiation in freeze-dried conidia of ${it A. oryzae}$ were investigated. The lethal effect, which was evaluated by a 90% lethal dose, was dependent on the LET value of the ionizing radiation. The most lethal ionizing radiation among that tested was $$^{12}$$C$$^{5+}$$ ion beams with an LET of 121 keV/$$mu$$m. The $$^{12}$$C$$^{5+}$$ ion beams had a 3.6-times higher lethal effect than low-LET (0.2 keV/$$mu$$m) $$gamma$$-rays. The mutagenic effect was evaluated by the frequency of selenate resistant mutants. $$^{12}$$C$$^{6+}$$ ion beams with an LET of 86 keV/$$mu$$m were the most effective in inducing selenate resistance. The mutant frequency following exposure to $$^{12}$$C$$^{6+}$$ ion beams increased with an increase in dose and reached 3.47 $$times$$ 10$$^{-3}$$ at 700 Gy. In the dose range from 0 to 700 Gy, $$^{12}$$C$$^{5+}$$ ion beams were the second most effective in inducing selenate resistance, the mutant frequency of which reached a maximum peak (1.67 $$times$$ 10$$^{-3}$$) at 400 Gy. To elucidate the characteristics of mutation induced by ionizing radiation, mutations in the sulphate permease gene (${it sB}$) and ATP sulfurylase gene (${it sC}$) loci, the loss of function of which results in a selenate resistant phenotype, were compared between $$^{12}$$C$$^{5+}$$ ion beams and $$gamma$$-rays. We detected all types of transversions and transitions. For frameshifts, the frequency of a +1 frameshift was the highest in all cases. Although the incidence of deletions $$>$$ 2 bp was generally low, deletions $$>$$ 20 bp were characteristic for $$^{12}$$C$$^{5+}$$ ion beams. $$gamma$$-rays had a tendency to generate mutants carrying a multitude of mutations in the same locus. Both forms of radiation also induced genome-wide large-scale mutations including chromosome rearrangements and large deletions.

口頭

$$gamma$$線及びイオンビームを用いた麹菌ゲノムへの突然変異誘発効果の比較

高橋 明珠*; 豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成

no journal, , 

これまでに、イオンビームによる麹菌ゲノムへの突然変異誘発の特性を明らかにし、イオンビームが麹菌育種の変異原として有用であることを示してきた。本研究では、$$gamma$$線による突然変異誘発効果をイオンビームと比較し、$$gamma$$線照射が麹菌の変異原処理方法として有効かどうかを検討した。凍結乾燥した麹菌分生子に照射を行い、生存曲線を求めるとともに、セレン酸耐性を指標に${it sB}$又は${it sC}$遺伝子変異株を取得した。$$gamma$$線は生存率を0.1%まで低下させるために、イオンビーム照射に比べ高線量(1400Gy)が必要であり、変異率も1200Gyと高線量で極大を示した。また、突然変異の特性を調べたところ、ゲノムレベルで大規模組換えが起こる一方で、複数個所に点突然変異が非常に多いことが明らかになった。本発表では、これらの結果を踏まえ、$$gamma$$線及びイオンビームに誘発される突然変異の特性について考察する。

口頭

$$gamma$$線照射とイオンビーム照射における麹菌の変異解析

高橋 明珠*; 豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成

no journal, , 

麹菌${it Aspergillus oryzae}$は醤油・味噌・清酒などの発酵食品の製造に幅広く用いられており、より優れた形質を有する菌株が常に求められている。これまでにわれわれはイオンビームにおける麹菌ゲノムへの突然変異誘発特性を明らかにし、イオンビームが麹菌育種の変異原として有用であることを示してきた。本研究では、$$gamma$$線による突然変異誘発効果をイオンビームと比較し、$$gamma$$線照射が麹菌の変異原処理方法として有効かどうかを検討した。その結果、$$gamma$$線照射は麹菌においてイオンビームと同程度の変異率、及び大規模組換えを起こすことが可能であり、イオンビーム照射と同様に麹菌の育種のツールとして有用であると考えられた。しかし、$$gamma$$線照射では、多重変異がイオンビーム照射に比べて多いことから目的の場所以外へのランダム変異の可能性がイオンビームより高いことが示唆された。したがって、育種を行う際には、作業の煩雑さ,費用面、そして効果からその時々の使用目的にあった変異原を選択し、用いることが重要である。

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