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-rays in 
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
被引用回数：18 パーセンタイル：49.23(Biotechnology & Applied Microbiology) 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 
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 
C
ion beams with an LET of 121 keV/
m. The C ion beams had a 3.6-times higher lethal effect than low-LET (0.2 keV/m) -rays. The mutagenic effect was evaluated by the frequency of selenate resistant mutants. C
ion beams with an LET of 86 keV/m were the most effective in inducing selenate resistance. The mutant frequency following exposure to C ion beams increased with an increase in dose and reached 3.47 
10
at 700 Gy. In the dose range from 0 to 700 Gy, C ion beams were the second most effective in inducing selenate resistance, the mutant frequency of which reached a maximum peak (1.67 10) at 400 Gy. To elucidate the characteristics of mutation induced by ionizing radiation, mutations in the sulphate permease gene (
) and ATP sulfurylase gene (
) loci, the loss of function of which results in a selenate resistant phenotype, were compared between C ion beams and -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 C ion beams. -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.
線照射が誘発する麹菌ゲノム変異の解析と麹菌育種への展開豊島 快幸*; 茂木 喜信*; 岩下 和裕*; 鳴海 一成
発酵・醸造食品の最新技術と機能性,2, p.184 - 192, 2011/10
麹菌()は日本の産業にとって非常に重要な微生物であり、古くから醤油,味噌,清酒などのさまざまな日本の伝統的な食品に利用されている他、化成品・医療向けの酵素及び代謝産物が国際的に流通している。本研究では、麹菌の育種を目的として、イオンビーム照射や線照射による麹菌への致死効果や変異効果を調べ、遺伝子やゲノムへ及ぼす影響についてゲノム情報をもとに調べることができた。これらの結果は植物などで報告されている例と似ており、従来の紫外線などの変異原に比べて、イオンビームや線などの放射線がDNAの2本鎖を切断して変異を誘発しやすいことがわかった。線はイオンビームに比べて複数の変異を誘発していた。これは線の方が、細胞核への広範囲・ランダムな影響が大きいためと考えられた。一方、LETの大小にかかわらず、線,イオンビームともに、大規模な染色体の構造変化が観察されたことから、付随変異を少なくし、特定の遺伝子欠損などを誘発したい場合にはできるだけ照射線量を減らしつつ、効果的な照射効果をもたらすような照射サンプル調製法を吟味することが必要であると思われる。また、大規模な遺伝子欠損を誘発するというイオンビームの特性は、遺伝子組換えなどに用いられるマーカー遺伝子の除去にも応用可能であった。今後は醸造にとって不要な遺伝子を取り除く手段の一つとしても期待される。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達夫*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 82, 2009/12
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、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結果、これまでに、染色体が大規模に欠失した変異株が見いだされ、イオンビーム照射により麹菌ゲノムの大規模な変異を生じさせることを確認している。今年度は、ゲノム構造の大きな変化が予想される株について、ゲノムウォーキングを行い、変異点の詳細な解析を行った。その結果、いずれの株についても染色体間組換えを示唆するシークエンスが得られた。パルスフィールドゲル電気泳動で、染色体の泳動パターンを調べたところ、変異株では親株に比べて、バンドバターンが大きく異なっていた。セレン酸耐性を司る遺伝子領域に対するプローブDNAを用いて、サザンブロット解析を行った結果、異なる染色体にプローブシグナルが得られたことから、変異株では、遺伝子の分断が生じていることが明らかになった。
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。
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。
)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。
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。
田中 寿基*; 豊島 快幸*; 渡部 潤*; 山崎 達夫*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 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。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、麹菌DNAチップを用いたCGH解析を行い、そのゲノム構造の変化について詳細に解析した。データ解析の結果、この株において8番染色体末端部分の142遺伝子を含むおよそ340kbpに渡る領域が欠損していることが明らかとなった。以上の結果から、イオンビームを用いることで麹菌のゲノムに大規模な変異を誘発可能なことが示され、従来法では実現できなかった大幅な香味改善や優良な醸造特性をもたらすような菌株の育種が可能になるものと期待される。
)ゲノム構造に与える影響の解析豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 茂木 喜信*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌は日本の産業にとって非常に重要な微生物であり、古くから醤油,味噌,清酒などのさまざまな食品への利用の他、化成品・医療向けの酵素及び代謝産物などにも利用されている。このように、さまざまな産業応用の事例がある一方で、麹菌は有性生活環を持たないことや、多核であることなどから、古典的遺伝解析が適用できず、遺伝的育種改良が遅れていた。一方、イオンビームは突然変異誘発方法として有用な技術であり、線に比べ、遺伝子への変異誘発効果が高く、変異スペクトルもさまざまであり、今まで得られなかった変異株の取得が可能であるという報告がなされている。そのため、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い、イオンビーム照射が麹菌ゲノム構造に与える影響を解析した。その結果、麹菌への最適なイオンビーム照射条件が見いだされ、麹菌においても植物で報告されているような大規模な遺伝子の欠損や構造変化の誘発が可能であることが明らかになり、イオンビームを用いて大規模な変異を指標にスクリーニングを行う新しい麹菌育種法が確立できた。
)ゲノムの変異スペクトル解析田中 寿基*; 豊島 快幸*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 野澤 樹; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビームはUV照射等に比べて高い変異率を示し、さらに染色体の大規模欠損を生じうることから、麹菌育種のツールとして有用と考えられる。本研究では、異なる線量での照射によって得られた麹菌変異株について、その変異スペクトル解析を行った。さまざまな線量のイオンビームを照射した麹菌分生子より、セレン酸耐性を指標に又は遺伝子変異株を取得し、そのゲノムDNAを調整した。PCRにより又はを含む領域の増幅を試みた結果、高い変異率を示すことが以前に確認された300から500Gyにおいて、PCR産物の増幅が認められない株が多く見られ、染色体の大規模欠損や再構成が起きていると示唆された。増幅が認められた株について、PCR産物のシークエンス解析を行った結果、変異株の取得できたいずれの線量においても欠失,挿入,塩基置換等の変異が、及び領域のランダムな位置に生じており、さまざまな線量のイオンビームを照射することで、異なるタイプの変異株が創出できると考えられた。
)染色体の再編成誘発豊島 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; 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。演者らは昨年度の本大会において、イオンビーム照射により麹菌ゲノムに大規模な領域欠損を誘発することを報告した。そこで、さらにイオンビーム照射が麹菌ゲノム構造へ与える影響を解析するため、変異点の解析を行った。イオンビーム照射により得られた麹菌セレン酸耐性株において、サザン解析を行った結果、遺伝子に大規模な構造変化が生じている株が見いだされた。これらのうち3株について、変異点をゲノムウォーキングにより解析したところ、いずれも異なる染色体のDNA配列と連結しており、染色体間の組換えが示唆された。そこで、パルスフィールド電気泳動により染色体パターンを観察し、サザン解析を行った結果、染色体組換えが生じていることが確認された。このことからイオンビームは麹菌染色体の再編成を誘発することが明らかとなった。
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()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。われわれはイオンビーム照射によって、より醸造に特化した麹菌の育種について検討を行っている。イオンビームを生物に照射した場合、DNAの2本鎖切断などの損傷とそれに伴う変異が局所的に起こるといわれている。しかし、実際にそのような現象をゲノムレベルで明らかにしている例は少なく、麹菌へのイオンビーム照射の影響についても詳細な報告はなされていない。そこで、イオンビーム照射が誘発する麹菌ゲノムの変異について詳細な解析を行い、麹菌育種への応用について検討した。解析の結果、イオンビーム照射は、DNA配列の数塩基レベルの変異やゲノム構造の大規模な変異を生じさせるといった変異スペクトルの広い変異導入法であることが明らかとなった。
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。われわれは、ターゲット遺伝子への塩基配列レベルの変異の解析や、大規模なゲノム変異など、イオンビーム照射が誘発する麹菌ゲノムの変異について詳細に解析し、イオンビームを利用した麹菌育種法の開発を目指した。さらに、取得した変異株を用いたパイロットスケールでの試醸を行い、イオンビーム照射を利用した麹菌育種への可能性を検討した。その結果、イオンビーム照射は、DNA配列の数塩基レベルの変異やゲノム構造の大規模な変異を生じさせるといった変異スペクトルの広い変異導入法であることが明らかとなった。また、イオンビーム照射によって、さまざまな変異株が取得できたことから、イオンビームは、麹菌の育種に有効な方法であることがわかった。
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、線による突然変異誘発効果をイオンビームと比較し、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又は遺伝子変異株を取得した。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、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。
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、線による突然変異誘発効果をイオンビームと比較し、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、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、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。
