JP2007104937A - Utilization of drug-resistant gene - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism that has excellent lignin-degrading potential, low cellulase activity and shows high processing speed. <P>SOLUTION: The Coriolus hirsutus transformant organism supports a cellulase expression-suppressing gene and a drug-resistant gene prepared by introducing mutation into the gene relating to the drug sensitivity of Coriolus hirsutus. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、セルロース分解酵素遺伝子の発現が抑制され、かつアラゲカワラタケに由来する薬剤耐性遺伝子が導入されたアラゲカワラタケ形質転換体、および該形質転換体を用いて繊維成分を製造する方法に関する。   The present invention relates to an Arakawaratake transformant into which a cellulolytic enzyme gene expression is suppressed and a drug resistance gene derived from Arakawaratake is introduced, and a method for producing a fiber component using the transformant.

より詳細には栄養要求性などの人為的な変異処理に曝されていない野生型アラゲカワラタケを宿主として、セルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制するとともに、アラゲカワラタケ由来の遺伝子に人為的変異を導入して作出された薬剤耐性遺伝子を導入することにより、セルロース分解酵素活性を抑制した形質転換体に関する。また、該形質転換体によってリグノセルロース材料を前処理し、その後、繊維化工程を経て、繊維成分を取り出すことを特徴とする、省資源または省エネルギー型の繊維の製造方法に関する。特に、紙パルプ原料からの紙パルプの製造における、省資源または省エネルギー型の紙パルプ製造方法に関する。   More specifically, using wild-type medaka anthracnose, which has not been exposed to artificial mutations such as auxotrophy, as a host, it suppresses the expression of the cellulolytic enzyme gene and introduces an anthropomorphic mutation into the gene derived from medusa agaricus. It is related with the transformant which suppressed the cellulolytic enzyme activity by introduce | transducing the drug resistance gene produced in this way. Further, the present invention relates to a method for producing a resource-saving or energy-saving fiber, characterized in that a lignocellulosic material is pretreated with the transformant, and then a fiber component is taken out through a fiberizing step. In particular, the present invention relates to a resource-saving or energy-saving paper pulp manufacturing method in the manufacture of paper pulp from paper pulp raw materials.

リグノセルロース材料から繊維成分を取り出す工程では、繊維間の結合に関与するリグニンやヘミセルロースの構造を機械的な力によって破壊する、またはリグニンやヘミセルロースを選択的に化学的に溶解または分解することによって繊維成分を取り出すことが行われている。   In the process of extracting the fiber component from the lignocellulosic material, the structure of lignin and hemicellulose involved in bonding between fibers is broken by mechanical force, or the lignin and hemicellulose are selectively dissolved or decomposed chemically. Extracting the ingredients is done.

紙パルプの製造工程においても、木材やその他のリグノセルロース材料から機械的、化学的処理により、繊維間結合物質を切断または分解し、繊維成分であるパルプを調製している。この様な紙パルプの製造工程はエネルギーを必要とする工程であり、省エネルギー化には長年に亘りさまざまな対策が実施されてきた。しかし、環境問題を解決するため、更に省エネルギー化する技術の開発が求められている。   Also in the manufacturing process of a paper pulp, the fiber which is a fiber component is prepared by cut | disconnecting or decomposing | disassembling the interfiber bonding material from wood and other lignocellulose materials by mechanical and chemical treatment. Such a paper pulp manufacturing process is a process that requires energy, and various measures have been implemented for many years to save energy. However, in order to solve environmental problems, development of technology for further energy saving is required.

紙パルプ工業で製造されているパルプは、その製造方法により機械パルプと化学パルプに分けられる。機械パルプは機械的エネルギーを用いて木材繊維を物理的に摩砕して製造する。木材成分をほとんどそのまま含んでいるため、高い収率で製造することができ、薄く不透明度の高い紙を作ることができる。しかしながら、摩砕のために大きな電力を必要とする。   Pulp manufactured in the paper pulp industry is divided into mechanical pulp and chemical pulp depending on the manufacturing method. Mechanical pulp is produced by physically grinding wood fibers using mechanical energy. Since the wood component is contained almost as it is, it can be produced in a high yield, and a thin and highly opaque paper can be produced. However, large power is required for attrition.

前記のような多大な電力の消費を抑制するため、微生物、特に白色腐朽菌と呼ばれるリグニン分解力を有する担子菌で予め木材チップを処理し、エネルギーを削減しようという研究が行われてきた。例えば、ハンノキの一次解繊サーモメカニカルパルプ(TMP)の製造に先立ち、ファネロカエテ・クリソスポリウム(Phanerochaete chrysosporium)をグルコースとともに木材チップに添加し、2週間放置すると、TMP製造における二次解繊のエネルギーを25〜30%削減できたという報告がある(非特許文献1)。また、ファネロカエテ・クリソスポリウムとディコミタス・スクアレンス(Dichomitus squalens)を用い、アスペン材を処理した際には、コントロールと比べて紙力強度が増加することが報告されている(非特許文献2)。   In order to suppress the consumption of such a large amount of power as described above, studies have been made to reduce energy by treating wood chips in advance with microorganisms, particularly basidiomycetes having a lignin-degrading ability called white rot fungi. For example, prior to the production of alder, the primary defibration thermomechanical pulp (TMP), Phanerochaete chrysosporium, together with glucose, is added to the wood chips and left for 2 weeks. Has been reported to be reduced by 25-30% (Non-patent Document 1). In addition, it has been reported that the strength of paper strength increases as compared with control when an aspen material is treated using Fanerocaete chrysosporium and Dichomitus squalens (Non-patent Document 2). .

Akamatsuらは、アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus)を含む白色腐朽菌10株を用い、これをポプラ材上に培養し、パルプ収率、解繊エネルギー、パルプ強度について調べている。その結果、アラゲカワラタケで処理すると解繊エネルギーが減少し、結晶化度が増加するなど、用いた菌株の中ではアラゲカワラタケがチップの前処理菌として好ましいことが示された。しかしながら、このときの収率が約7%低下した(非特許文献3)。   Akamatsu et al. Used 10 white-rot fungi containing Coralus hirsutus, cultured them on poplar wood, and examined the pulp yield, fibrillation energy, and pulp strength. As a result, it was shown that, among the strains used, Aragekawaratake is preferable as a pretreatment fungus for chips, for example, treatment with Aragekawaratake reduces fibrillation energy and increases crystallinity. However, the yield at this time decreased by about 7% (Non-patent Document 3).

また、Nishibeらは、白色腐朽菌61種、85株から予備選抜した10種類の腐朽菌を使って、サワグルミ木片と針葉樹2次離解TMPを微生物分解し、選択的に脱リグニンを行い、パルプ繊維の崩壊が少ないネナガノヒトヨタケ(Coprinus cinereus)、ファネロカエテ・クリソスポリウムを選抜することにより、グルコースと尿素の存在下では紙力強度の低下が抑えられることを示した。しかし、パルプ収率の低下が、14日間、30℃の処理でそれぞれ6.3%、9.7%であった。アラゲカワラタケを用いた場合、収率減は7.5%であった(非特許文献4)。   Nishibe et al. Also used 10 types of white-rot fungi preliminarily selected from 85 and 85 strains to microbially decompose Sawaguru-mi pieces and coniferous secondary disaggregation TMP, selectively delignifying, and pulp fiber It was shown that the decrease in the strength of paper strength was suppressed in the presence of glucose and urea by selecting Coprinus cinereus and Phanerocaete chrysosporium, which have less decay. However, the decrease in pulp yield was 6.3% and 9.7%, respectively, after 14 days of treatment at 30 ° C. In the case of using Arakawakawaratake, the yield reduction was 7.5% (Non-patent Document 4).

Kashinoらは、白色腐朽菌IZU-154を自然界からスクリーニングし、ファネロカエテ・クリソスポリウムやカワラタケ(Trametes versicolor)より選択的にリグニンを分解し、広葉樹を7日間処理した場合、解繊エネルギーが1/2〜2/3減少することを確認した。また、パルプ強度は約2倍増加した。針葉樹を10〜14日間処理した場合では解繊エネルギーが1/3減少し、強度増加も得られた。培地を加えた場合には7日間で同等の結果を得ることができた(非特許文献5)。   Kashino et al. Screened the white-rot fungus IZU-154 from nature, selectively decomposed lignin from Phanerocaete chrysosporium and Trametes versicolor, and treated hardwood for 7 days. It was confirmed that it decreased by 2 to 2/3. In addition, the pulp strength increased about twice. When conifers were treated for 10-14 days, the defibration energy decreased by 1/3 and the strength increased. When the medium was added, equivalent results could be obtained in 7 days (Non-patent Document 5).

さらに、米国ではUSDA Forest Products Laboratoryのグループを中心に研究機関、紙パルプ産業数社から成るバイオパルピング・コンソーシアムを形成し、リグニン分解力が高く、セルロース分解力の低い菌株のスクリーニングを行い、セリポリオプシス・サブバーミスポラ(Ceriporiopsis subvermispora)を新たに選抜した。この株を用いて機械パルプの動力削減を検討し、例えば、TMPの製造エネルギーの40%近くを削減でき、このときの収率の低下が3〜5%程度であり、心配される紙の強度への悪影響はなく、むしろ強度が上がっていると報告している(非特許文献6)。   Furthermore, in the US, a bio-pulping consortium consisting of several research institutes and several pulp and paper industry companies led by the USDA Forest Products Laboratory group was screened to screen for strains with high lignin-degrading ability and low cellulose-degrading ability. A new selection was made of Ceriporiopsis subvermispora. Using this stock, we can consider reducing the power of mechanical pulp.For example, we can reduce nearly 40% of the production energy of TMP, and the yield decline at this time is about 3 to 5%. It is reported that there is no adverse effect on the water and rather the strength is increased (Non-patent Document 6).

USDA Forest Products Laboratoryでは既にパイロットプラントを建設し、単離したセリポリオプシス・サブバーミスポラの実証試験を行っている。米国内の工場を想定し、工場のチップヤードで微生物処理を行うことを考えている。しかし、セリポリオプシス・サブバーミスポラは増殖に好適な温度が低く、32℃までの温度でしか効果が得られないが、チップを保存しているパイル内部が高温となるため、冷却のための通気のエネルギーおよびコストが大きく、温暖な地域での使用には不適切である。   The USDA Forest Products Laboratory has already built a pilot plant and is conducting a demonstration test of the isolated seripolyopsis subvermis polara. Assuming a factory in the United States, we are thinking of performing microbial treatment at the chip yard of the factory. However, Seripoliopsis subvermispolla has a low temperature suitable for growth and can only be effective at temperatures up to 32 ° C. However, since the inside of the pile storing the chips becomes hot, ventilation for cooling is not possible. Energy and cost are great and unsuitable for use in warm areas.

また、これまでスクリーニングで得られてきた微生物はリグニン分解の選択性が必ずしも高くなく、リグニンのみでなく、セルロースも分解するため、パルプ収率や紙力低下を生じる。従って、リグニン分解の選択性を高めた微生物、すなわち、リグニン分解能力には優れるが、セルロース分解は抑制されている微生物の取得・作製が求められている。   In addition, microorganisms obtained by screening so far do not necessarily have high selectivity for lignin degradation, and decompose not only lignin but also cellulose, resulting in a decrease in pulp yield and paper strength. Accordingly, there is a demand for obtaining and producing microorganisms with enhanced lignin degradation selectivity, that is, microorganisms that are excellent in lignin degradation ability but have suppressed cellulose degradation.

リグニン分解の選択性を高めた変異体はAnderらにより作製されている。彼らは、UV照射によりスポロトリカム・プルベルレンタム(Sporotrichum pulverulentum)に変異処理を行い、セルロース分解酵素活性が弱い変異株Cel44株を開発している。野生株とこのセルロース分解酵素抑制株Cel44とを用いてカバ材木片の分解を行ったところ、前者がリグニンおよびキシランをよく分解するのに対し、後者はリグニンおよびキシランをよく分解するが、グルカンをほとんど分解しなかった(非特許文献7)。このCel44株を用いてバーチ材を6週間処理した後、機械パルプの製造を行ったところ、紙力強度の増加が見られた(非特許文献8)。また、バーチ材とパイン材を用いて実験を行い、処理時間を増加させることによって、繊維のフィブリル化とリファイニングのエネルギーが30%減少したと報告している(非特許文献9)。彼らはフレビア・ラヂアータ(Phlebia radiata)においても同様にセルロース分解酵素活性の弱い株Cel26を作製した。このCel26株でパイン材のチップとパルプを処理した後、機械パルプを製造した際、いずれの場合も紙力の改善は見られなかったものの、解繊エネルギーの低下が見られた。また、重量減少は2%以下であった(非特許文献10)。   Mutants with enhanced lignin degradation selectivity have been produced by Ander et al. They have developed a mutant strain Cel44 with weak cellulolytic enzyme activity by mutating Sporotrichum pulverulentum by UV irradiation. Decomposition of birch wood pieces using a wild strain and this cellulolytic enzyme-suppressed strain Cel44, the former decomposes lignin and xylan well, while the latter decomposes lignin and xylan well, but glucan It hardly decomposed (Non-Patent Document 7). When birch material was treated for 6 weeks using this Cel44 strain and mechanical pulp was produced, an increase in paper strength was observed (Non-patent Document 8). Moreover, it experimented using birch material and a pine material, and it reported that the energy of fiber fibrillation and refining decreased 30% by increasing processing time (nonpatent literature 9). In the same manner, Phlerbia radiata produced a strain Cel26 with weak cellulolytic enzyme activity. After processing pine chips and pulp with this Cel26 strain, when mechanical pulp was produced, in all cases, improvement in paper strength was not seen, but a decrease in fibrillation energy was observed. Further, the weight reduction was 2% or less (Non-patent Document 10).

一方、化学パルプは、化学薬品を用いて木材中のリグニンを溶出させセルロース、ヘミセルロースを取り出す方法により製造される。現在では水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムを用いて脱リグニンを行うクラフトパルプが主流となっている。クラフトパルプにおいても機械パルプと同様に微生物処理を行い、蒸解前に脱リグニンを行うことでの製造エネルギーの削減、パルプ品質の向上が試みられている。   On the other hand, chemical pulp is produced by a method of extracting cellulose and hemicellulose by eluting lignin in wood using chemicals. At present, kraft pulp that delignifies using sodium hydroxide and sodium sulfide is the mainstream. In kraft pulp, microbial treatment is performed in the same manner as mechanical pulp, and delignification is performed before cooking to reduce production energy and improve pulp quality.

例えばファネロカエテ・クリソスポリウムを用いて、レッドオーク材やアスペン材を30日間処理すると、同一Ka価における収率が向上し、叩解エネルギーが削減すること、また、引張り強度と破裂強度が増加するという報告がある(非特許文献11)。同じく、ファネロカエテ・クリソスポリウムを用いた実験において、破裂強度、引裂き強度の増加が報告されている(非特許文献12)。Molinaらはラジアータパインをカワラタケとヒラタケ(Pleurotus ostreatus)で処理した際には、11〜14%の製造エネルギーが削減できると報告している。しかしながら、カワラタケの場合にはパルプ強度の減少が見られた(非特許文献13および非特許文献14)。   For example, using Fanerocaete chrysosporium to treat red oak or aspen for 30 days increases yield at the same Ka value, reduces beating energy, and increases tensile strength and burst strength. There is a report (Non-Patent Document 11). Similarly, in experiments using Fanerocaete chrysosporium, an increase in burst strength and tear strength has been reported (Non-patent Document 12). Molina et al. Report that production of Radiata pine can be reduced by 11 to 14% when treated with Pleurotus ostreatus. However, in the case of Kawatake, a decrease in pulp strength was observed (Non-Patent Document 13 and Non-Patent Document 14).

Bajpaiらは、セリポリオプシス・サブバーミスポラを用いた実験において活性アルカリを18%削減し、蒸解時間を33%削減し、白液中の硫化度を30%削減することができることを報告している(非特許文献15)。   Bajpai et al. Reported that in experiments using Seripolyopsis subvermispolla, active alkali was reduced by 18%, cooking time was reduced by 33%, and sulfidity in white liquor was reduced by 30% ( Non-patent document 15).

上記のように、クラフトパルプにおける微生物処理は蒸解性を向上させエネルギーの削減をもたらすが、収率や紙力強度を低下させる場合があり、機械パルプと同様に微生物処理を実用化するには、リグニンを分解する能力には優れるが、セルロースを分解する能力は抑制されているような、リグニン分解の選択性を高めた微生物の取得・作製が必要となっている。それに対し、上記のようにセルロース分解酵素活性の弱い変異株の作製が行われ、機械パルプ処理への利用の検討が行われているが、これらの変異株は紫外線照射により変異処理しているため、変異株の成長速度が遅く、分解処理に長時間かかってしまうという問題がある。このため、成長速度には影響せずセルロース分解活性のみを抑える変異株の作製が望まれている。   As mentioned above, microbial treatment in kraft pulp improves digestibility and reduces energy, but may reduce yield and paper strength, and to put microbial treatment to practical use in the same way as mechanical pulp, There is a need to obtain and prepare microorganisms with enhanced lignin degradation selectivity, which are superior in ability to degrade lignin but have a reduced ability to degrade cellulose. In contrast to this, mutant strains with weak cellulolytic enzyme activity have been prepared as described above, and studies are being made on their use in mechanical pulp treatment. However, these mutant strains are mutated by ultraviolet irradiation. However, there is a problem that the growth rate of the mutant strain is slow and the degradation process takes a long time. For this reason, it is desired to produce a mutant strain that suppresses only the cellulolytic activity without affecting the growth rate.

セルロースを分解する酵素(セルラーゼとも称される)は、β-1,4-グルカン(セルロース)またはその誘導体のβ-1,4-グルコピラノシル結合を加水分解する数種の酵素の総称であり、エンドグルカナーゼ(EG)、セロビオヒドロラーゼ(CBH)I、II、などからなる。EGはセルロース主鎖のβ-1,4-グルコピラノシル結合をエンド型に加水分解することでセルロース鎖に断点を入れ、続いてCBHがその断点から順次セロビオース単位で分解し結晶性の高い部分も分解することが知られている。CBH Iはセルロース鎖の還元末端からセロビオース残基を切り取り、CBH IIは非還元末端から切り取ってゆく。また生じたセロビオースを酸化するセロビオースデヒドロゲナーゼ、セロオリゴ糖の末端からβ結合を加水分解するβ−グルコシダーゼが知られている。そして、これらの加水分解酵素が相乗的に作用することによりセルロース基質が低分子化してセロビオースを生じ、さらにβ−グルコシダーゼが関与することにより、グルコース単位まで分解される。しかしながらセルロース分解酵素の研究が進むにつれて、セロビオヒドロラーゼがEGのような活性を示すケース、その逆のケースもあり、これまでの分類方法では説明できない酵素が見つかってきている。   Enzymes that break down cellulose (also called cellulase) are generic names for several enzymes that hydrolyze the β-1,4-glucopyranosyl bond of β-1,4-glucan (cellulose) or its derivatives. It consists of glucanase (EG), cellobiohydrolase (CBH) I, II, etc. EG breaks the cellulose chain by hydrolyzing the β-1,4-glucopyranosyl bond of the cellulose main chain into an endo-type, and then breaks CBH in cellobiose units sequentially from the break point, and is a highly crystalline part Are also known to decompose. CBH I cuts cellobiose residues from the reducing end of the cellulose chain, and CBH II cuts from the non-reducing end. In addition, cellobiose dehydrogenase that oxidizes the generated cellobiose and β-glucosidase that hydrolyzes the β bond from the end of the cellooligosaccharide are known. These hydrolases act synergistically to lower the molecular weight of the cellulose substrate to produce cellobiose, and further, β-glucosidase is involved to break down to glucose units. However, as cellulolytic enzyme research progresses, cellobiohydrolase shows activity like EG and vice versa, and enzymes that cannot be explained by conventional classification methods have been found.

これまでに多数のセルロース分解酵素が単離精製され、また遺伝子の配列が明らかにされている。セルロース分解酵素はハイドロフォービッククラスターアナリシスとよばれる疎水性アミノ酸のクラスタ構造に基づく二次元的解析によりグリコシドヒドロラーゼファミリーとしてグループ分けできることが明らかにされている(非特許文献16)。これらの酵素の分類では、CBHとEGのセルロース分解特性の違いはそれぞれの活性中心を上から覆うペプチドループの有無ならびにその存在状態の際に基づくことが示されている。Trichoderma属ではCBHIとCBHIIの三次元結晶構造の特徴として活性中心がペプチドループによって覆い隠されているトンネル構造を持つことが報告されている。一方、エンド型の酵素は活性中心にクレフトと呼ばれる溝を持ち、そこでセルロース鎖を捕捉、切断後、一旦セルロース鎖から離れ、再度セルロース鎖を捕捉するノンプロセッシブな切断様式で作用する。(非特許文献17)。   To date, a large number of cellulolytic enzymes have been isolated and purified, and gene sequences have been elucidated. It has been clarified that cellulolytic enzymes can be grouped into glycoside hydrolase families by two-dimensional analysis based on the cluster structure of hydrophobic amino acids called hydrophobic cluster analysis (Non-patent Document 16). The classification of these enzymes indicates that the difference in cellulolytic properties of CBH and EG is based on the presence or absence of the peptide loop that covers each active center from the top and the state of its existence. The Trichoderma genus has been reported to have a tunnel structure in which the active center is covered with a peptide loop as a feature of the three-dimensional crystal structure of CBHI and CBHII. On the other hand, the endo-type enzyme has a groove called cleft at the active center, and after acting to capture and cleave the cellulose chain, it once separates from the cellulose chain and acts again in a non-processive cleavage mode that captures the cellulose chain again. (Non-patent document 17).

また、セロビオースデヒドロゲナーゼは、セロビオースやセロオリゴ糖を酸化してセロビオノラクトンを生成すると同時にキノン、鉄などの金属錯体、フェノキシラジカル、酸素などを還元する酸化還元酵素である。この酵素は、微生物がセルロースを分解するときにセルロース分解酵素と同時に産生されること(非特許文献18)、セロビオースによるセルロース分解酵素活性の阻害、すなわち生成物阻害を解除する(非特許文献19)ことから、セルロース分解酵素との共役でセルロース分解を促進すると考えられている。   Cellobiose dehydrogenase is an oxidoreductase that oxidizes cellobiose and cellooligosaccharide to produce cellobionolactone, and simultaneously reduces metal complexes such as quinone and iron, phenoxy radical, oxygen, and the like. This enzyme is produced simultaneously with the cellulolytic enzyme when the microorganism decomposes cellulose (Non-patent Document 18), and the inhibition of cellulolytic enzyme activity by cellobiose, that is, the inhibition of the product is canceled (Non-patent Document 19). For this reason, it is considered that cellulose degradation is promoted by conjugation with a cellulolytic enzyme.

また、セロビオースデヒドロゲナーゼは強力にセルロースを分解するハイドロキシラジカルを発生するFenton反応を引き起こすため、セルロース分解に深く関与していると考えられている。このことはDumonceauxらによるセロビオースデヒドロゲナーゼ活性を抑制した変異株の作製ならびにその諸性質の検討結果によっても示唆されている。彼らは、抗生物質であるフェロマイシンを指標にした相同組換え法によるセロビオースデヒドロゲナーゼ欠損株の作製を行い、セロビオースデヒドロゲナーゼ欠損株では非晶性セルロースを炭素源とした場合には野生株と成長速度が変わらないが、結晶性セルロース上で培養した際には生育速度が著しく遅くなること、セロビオースデヒドロゲナーゼ欠損株においても広葉樹未漂白パルプのリグニンや合成リグニンである14C-DHPを野生株と同等に分解することを報告している(非特許文献20)。   Cellobiose dehydrogenase is thought to be deeply involved in cellulose degradation because it causes a Fenton reaction that generates hydroxy radicals that strongly degrade cellulose. This is also suggested by the construction of mutant strains with suppressed cellobiose dehydrogenase activity by Dumonceaux et al. They made cellobiose dehydrogenase-deficient strains by homologous recombination using the antibiotic ferromycin as an index, and cellobiose dehydrogenase-deficient strains had growth rates that were higher than wild strains when amorphous cellulose was used as the carbon source. Although it does not change, the growth rate is significantly slow when cultured on crystalline cellulose, and even in cellobiose dehydrogenase-deficient strains, the hardwood unbleached pulp lignin and synthetic lignin 14C-DHP are degraded to the same extent as the wild strain (Non-patent document 20).

セロビオースデヒドロゲナーゼの総説(非特許文献21)等によれば、セロビオースデヒドロゲナーゼを生産する微生物としてはファネロカエテ・クリソスポリウム、カワラタケ、スエヒロタケ(Schizophyllum commune)等の木材腐朽菌、コネオフォラ・プテアナ(Coneophora puteana)、ミセリオフトラ・テルモフィラ(Myceliophthora thermophila)、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)等のカビ類が知られている(非特許文献21)。   According to a review of cellobiose dehydrogenase (Non-patent Document 21) and the like, microorganisms that produce cellobiose dehydrogenase include wood decay fungi such as Fanerocaete chrysosporium, Kawaratake, Schizophyllum commune, Coneophora puteana, Molds such as Myceliophthora thermophila and Humicola insolens are known (Non-patent Document 21).

また、セロビオースデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子(以下、セロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子と称する)については、例えば、ファネロカエテ・クリソスポリウムでは、K3株のcDNA(非特許文献22)、OGC101株のcDNA(非特許文献23)、染色体遺伝子のクローニングが行われている(非特許文献24)。また、カワラタケ(非特許文献25)や、シュタケ(Pycnoporus cinnabarinus)(非特許文献26)においてもセロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子が報告されている。   As for a gene encoding cellobiose dehydrogenase (hereinafter referred to as cellobiose dehydrogenase gene), for example, in Fanerocaete chrysosporium, cDNA of K3 strain (Non-patent Document 22), cDNA of OGC101 strain (Non-patent Document 23) Chromosomal genes have been cloned (Non-patent Document 24). Cellobiose dehydrogenase genes have also been reported in Kawaratake (Non-patent Document 25) and Statake (Pycnoporus cinnabarinus) (Non-patent Document 26).

機械パルプや化学パルプ製造における微生物処理にあたって、リグニン分解の選択性を高めた微生物の取得・作製に必要なアラゲカワラタケ由来のセロビオースデヒドロゲナーゼをはじめとするセルロース分解酵素やセルロース分解酵素遺伝子の解明、ならびに該遺伝子を用いた遺伝子組換え技術、およびそのような技術によって得られる形質転換体を用いた効果的なパルプ処理方法については、特許文献1および特許文献2に示されている。しかしながら、これまで作製されているセルロース分解酵素活性抑制株はアミノ酸などの栄養要求性変異株を宿主とした形質転換微生物である。そのため、形質転換微生物を用いて菌処理する場合、アミノ酸などの要求性を相補する栄養源を予め添加しておかなくてはならない。そこで野性株を宿主とした有効なベクター系の開発が望まれている。   Elucidation of cellulolytic enzymes and cellulolytic enzyme genes such as cellobiose dehydrogenase derived from Mushroom agaricus necessary for the acquisition and production of microorganisms with enhanced lignin degradation selectivity in the treatment of microorganisms in mechanical pulp and chemical pulp production, Patent Document 1 and Patent Document 2 show a gene recombination technique using a gene and an effective pulp processing method using a transformant obtained by such a technique. However, cellulolytic enzyme activity-suppressed strains produced so far are transformed microorganisms using auxotrophic mutants such as amino acids as hosts. Therefore, when the bacterial treatment is performed using the transformed microorganism, a nutrient source that complements the requirements such as amino acids must be added in advance. Therefore, development of an effective vector system using a wild strain as a host is desired.

担子菌において野性株を宿主としたベクター系の開発は、ファネロカエテ・クリソスポリウムME446株やファネロカエテ・クリソスポリウムBKM-F株を宿主として、推定されるファネロカエテ・クリソスポリウム由来の自律複製開始領域を含む酵母のYIp5に大腸菌由来のカナマイシン耐性遺伝子を組み込んだベクターpRR12による形質転換系の開発が報告されている(非特許文献27)。しかし、その形質転換効率は1μg当たり数個と非常に低いものであった。さらに異種微生物のDNAを担子菌に導入することによる安全性を確認する必要があり、法制上の問題から菌処理場が制約を受ける可能性がある。そこで内在性の遺伝子を用いた野生型のベクター系の開発が望まれている。   Development of a vector system using wild strains as a host in basidiomycetes is the presumed autonomous replication initiation region derived from Phanerocaete chrysosporium ME446 and Phanerocaete chrysosporium BKM-F. Development of a transformation system using a vector pRR12 in which a kanamycin resistance gene derived from Escherichia coli has been incorporated into YIp5 of yeast containing the yeast has been reported (Non-patent Document 27). However, the transformation efficiency was as low as several per μg. Furthermore, it is necessary to confirm the safety of introducing DNA of heterologous microorganisms into basidiomycetes, and there is a possibility that the bacterial treatment plant may be restricted due to legal problems. Therefore, development of a wild type vector system using an endogenous gene is desired.

Koenらは異担子菌門クロボ菌(Ustilago maydis)のカルボキシン耐性変異株から染色体ライブラリーを作製し、野生型クロボ菌に形質転換することによりカルボキシン耐性を示す形質転換株を得、導入遺伝子を解析し、コハク酸脱水素酵素のIpサブユニット遺伝子が関与していることを見出した(非特許文献28)。さらにBroomfieldらはコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子内のHis257がLeu257に置換されていることを見出した(非特許文献29)。本田らはヒラタケのコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子のクローニングを行い、他の微生物で良く保存された領域のHis残基をLeu残基に置換した変異遺伝子がカルボキシン耐性遺伝子として機能することを見出した(特許文献3)。佐藤らは新たにシイタケ(Lentinus edodes)から取り出したコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子を取り出し、変異導入することでシイタケでの形質転換系を開発したことを報告している(特許文献4)。   Koen et al. Prepared a chromosomal library from a carboxin-resistant mutant of the tilinomycota Ustilago maydis, transformed into wild-type Kurobo, and obtained a transformant exhibiting carboxin resistance. And succinate dehydrogenase Ip subunit gene was found to be involved (Non-patent Document 28). Furthermore, Broomfield et al. Found that His257 in the succinate dehydrogenase Ip subunit gene was replaced with Leu257 (Non-patent Document 29). Honda et al. Cloned the oyster mushroom succinate dehydrogenase Ip subunit gene, and a mutant gene in which the His residue in a region well conserved in other microorganisms was replaced with a Leu residue functions as a carboxin resistance gene (Patent document 3). Sato et al. Have reported that a transformation system using shiitake has been developed by taking out a succinate dehydrogenase Ip subunit gene newly extracted from shiitake (Lentinus edodes) and introducing mutations (Patent Document 4). .

WO 03/070939、WO 03/070939, WO 03/070940WO 03/070940 特開2001-69987JP2001-69987 特開2003-189855JP2003-189855 Bar-Lev and K.T. Kirk, Tappi J., 65, (10), 111, 1982Bar-Lev and K.T.Kirk, Tappi J., 65, (10), 111, 1982 Myers., Tappi J., 71, (5), 105, 1988Myers., Tappi J., 71, (5), 105, 1988 Akamatsu et al., Mokuzai Gakkaishi, 30 (8) 697-702, 1984Akamatsu et al., Mokuzai Gakkaishi, 30 (8) 697-702, 1984 Nishibe et al., Japan Tappi, 42 (2), 1988Nishibe et al., Japan Tappi, 42 (2), 1988 Kashino et al., Tappi J., 76 (12), 167, 1993Kashino et al., Tappi J., 76 (12), 167, 1993 Scott et al., Tappi J., 81. (12). 153, 1998Scott et al., Tappi J., 81. (12). 153, 1998 Ander and Eriksson, Svensk Papperstid., 18, 643, 1975Ander and Eriksson, Svensk Papperstid., 18, 643, 1975 Ander and Eriksson, Svensk Papperstid., 18, 641, 1975Ander and Eriksson, Svensk Papperstid., 18, 641, 1975 Eriksson and Vallander., Svensk Papperstid, 85, R33, 1982Eriksson and Vallander., Svensk Papperstid, 85, R33, 1982 Samuelsson et al., Svensk Papperstid., 8, 221, 1980Samuelsson et al., Svensk Papperstid., 8, 221, 1980 Oriaran et al., Tappi J., 73, (7), 147, 1990Oriaran et al., Tappi J., 73, (7), 147, 1990 Chen et al., Wood Fiber Sci., 27. 198, 1995Chen et al., Wood Fiber Sci., 27. 198, 1995 Molina, 50th Appita Annual General Conference, pp.57-63, 1996Molina, 50th Appita Annual General Conference, pp.57-63, 1996 Molina, 51th Appita Annual General Conference, pp.199-206 1997Molina, 51th Appita Annual General Conference, pp.199-206 1997 P. Bajpai et al. J. Pulp and Paper Science: 27 (7), 235-239, 2001P. Bajpai et al. J. Pulp and Paper Science: 27 (7), 235-239, 2001 Henrissat, B., Bairoch, A., Biochem. J., 293, 781(1993)Henrissat, B., Bairoch, A., Biochem. J., 293, 781 (1993) Henrissat, B., Cellulose. Commun., 5, 84-90 (1998)Henrissat, B., Cellulose. Commun., 5, 84-90 (1998) Eriksson et al., FEBS Lett., 49, 282-285, 1974Eriksson et al., FEBS Lett., 49, 282-285, 1974 Igarashi et al., Eur. J. Biochem., 253, 101, 1998Igarashi et al., Eur. J. Biochem., 253, 101, 1998 Dumonceaux, Enzyme Microb. 29, 478-489, 2001Dumonceaux, Enzyme Microb. 29, 478-489, 2001 G. Henriksson et al., J. Biotechnol. 78 (2000) 93-113G. Henriksson et al., J. Biotechnol. 78 (2000) 93-113 Raices et al., FEBS Letters, 69, 233-238, 1995Raices et al., FEBS Letters, 69, 233-238, 1995 Li et al., Appl. Environ. Microbiol., 62(4), 1329-1335, 1996Li et al., Appl. Environ. Microbiol., 62 (4), 1329-1335, 1996 Li et al. Appl. Environ. Microbiol., 63(2), 796-799, 1997Li et al. Appl. Environ. Microbiol., 63 (2), 796-799, 1997 T.J.Dumonceaux et al., Gene. 210. 211-219 (1998)T.J.Dumonceaux et al., Gene. 210. 211-219 (1998) S.M.Moukha et al., Gene, 234, 23-33, 1999S.M.Moukha et al., Gene, 234, 23-33, 1999 T. Randall et. al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 161(2), 720-725, 1989T. Randall et. Al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 161 (2), 720-725, 1989 J. P. R. Keon et. al., Curr. Genet. 19, 475-481, 1991J. P. R. Keon et.al., Curr. Genet. 19, 475-481, 1991 P. L. E. Broomfield et. al., Curr. Genet. 22, 117-121, 1992P. L. E. Broomfield et.al., Curr. Genet. 22, 117-121, 1992

リグノセルロース材料から繊維成分を取得する方法、特に紙パルプ製造において、省資源、省エネルギー化を目的に機械パルプや化学パルプ製造に先立ち、微生物処理を行うと、微生物が生産するセルロース分解酵素により、紙の主成分であるセルロースが分解され、パルプ収率や紙力の低下が生じる。また、また微生物の生育速度に合わせた長い処理時間を要す。これらの問題を解決する方法としてリグニン分解能力に優れ、セルロース分解酵素の活性が低く、併せて処理速度が速い微生物の作出が求められている。本発明者らはこれまでにリグニン分解力に優れ、複数のセルロース分解酵素活性が抑制された有用菌株の作製に成功している。しかしながら、これまで作製されているセルロース分解酵素活性抑制株はアミノ酸などの栄養要求性変異株を宿主とした形質転換微生物である。そのため、この形質転換微生物を用いて菌処理する場合、アミノ酸などの要求性を相補する栄養源を予め添加しておく必要がある。そこで野性株を宿主として作製された有効な形質転換微生物の開発が望まれていた。   A method for obtaining fiber components from lignocellulosic materials, especially in the manufacture of paper pulp, when microbial treatment is performed prior to the manufacture of mechanical pulp and chemical pulp for the purpose of saving resources and energy, the cellulose-degrading enzyme produced by the microorganisms makes the paper Cellulose, which is the main component, is decomposed, resulting in a decrease in pulp yield and paper strength. In addition, a long treatment time is required according to the growth rate of microorganisms. As a method for solving these problems, there is a demand for the production of microorganisms having excellent lignin degrading ability, low cellulolytic enzyme activity, and high processing speed. The present inventors have so far succeeded in producing useful strains that are excellent in lignin degrading ability and have a plurality of cellulolytic enzyme activities suppressed. However, cellulolytic enzyme activity-suppressed strains produced so far are transformed microorganisms using auxotrophic mutants such as amino acids as hosts. Therefore, when the bacterial treatment is performed using this transformed microorganism, it is necessary to add in advance a nutrient source that complements the requirements such as amino acids. Therefore, development of an effective transformed microorganism produced using a wild strain as a host has been desired.

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、アラゲカワラタケの薬剤感受性に関与する遺伝子に変異を導入することにより、薬剤耐性遺伝子を作出できること見出した。そして、セルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制する遺伝子とともに、当該遺伝子を薬剤耐性マーカーとして用いることにより、セルロース分解酵素の活性が低く、増殖能力の高い微生物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies and found that a drug resistance gene can be created by introducing a mutation into a gene involved in drug susceptibility of Aragekawaratake. Then, by using the gene as a drug resistance marker together with a gene that suppresses the expression of the cellulolytic enzyme gene, it is found that a microorganism having a low cellulolytic enzyme activity and a high growth ability can be obtained, and the present invention is completed. It came to.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)セルロース分解酵素発現抑制遺伝子とアラゲカワラタケの薬剤感受性に関与する遺伝子に変異を導入して得られる薬剤耐性遺伝子とを担持するアラゲカワラタケ形質転換体。
(2)セルロース分解酵素発現抑制遺伝子が、セルロース分解酵素遺伝子から転写されるmRNAの全部またはその一部に対して実質的に相補的な配列を有するアンチセンスRNAをコードするアンチセンスDNAである、(1)記載のアラゲカワラタケ形質転換体。
(3)アンチセンスDNAが、セロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子またはグリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーターの制御下に連結されている、(2)項記載のアラゲカワラタケ形質転換体。
(4)6種類以上のセルロース分解酵素遺伝子に対するセルロース分解酵素発現抑制遺伝子を担持する、(1)〜(3)のいずれかに記載のアラゲカワラタケ形質転換体。
(5)エンドグルカナーゼ遺伝子、セロビオヒドロラーゼ遺伝子およびセロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子に対するセルロース分解酵素発現抑制遺伝子を担持する、(1)〜(4)のいずれかに記載のアラゲカワラタケ形質転換体。
(6)リグノセルロース材料から繊維成分を取り出すことにより繊維成分を製造する方法であって、(1)〜(5)のいずれかに記載のアラゲカワラタケ形質転換体でリグノセルロース材料を処理し、繊維成分を分離・取得することを含む前記方法。
(7)繊維成分がパルプである(6)記載の方法。
(8)パルプが紙パルプである(7)記載の方法。
(9)紙パルプを分離・取得する方法が、化学パルプ化法、機械パルプ化法、またはセミケミカルパルプ化法である(8)記載の方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) An Arakawaratake transformant carrying a cellulose-degrading enzyme expression-suppressing gene and a drug resistance gene obtained by introducing a mutation into a gene involved in the drug sensitivity of Arakawaaratake.
(2) The cellulolytic enzyme expression suppressing gene is an antisense DNA encoding an antisense RNA having a sequence substantially complementary to all or a part of mRNA transcribed from the cellulolytic enzyme gene. (1) The Arakawaaratake transformant according to the above.
(3) The Arakawa aratake transformant according to (2), wherein the antisense DNA is linked under the control of a promoter of the cellobiose dehydrogenase gene or glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene.
(4) The jellyfish oyster mushroom transformant according to any one of (1) to (3), which carries a cellulolytic enzyme expression suppression gene for six or more types of cellulolytic enzyme genes.
(5) The cellulolytic enzyme expression-suppressing gene for at least one gene selected from the group consisting of an endoglucanase gene, a cellobiohydrolase gene, and a cellobiose dehydrogenase gene is carried. Alage Kawaratake transformant.
(6) A method for producing a fiber component by taking out the fiber component from the lignocellulosic material, wherein the lignocellulosic material is treated with the Allage Kawaratake transformant according to any one of (1) to (5), and the fiber Said method comprising separating and obtaining the components.
(7) The method according to (6), wherein the fiber component is pulp.
(8) The method according to (7), wherein the pulp is paper pulp.
(9) The method according to (8), wherein the method for separating and obtaining paper pulp is a chemical pulping method, a mechanical pulping method, or a semichemical pulping method.

本発明により、リグニン分解能力に優れ、セルロース分解酵素の活性が低く、併せて処理速度が速い微生物が提供される。本発明により、機械パルプの製造においては、収率低下という従来技術の問題点が解消されるとともに、エネルギーの削減および紙力強度の向上が可能となる。また化学パルプの製造においては収率や紙力強度低下を抑制することが可能となる。   According to the present invention, a microorganism having excellent lignin degrading ability, low cellulolytic enzyme activity, and high processing speed is provided. According to the present invention, in the production of mechanical pulp, it is possible to eliminate the problem of the prior art such as a decrease in yield, and it is possible to reduce energy and improve paper strength. Further, in the production of chemical pulp, it is possible to suppress the yield and paper strength reduction.

本発明者らは、アラゲカワラタケからカルボキシンによってその機能が抑制される遺伝子であるコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子を単離し、該遺伝子に人為的変異を導入することにより、カルボキシン耐性遺伝子を作出することに成功した。そして当該遺伝子を薬剤耐性遺伝子として利用することにより、野生型アラゲカワラタケを形質転換できることを見出した。そして、アラゲカワラタケにおいて、当該薬剤耐性遺伝子を薬剤耐性マーカーとして用い、セルロース分解酵素遺伝子の発現をアンチセンス法で抑制した結果、生育が早く、かつセルロース分解酵素活性が抑制された形質転換株を作出することに成功した。本発明は上記知見に基づくものである。   The present inventors isolated a succinic acid dehydrogenase Ip subunit gene, which is a gene whose function is suppressed by carboxin, from an artificial moss, and introduced an artificial mutation into the gene, thereby producing a carboxin resistance gene. Succeeded in creating. The present inventors have found that wild-type larvae can be transformed by using the gene as a drug resistance gene. As a result of using the drug resistance gene as a drug resistance marker and suppressing the expression of the cellulolytic enzyme gene by the antisense method, a transformed strain with fast growth and suppressed cellulolytic enzyme activity was produced. Succeeded in doing. The present invention is based on the above findings.

一実施形態において本発明は、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子とアラゲカワラタケの薬剤感受性に関与する遺伝子に変異を導入して得られる薬剤耐性遺伝子とを担持するアラゲカワラタケ形質転換体に関する。   In one embodiment, the present invention relates to an Arakawa aratake transformant carrying a cellulolytic enzyme expression-suppressing gene and a drug resistance gene obtained by introducing a mutation into a gene involved in the drug susceptibility of Arakawa aratake.

セルロース分解酵素発現抑制遺伝子は、該遺伝子が導入された宿主において転写されると、該宿主におけるセルロース分解酵素の発現、すなわちセルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制する機能を有する遺伝子をさす。本発明において、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子は、好ましくは、アンチセンス法、共抑制法、リボザイム法またはRNA干渉法に基づく機構により、セルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制する。   The cellulolytic enzyme expression-suppressing gene refers to a gene having a function of suppressing the expression of a cellulolytic enzyme in the host, that is, the expression of the cellulolytic enzyme gene when the gene is transcribed in the host. In the present invention, the cellulolytic enzyme expression-suppressing gene preferably suppresses the expression of the cellulolytic enzyme gene by a mechanism based on the antisense method, co-suppression method, ribozyme method or RNA interference method.

セルロース分解酵素遺伝子は、セルロース分解活性、すなわちβ-1,4-グルカン(セルロース)またはその誘導体のβ-1,4-グルコピラノシル結合を加水分解する活性を有する酵素をコードする遺伝子であり、発現抑制の対象となるセルロース分解酵素遺伝子は、野生型アラゲカワラタケが有するセルロース分解酵素遺伝子である。例えば、セロビオースデヒドロゲナーゼ(CDH)遺伝子、エンドグルカナーゼ(EG)遺伝子(例えば、EG5遺伝子、EG12遺伝子、EG61遺伝子)、セロビオヒドロラーゼ遺伝子(例えば、CBHI-27遺伝子、CBHI遺伝子、CBHII遺伝子)が挙げられる。好ましくは、セルロース分解酵素遺伝子の2種以上、より好ましくは6種以上の発現を抑制することにより、セルロース分解力の抑制を強めた微生物を得ることができる。   Cellulolytic enzyme gene encodes an enzyme that has cellulolytic activity, ie, an activity that hydrolyzes β-1,4-glucan (cellulose) or its derivatives β-1,4-glucopyranosyl bond, and suppresses its expression The cellulose-degrading enzyme gene to be the target is a cellulose-degrading enzyme gene possessed by wild-type agaricus. Examples thereof include cellobiose dehydrogenase (CDH) gene, endoglucanase (EG) gene (eg, EG5 gene, EG12 gene, EG61 gene), cellobiohydrolase gene (eg, CBHI-27 gene, CBHI gene, CBHII gene). Preferably, by suppressing the expression of two or more types of cellulolytic enzyme genes, more preferably six or more types, it is possible to obtain a microorganism with enhanced suppression of cellulose decomposing ability.

一実施形態において、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子は、セルロース分解酵素遺伝子から転写されるmRNAの全部またはその一部に対して実質的に相補的な配列を有するRNA(アンチセンスRNA)をコードするアンチセンスDNAである。アンチセンスDNAの転写産物であるアンチセンスRNAは、宿主内に存在した場合に、その相補鎖であるセルロース分解酵素遺伝子のmRNAと結合し、それによってセルロース分解酵素遺伝子の翻訳を阻害し、発現を抑制する。   In one embodiment, the cellulolytic enzyme expression suppressing gene is an anti-virus encoding an RNA (antisense RNA) having a sequence substantially complementary to all or a part of mRNA transcribed from the cellulolytic enzyme gene. Sense DNA. When present in the host, antisense RNA, which is a transcript of antisense DNA, binds to its complementary strand, the cellulolytic enzyme gene mRNA, thereby inhibiting cellulolytic enzyme gene translation and Suppress.

また、実質的にとは、このアンチセンスRNAがmRNAとハイブリダイズして二本鎖を形成し、それがmRNAのタンパク質への翻訳を阻害する限り、このmRNAに相補的な配列に欠失、置換または付加等の変異があってもよいことを意味する。より詳しくは、アンチセンスRNAが、対象となるセルロース分解酵素遺伝子mRNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることを意味する。ここでストリンジェントな条件とは、特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいい、すなわち、高い相同性(相同性が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上)を有する核酸がハイブリダイズする条件をいう。より具体的には、このような条件は、0.5〜1MのNaCl存在下42〜68℃で、または50%ホルムアミド存在下42℃で、または水溶液中65〜68℃で、ハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC溶液を用いて室温〜68℃で洗浄することにより達成できる。   Moreover, substantially, this antisense RNA hybridizes with mRNA to form a double strand, and as long as it inhibits translation of mRNA into protein, it is deleted in a sequence complementary to this mRNA, It means that there may be mutation such as substitution or addition. More specifically, it means that the antisense RNA hybridizes with the subject cellulolytic enzyme gene mRNA under stringent conditions. Here, the stringent condition means a condition where a specific hybrid is formed and a non-specific hybrid is not formed, that is, high homology (homology is 80% or more, preferably 90% or more, more preferably Is 95% or higher). More specifically, such conditions include: after performing hybridization at 42-68 ° C in the presence of 0.5-1 M NaCl, or 42 ° C in the presence of 50% formamide, or 65-68 ° C in aqueous solution. , It can be achieved by washing at a room temperature to 68 ° C. with an SSC solution having a concentration of 0.1 to 2 times.

アンチセンスRNAをコードするアンチセンスDNAの塩基配列の長さは、対象となるセルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制し得る長さであれば適宜設定可能であり、セルロース分解酵素遺伝子mRNAの塩基配列の全部と等しい長さである必要は必ずしもない。一部とは、セルロース分解酵素遺伝子mRNAの塩基配列全体の通常30%、好ましくは50%、より好ましくは80%、さらに好ましくは90%に該当する長さである。   The length of the base sequence of the antisense DNA encoding the antisense RNA can be appropriately set as long as it can suppress the expression of the target cellulolytic enzyme gene. It does not necessarily have to be the same length as the whole. The part is a length corresponding to usually 30%, preferably 50%, more preferably 80%, and still more preferably 90% of the entire base sequence of the cellulolytic enzyme gene mRNA.

アンチセンスRNAをコードするアンチセンスDNAの調製および宿主への導入方法については、当業者に公知の常法によって実施することができる。具体的には、セルロース分解酵素遺伝子mRNAに対するアンチセンスDNAは、セルロース分解酵素遺伝子の塩基配列のエクソン部分が得られるようにPCR法にて増幅を行い、適当な制限酵素で消化することにより得ることができる。また、セルロース分解酵素遺伝子cDNAからも取得可能である。さらには、このアンチセンスDNAは、セルロース分解酵素遺伝子の塩基配列情報をもとに人工的に作られた合成DNAであってもよい。   Preparation of antisense DNA encoding antisense RNA and introduction into a host can be carried out by conventional methods known to those skilled in the art. Specifically, antisense DNA for cellulolytic enzyme gene mRNA is obtained by PCR amplification so that the exon part of the base sequence of the cellulolytic enzyme gene can be obtained and digested with appropriate restriction enzymes. Can do. It can also be obtained from cellulolytic enzyme gene cDNA. Furthermore, this antisense DNA may be a synthetic DNA artificially produced based on the base sequence information of the cellulolytic enzyme gene.

このようなアンチセンスDNAを、好ましくは少なくとも2種類を、ベクターにおいてアンチセンスの方向に連結する。連結は、直接でも、またはリンカーを介した連結でもよい。発現を抑制する対象となる遺伝子は、異なる活性を持つセルロース分解酵素の遺伝子でもよいし、また同一の活性を有するアイソザイムの遺伝子であってもよい。なるべく多くの種類のアンチセンスDNAを結合することが好ましい。6種類以上のセルロース分解酵素遺伝子に対する発現抑制遺伝子を連結することがさらに好ましい。   Preferably, at least two kinds of such antisense DNA are linked in the direction of antisense in the vector. The linkage may be direct or via a linker. The gene whose expression is to be suppressed may be a cellulolytic enzyme gene having different activities, or may be an isozyme gene having the same activity. It is preferable to bind as many kinds of antisense DNA as possible. More preferably, expression suppression genes for 6 or more types of cellulolytic enzyme genes are linked.

アンチセンスDNAは、宿主内で転写されたときに、セルロース分解酵素遺伝子の転写産物であるmRNAに対してハイブリダイズするアンチセンスRNAが生成するように宿主に導入する。通常、アンチセンスDNAを、アンチセンスRNAが生成するようにベクターに連結し、該ベクターを宿主に導入する。アンチセンスRNAが生成するようにベクターに連結するには、プロモーター配列を有するDNA断片の下流にアンチセンスの方向(逆向き方向)にアンチセンスDNAを連結し、プロモーターの作動によりRNAに転写されるようにする。得られるRNAは、セルロース分解酵素遺伝子のmRNAに対するアンチセンスRNAである。   When antisense DNA is transcribed in the host, it is introduced into the host so that antisense RNA that hybridizes to mRNA that is a transcription product of the cellulolytic enzyme gene is generated. Usually, antisense DNA is ligated to a vector so that antisense RNA is produced, and the vector is introduced into a host. In order to link to the vector so that antisense RNA is generated, the antisense DNA is linked downstream of the DNA fragment having the promoter sequence in the antisense direction (reverse direction) and transcribed into RNA by the operation of the promoter. Like that. The RNA obtained is an antisense RNA to the mRNA of the cellulolytic enzyme gene.

プロモーターとしては、プロモーターの作用を有する遺伝子断片であれば特に限定されることなく、あらゆる遺伝子のプロモーターを使用することができる。例えばセロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子プロモーター、GPD(グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ)遺伝子プロモーター、ras遺伝子プロモーター、リグニン分解関連遺伝子プロモーターなどが挙げられる。これらのプロモーターは、ジーンバンクに登録される配列、文献記載の配列等に基づいて周知のゲノムクローニングまたはPCR法によっても取得可能である。あるいは、寄託されている遺伝子については、分譲請求により入手可能なものを利用することができる。   The promoter is not particularly limited as long as it is a gene fragment having a promoter action, and promoters of all genes can be used. For example, cellobiose dehydrogenase gene promoter, GPD (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) gene promoter, ras gene promoter, lignin degradation-related gene promoter and the like can be mentioned. These promoters can also be obtained by well-known genomic cloning or PCR methods based on sequences registered in Genebank, sequences described in literature, and the like. Or about the gene deposited, what can be obtained by the request for distribution can be utilized.

プロモーターとセルロース分解酵素遺伝子のアンチセンスDNAとは、必要に応じて制限部位の導入、平滑末端化または付着末端化後、適当なDNAリガーゼを用いて連結することができる。クローニング、連結反応、PCR等を含む組換えDNA技術は、例えば、J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989ならびにShort Protocols In Molecular Biology, Third Edition, A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc.に記載の方法を利用することができる。   The promoter and antisense DNA of the cellulolytic enzyme gene can be ligated using an appropriate DNA ligase after introduction of a restriction site, blunt end or cohesive end, if necessary. Recombinant DNA techniques including cloning, ligation, PCR, etc. are described in, for example, J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989 and Short Protocols In Molecular Biology, Third Edition. A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc. can be used.

セルロース分解酵素遺伝子の発現の抑制は、また、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子として、リボザイムをコードするDNAを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子のことをいう。リボザイムには種々の活性を有するものがあるが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムの研究により、RNAの部位特異的な切断を目的とするリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループIイントロン型や、RNasePに含まれるM1RNAのように400塩基以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる40塩基程度の活性ドメインを有するものもある。標的を切断できるよう設計されたリボザイムをコードするDNAは、宿主中で転写されるようにプロモーターおよび転写終結配列に連結される。しかし、その際、転写されたRNAの5'末端や3'末端に余分な配列が付加されていると、リボザイムの活性が失われてしまうことがある。このようなとき、転写されたリボザイムを含むRNAからリボザイム部分だけを正確に切り出すために、リボザイム部分の5'側や3'側に、トリミングを行うためのシスに働く別のトリミングリボザイムを配置させることも可能である (K.Taira et al., Protein Eng., 3:733(1990); A.M.Dzianott およびJ.J.Bujarski, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86:4823(1989); C.A.Grosshans およびR.T.Cech, Nucleic Acids Res., 19:3875(1991); K.Taira et al., Nucleic Acids Res., 19 :5125(1991))。また、このような構成単位をタンデムに並べ、標的mRNA内の複数の部位を切断できるようにして、より効果を高めることもできる(N.Yuyama et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 186:1271, 1992)。このようなリボザイムを用いてセルロース分解酵素遺伝子の転写産物を特異的に切断し、該遺伝子の発現を抑制することができる。   Suppression of cellulolytic enzyme gene expression can also be carried out using a DNA encoding a ribozyme as a cellulolytic enzyme expression suppression gene. A ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. Some ribozymes have a variety of activities. Among them, research on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes for site-specific cleavage of RNA. Some ribozymes have a group I intron type and a size of 400 bases or more like M1RNA contained in RNaseP, but some have an active domain of about 40 bases called hammerhead type or hairpin type. DNA encoding a ribozyme designed to cleave the target is ligated to a promoter and transcription termination sequence so that it is transcribed in the host. However, at that time, if an extra sequence is added to the 5 ′ end or 3 ′ end of the transcribed RNA, the ribozyme activity may be lost. In such a case, in order to accurately cut out only the ribozyme part from the RNA containing the transcribed ribozyme, another trimming ribozyme that acts in cis for trimming is placed on the 5 'side or 3' side of the ribozyme part. (K. Taira et al., Protein Eng., 3: 733 (1990); AMDzianott and JJ Bujarski, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86: 4823 (1989); CAGrosshans And RTCech, Nucleic Acids Res., 19: 3875 (1991); K. Taira et al., Nucleic Acids Res., 19: 5125 (1991)). In addition, such a structural unit can be arranged in tandem so that a plurality of sites in the target mRNA can be cleaved, thereby further enhancing the effect (N. Yuyama et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 186: 1271, 1992). Such a ribozyme can be used to specifically cleave the transcript of the cellulolytic enzyme gene and suppress the expression of the gene.

セルロース分解酵素遺伝子の発現の抑制は、さらに、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子として、共抑制によりセルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制するRNAをコードするDNA、すなわち、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有するDNAを用いることによっても達成されうる。共抑制とは、宿主に標的セルロース分解酵素遺伝子と同一もしくは類似した配列を有するDNAを形質転換により導入すると、導入した外来遺伝子および標的セルロース分解酵素遺伝子の両方の発現が抑制される現象のことをいう。共抑制に用いる遺伝子は、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の配列の同一性を有する。   Suppression of cellulolytic enzyme gene expression can be further achieved by using a DNA encoding RNA that suppresses cellulolytic enzyme gene expression by co-suppression as a cellulolytic enzyme expression inhibitory gene, that is, a sequence identical or similar to the target gene sequence. It can also be achieved by using a DNA having the same. Co-suppression is a phenomenon in which the expression of both the introduced foreign gene and the target cellulolytic enzyme gene is suppressed when a DNA having the same or similar sequence as the target cellulolytic enzyme gene is introduced into the host by transformation. Say. The gene used for co-suppression need not be completely identical to the target gene, but has at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more sequence identity.

セルロース分解酵素遺伝子の発現の抑制は、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子として、RNA干渉によりセルロース分解酵素遺伝子の発現を抑制するRNAをコードするDNA、すなわち、標的セルロース分解酵素遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を逆位反復に配置したDNAを用いることによっても達成されうる。RNA干渉とは、植物に標的セルロース分解酵素遺伝子と同一もしくは類似した配列を逆位反復に配置したDNAを形質転換により導入すると、外来DNAに由来する二本鎖RNAが発現し、標的遺伝子の発現が抑制される現象のことをいう。RNA干渉の機構としては、第一段階として標的遺伝子のmRNAと導入配列由来の二本鎖RNAが複合体を形成し会合した配列をプライマーとして相補的なRNAが合成され、第二段階として内在性RNase によってこの複合体が断片化され、第三段階として20〜30塩基対に断片化した二本鎖RNAが二次的なRNA干渉のシグナルとして機能することによって再び、標的遺伝子のmRNAを分解すると考えられている(Curr. Biol., 7:R793, 1997; Curr. Biol., 6:810, 1996)。RNA干渉に用いるDNAの長さとしては、標的遺伝子の全長を使用してもよいが、少なくとも20塩基、好ましくは30塩基以上、より好ましくは50塩基以上であればよい。   Suppression of cellulolytic enzyme gene expression is a cellulolytic enzyme expression-suppressing gene, DNA encoding RNA that suppresses cellulolytic enzyme gene expression by RNA interference, that is, the same or similar sequence as the target cellulolytic enzyme gene sequence Can also be achieved by using DNA placed in inverted repeats. RNA interference refers to the expression of a target gene by introducing double-stranded RNA derived from foreign DNA into a plant by introducing DNA with the same or similar sequence as the target cellulolytic enzyme gene into inverted repeats by transformation. This is a phenomenon in which is suppressed. As the mechanism of RNA interference, as the first step, complementary RNA is synthesized using the target gene mRNA and the double-stranded RNA derived from the introduced sequence as a complex and the associated sequence is synthesized, and the second step is endogenous. When this complex is fragmented by RNase and double-stranded RNA fragmented to 20-30 base pairs as a third step functions as a secondary RNA interference signal, the target gene mRNA is degraded again. (Curr. Biol., 7: R793, 1997; Curr. Biol., 6: 810, 1996). The length of the DNA used for RNA interference may be the full length of the target gene, but may be at least 20 bases, preferably 30 bases or more, more preferably 50 bases or more.

薬剤耐性遺伝子は、特定の薬剤に対する抵抗性を宿主に付与する遺伝子をさす。本発明では、アラゲカワラタケの薬剤感受性に関与する遺伝子に変異を導入することにより宿主であるアラゲカワラタケ由来の薬剤耐性遺伝子を作製することに成功した。当該薬剤耐性遺伝子を形質転換の際の選抜マーカーとして用いることができる。このような薬剤耐性遺伝子は、宿主であるアラゲカワラタケに由来する遺伝子であることから、選抜マーカーとしてアラゲカワラタケに導入しても、アラゲカワラタケの増殖能力が低下することがない。従って、増殖能力の高く処理速度が速いアラゲカワラタケ形質転換体が得られる。また、栄養要求性変異株を宿主とした形質転換体と異なり、要求性を相補する栄養源を予め添加しておく必要もない。   A drug resistance gene refers to a gene that confers resistance to a specific drug to a host. In the present invention, a drug resistance gene derived from the host agaricus mushroom was successfully produced by introducing a mutation into a gene involved in drug sensitivity of the mushrooms. The drug resistance gene can be used as a selection marker at the time of transformation. Since such a drug resistance gene is a gene derived from the medaka aratake, which is the host, even if it is introduced into the medaka cultivar as a selection marker, the proliferation ability of the medaka aratake does not decrease. Therefore, an Arakawaaratake transformant having a high growth ability and a high treatment speed can be obtained. Further, unlike a transformant using an auxotrophic mutant as a host, it is not necessary to previously add a nutrient source that complements the requirement.

変異を導入する薬剤感受性に関与する遺伝子としては、アラゲカワラタケに存在するものであれば特に制限されず、例えば、コハク酸脱水素酵素Ipサブユニットをコードする遺伝子が挙げられる。その他、β−チューブリン遺伝子のコドン198における1塩基置換によりベンゾイミダゾール系薬剤に対して耐性を付与する薬剤耐性遺伝子が得られる。また、チトクロムb遺伝子の1塩基変異によりストロビルリン系薬剤に対して耐性を付与する薬剤耐性遺伝子が得られる。好ましくはコハク酸脱水素酵素Ipサブユニットをコードする遺伝子に変異を導入する。コハク酸脱水素酵素Ipサブユニットをコードする遺伝子に変異を導入することにより、カルボキシンに対して抵抗性を示す変異型コハク酸脱水素酵素Ipサブユニット、すなわちカルボキシン耐性遺伝子を作出することができる。   The gene involved in drug sensitivity for introducing a mutation is not particularly limited as long as it is present in Aragekawaratake, for example, a gene encoding a succinate dehydrogenase Ip subunit. In addition, a drug resistance gene that imparts resistance to a benzimidazole drug can be obtained by single base substitution at codon 198 of the β-tubulin gene. In addition, a drug resistance gene that imparts resistance to a strobilurin-based drug can be obtained by a single nucleotide mutation in the cytochrome b gene. Preferably, a mutation is introduced into the gene encoding the succinate dehydrogenase Ip subunit. By introducing a mutation into the gene encoding the succinate dehydrogenase Ip subunit, it is possible to create a mutant succinate dehydrogenase Ip subunit that is resistant to carboxin, that is, a carboxin resistance gene. it can.

本発明で導入する変異は、遺伝子が本来コードするアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸の欠失、置換もしくは付加を生じさせるものである。変異されるアミノ酸の数は、本発明の遺伝子が目的とする薬剤耐性遺伝子として効果を有する限り限定されない。   The mutation introduced in the present invention causes deletion, substitution or addition of one or several amino acids in the amino acid sequence originally encoded by the gene. The number of amino acids to be mutated is not limited as long as the gene of the present invention is effective as a target drug resistance gene.

コハク酸脱水素酵素Ipサブユニットをコードする遺伝子に変異を導入することにより得られるカルボキシン耐性遺伝子の一例として、配列番号33のアミノ酸配列をコードする塩基配列からなるDNAが挙げられる。そのような塩基配列としては、配列番号32の塩基配列が挙げられる。本発明の薬剤耐性遺伝子には、配列番号32の塩基配列からなるDNAと機能的に同等のDNAが包含される。あるDNAと機能的に同等のDNAを調製する当業者によく知られた方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Sambrook, J et al., Molecular Cloning 2nd ed., 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. press(1989))を利用する方法が挙げられる。   An example of a carboxin resistance gene obtained by introducing a mutation into a gene encoding a succinate dehydrogenase Ip subunit is a DNA comprising a base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 33. An example of such a base sequence is the base sequence of SEQ ID NO: 32. The drug resistance gene of the present invention includes DNA functionally equivalent to the DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 32. Methods well known to those skilled in the art for preparing DNA functionally equivalent to certain DNA include hybridization techniques (Sambrook, J et al., Molecular Cloning 2nd ed., 9.47-9.58, Cold Spring Harbor Lab. Press (1989)).

配列番号32の塩基配列からなるDNAと機能的に同等のDNAとしては、配列番号32の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが挙げられる。当該DNAはカルボキシン耐性遺伝子の機能を有する。ストリンジェントな条件とは、特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいい、すなわち、高い相同性(相同性が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上)を有するDNAがハイブリダイズする条件をいう。ハイブリダイゼーションの条件としては、例えば、低ストリンジェントな条件が挙げられる。低ストリンジェントな条件とは、ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば42℃、5×SSC、0.1% SDSの条件であり、好ましくは50℃、5×SSC、0.1% SDSの条件である。より好ましいハイブリダイゼーションの条件としては、高ストリンジェントな条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、例えば65℃、0.1×SSCおよび0.1% SDSの条件である。   Examples of DNA functionally equivalent to the DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 32 include DNA that hybridizes with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 32 under stringent conditions. The DNA has a function of carboxin resistance gene. The stringent condition refers to a condition in which a specific hybrid is formed and a non-specific hybrid is not formed, that is, high homology (homology is 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95). % Or higher)). Examples of hybridization conditions include low stringency conditions. Low stringent conditions are, for example, conditions of 42 ° C., 5 × SSC, and 0.1% SDS, and preferably 50 ° C., 5 × SSC, and 0.1% SDS in washing after hybridization. More preferable hybridization conditions include highly stringent conditions. Highly stringent conditions are, for example, conditions of 65 ° C., 0.1 × SSC and 0.1% SDS.

すなわち、配列番号32の塩基配列全長において、種々の人為的処理、例えば部位特異的変異導入、変異剤処理によるランダム変異、制限酵素切断による核酸断片の変異、欠失、連結等により、部分的にその配列が変化したものであっても、これらの変異型DNAが配列番号32の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、カルボキシン耐性遺伝子として機能するかぎり、配列番号32の塩基配列との相違に関わらず、本発明の薬剤耐性遺伝子に含まれる。   That is, in the entire length of the base sequence of SEQ ID NO: 32, various artificial treatments, for example, site-directed mutagenesis, random mutation by mutagen treatment, mutation of nucleic acid fragments by restriction enzyme cleavage, deletion, ligation, etc. Even if the sequence is altered, these mutant DNAs hybridize under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 32, and function as a carboxin resistance gene. As long as it is different from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 32, it is included in the drug resistance gene of the present invention.

また本発明の薬剤耐性遺伝子には、配列番号32記載の塩基配列と少なくとも80%の同一性、好ましくは少なくとも90%の同一性、より好ましくは少なくとも95%の同一性、さらに好ましくは少なくとも99%の同一性を有する塩基配列からなるDNAも包含される。   In addition, the drug resistance gene of the present invention has at least 80% identity, preferably at least 90% identity, more preferably at least 95% identity, more preferably at least 99%, with the base sequence set forth in SEQ ID NO: 32. DNA comprising a nucleotide sequence having the same identity is also included.

上記のセルロース分解酵素発現抑制遺伝子および薬剤耐性遺伝子は、一般的な遺伝子組み換え技術に従って、アラゲカワラタケに導入することができる。典型的には、これらの遺伝子を適当なベクターに連結し、該ベクターでアラゲカワラタケを形質転換することにより、本発明のアラゲカワラタケ形質転換体を得ることができる。セルロース分解酵素発現抑制遺伝子と薬剤耐性遺伝子は、同じベクターに連結してもよいし、別々のベクターに連結してもよい。   The above-mentioned cellulolytic enzyme expression-suppressing gene and drug resistance gene can be introduced into Arakawakawatake according to a general gene recombination technique. Typically, these genes are ligated to an appropriate vector, and an Arakawaratake transformant of the present invention can be obtained by transforming an Arakawaratake with the vector. The cellulolytic enzyme expression-suppressing gene and the drug resistance gene may be linked to the same vector or may be linked to separate vectors.

ベクターの種類は特に限定されないが、自律複製可能または染色体中に相同組換え可能なベクターを使用することができる。プラスミド、ファージを含むウイルス、コスミドなどである。ベクターは、選択マーカー、複製開始点、ターミネーター、ポリリンカー、エンハンサー、リボゾーム結合部位などを適宜含むことができる。種々のベクターが市販されているか、あるいは、文献等に記載されている。   The type of vector is not particularly limited, and a vector capable of autonomous replication or capable of homologous recombination in the chromosome can be used. Examples include plasmids, phage-containing viruses, and cosmids. The vector can appropriately include a selection marker, a replication origin, a terminator, a polylinker, an enhancer, a ribosome binding site, and the like. Various vectors are commercially available or are described in the literature.

ベクターへの遺伝子の連結は、例えば、J. Sambrookら(上記)に記載される技術を使用して実施することができる。なお、アンチセンスRNAをコードするアンチセンスDNAをベクターに連結するにあたっては、上述のように、転写によりセルロース分解酵素遺伝子mRNAに対するアンチセンスRNAが生成するように連結する。組換えDNAを環状のまま形質転換に用いることも可能である。また他の生物由来の遺伝子を同時に形質転換することを避けるために、必要な領域のみを切り出して形質転換に供することも可能である。   The ligation of the gene to the vector can be performed, for example, using the technique described in J. Sambrook et al. (Supra). In addition, when linking antisense DNA encoding antisense RNA to a vector, as described above, ligation is performed so that antisense RNA against cellulolytic enzyme gene mRNA is generated by transcription. It is also possible to use the recombinant DNA for transformation in a circular form. Moreover, in order to avoid simultaneously transforming genes derived from other organisms, it is also possible to cut out only necessary regions and use them for transformation.

宿主細胞であるアラゲカワラタケは、特に制限されないが、例えば、独立行政法人製品評価技術機構からNBRC4917株として入手することができる株を使用できる。   The host cell, Aragekawaratake, is not particularly limited, and for example, a strain that can be obtained as an NBRC4917 strain from the National Institute for Product Evaluation Technology can be used.

形質転換法としては、塩化カルシウム/PEG法、エレクトロポーレション法、プロトプラスト法、リポフェクション法などを例示できるが、これらに限定されない。   Examples of transformation methods include, but are not limited to, calcium chloride / PEG method, electroporation method, protoplast method, lipofection method and the like.

本発明はまた、リグノセルロース材料から繊維成分を取り出すことにより繊維成分を製造する方法であって、本発明のアラゲカワラタケ形質転換体でリグノセルロース材料を処理し、繊維成分を分離・取得することを含む前記方法に関する。   The present invention is also a method for producing a fiber component by removing the fiber component from the lignocellulosic material, wherein the lignocellulosic material is treated with the Arakawakawatake transformant of the present invention, and the fiber component is separated and obtained. Comprising said method.

本発明で対象となるリグノセルロース材料は、木材、竹、綿、リンター、トウモロコシ穂軸、バガス、ビール粕、わら類、もみ殻等の農産廃棄物、古新聞、雑誌、段ボール、オフィス古紙、パルプおよび製紙メーカーから排出する廃パルプ等が挙げられる。本発明の方法は、リグニン含量の高い木材および農産廃棄物等において特にその効果を発揮する。   Lignocellulosic materials targeted in the present invention are wood, bamboo, cotton, linter, corn cob, bagasse, beer lees, straws, rice husks and other agricultural wastes, old newspapers, magazines, cardboard, office waste paper, pulp And waste pulp discharged from a paper manufacturer. The method of the present invention is particularly effective for wood having high lignin content and agricultural waste.

また、繊維成分として、好ましくはパルプを、より好ましくは紙パルプを分離・取得する。繊維成分として紙の原料となるパルプを取り出す場合、リグノセルロース材料として、木材を機械的に2〜3cm、厚さ約5 mmの大きさに小片化した木材チップが挙げられる。例えばマツ、スギ、モミ、トウヒ、ダグラスファー、ラジアータパイン等の針葉樹およびブナ、カバ、ハンノキ、カエデ、ユーカリ、ポプラ、アカシア、ラワン、ゴム等の広葉樹を含む木材から得られ、パルプ等の原料として用いることができるものであればいずれの材種のチップも用いることができる。紙パルプを分離・取得方法としては、化学パルプ化法、機械パルプ化法およびセミケミカルパルプ化法などを使用できる(紙パルプ製造技術シリーズ、第1巻クラフトパルプ、第2巻メカニカルパルプ、紙パルプ技術協会編)。   Further, as the fiber component, preferably pulp is separated and more preferably paper pulp is separated and obtained. When taking out pulp as a raw material for paper as a fiber component, a wood chip obtained by mechanically cutting wood into a size of 2 to 3 cm and a thickness of about 5 mm can be used as the lignocellulosic material. For example, it is obtained from coniferous trees such as pine, cedar, fir, spruce, douglas fir and radiatapine and wood containing hardwood such as beech, hippopotamus, alder, maple, eucalyptus, poplar, acacia, lawan, rubber, etc. Any type of chip can be used as long as it can be used. As methods for separating and obtaining paper pulp, chemical pulping, mechanical pulping, semi-chemical pulping, etc. can be used (Paper Pulp Manufacturing Technology Series, Volume 1 Kraft Pulp, Volume 2 Mechanical Pulp, Paper Pulp (Technical Association).

リグノセルロース材料を本発明の形質転換体で処理する工程において、セルロース分解力が抑制された本発明の形質転換体が十分に生育するのであれば、リグノセルロース材料は前処理なくそのまま用いることができるが、他の微生物を殺菌するための前処理を実施した方が本発明の形質転換体が生育しやすいのであれば、オートクレーブやスチーミング等の処理により、リグノセルロース材料を予め処理することが好ましい。   In the step of treating the lignocellulose material with the transformant of the present invention, the lignocellulosic material can be used as it is without any pretreatment, as long as the transformant of the present invention with suppressed cellulose decomposing ability grows sufficiently. However, if it is easier for the transformant of the present invention to grow if pretreatment for sterilizing other microorganisms is performed, it is preferable to pretreat the lignocellulose material by a treatment such as autoclave or steaming. .

リグノセルロース材料を、本発明の形質転換体で処理する温度は10〜60℃が好ましく、さらに好ましくは20〜30℃である。リグノセルロース材料中の水分は20〜80%、好ましくは30〜50 %とするのがよい。接種後リグノセルロース材料への空気供給量はセルロース分解力を抑制した微生物が十分に生育可能であれば必要ないが、通常、対チップもしくはリグノセルロース材料容積1L当たりに供給する空気量が毎分0.001〜1 L/(L・min)(以下、空気供給量の単位 L/(L・min)をvvmと称する)とするのがよく、好ましくは、対チップもしくはリグノセルロース材料容積当たり0.01 vvm〜0.1 vvmである。   The temperature at which the lignocellulose material is treated with the transformant of the present invention is preferably 10 to 60 ° C, more preferably 20 to 30 ° C. The water content in the lignocellulosic material is 20 to 80%, preferably 30 to 50%. The amount of air supplied to the lignocellulosic material after inoculation is not necessary if the microorganisms with suppressed cellulose decomposing ability can grow sufficiently, but the amount of air supplied per 1 liter of chip or lignocellulosic material volume is usually 0.001 per minute To 1 L / (L · min) (hereinafter, unit of air supply L / (L · min) is referred to as vvm), preferably 0.01 vvm to 0.1 per volume of chip or lignocellulosic material vvm.

本発明の形質転換体のリグノセルロース材料への接種量は、パルプ収率や紙力を軽減することがない限り、適宜設定することができる。本発明の形質転換体は、滅菌水とともに粉砕し、リグノセルロース材料に対して植菌して培養することができるが、リグノセルロース材料に培地を添加して処理してもよい。培地は、本発明の形質転換体が生育できるのであればいずれの培地も用いることができる。例えば、炭素源としては、グルコース、セロビオース、デンプン、非晶性セルロース等を使用することができる。また、窒素源としては、酵母エキス、ペプトン、各種アミノ酸、大豆粕、コーンスティープリカー、尿素や各種無機窒素などの窒素化合物を用いることができる。さらに、必要に応じて、各種塩類やビタミン、ミネラル等を適宜用いることができる。   The inoculation amount of the transformant of the present invention into the lignocellulosic material can be appropriately set as long as the pulp yield and paper strength are not reduced. The transformant of the present invention can be pulverized with sterilized water, inoculated with respect to the lignocellulosic material, and cultured, but may be treated by adding a medium to the lignocellulosic material. Any medium can be used as long as the transformant of the present invention can grow. For example, glucose, cellobiose, starch, amorphous cellulose, etc. can be used as the carbon source. As the nitrogen source, nitrogen compounds such as yeast extract, peptone, various amino acids, soybean meal, corn steep liquor, urea and various inorganic nitrogen can be used. Furthermore, various salts, vitamins, minerals, and the like can be used as needed.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

実施例1 カルボキシン耐性遺伝子の作製
a.アラゲカワラタケ由来カルボキシン耐性遺伝子を、以下の工程により得た。
1)アラゲカワラタケのゲノムDNAライブラリーの調製
2)コハク酸脱水素酵素Ipサブユニットの単離
3)塩基配列の決定
4)変異の導入
Example 1 Production of Carboxin Resistance Gene a. A carrageenan-derived carboxin resistance gene was obtained by the following steps.
1) Preparation of genomic DNA library of Mushroom agaricum 2) Isolation of succinate dehydrogenase Ip subunit 3) Determination of nucleotide sequence 4) Introduction of mutation

以下、各工程について順に説明する。
1)アラゲカワラタケのゲノムDNAライブラリーの調製
アラゲカワラタケ(IFO 4917株)の平板寒天培養から直径5 mmの寒天片をコルクボーラーで打ち抜き、グルコース・ペプトン培地(グルコース2 %、ポリペプトン0.5 %、酵母エキス0.2 %、KH2PO4 0.1 %、MgSO4・7H2O 0.05 %、リン酸でpH 4.5に調整)200 mlに植菌し、28 ℃で7日間回転振盪培養を行った。菌体を濾過により集菌後、1Lの滅菌水で菌体を洗浄し、液体窒素で凍結した。
Hereinafter, each process is demonstrated in order.
1) Preparation of a genomic DNA library of Arakawaratake mushroom Agar pieces (diameter 5 mm in diameter) were punched out with a cork borer from plate agar culture of Arakawaaratake (IFO 4917 strain), and glucose peptone medium (glucose 2%, polypeptone 0.5%, yeast extract) 0.2%, KH 2 PO 4 0.1%, MgSO 4 .7H 2 O 0.05%, adjusted to pH 4.5 with phosphoric acid) was inoculated into 200 ml, and subjected to rotary shaking culture at 28 ° C. for 7 days. The cells were collected by filtration, washed with 1 L of sterilized water, and frozen with liquid nitrogen.

この凍結菌体5gを乳鉢により粉砕した。粉砕した菌体を遠心管に移し、溶菌緩衝液(100 mM トリス(pH 8)、100 mM EDTA、100 mM NaCl、さらにプロテイナーゼKを100 μg/mLとなるように添加)10 mlを加え、55℃で3時間インキュベートした。インキュベート後、フェノール処理、クロロホルム処理を行い、水層部分にエタノールを徐々に添加しDNAが析出したところで染色体DNAを巻取り、TE溶液に懸濁した。   5 g of this frozen cell was pulverized with a mortar. Transfer the crushed cells to a centrifuge tube, add 10 ml of lysis buffer (100 mM Tris (pH 8), 100 mM EDTA, 100 mM NaCl, and proteinase K added to 100 μg / mL). Incubated for 3 hours at ° C. After incubation, phenol treatment and chloroform treatment were performed, and ethanol was gradually added to the aqueous layer portion. When DNA was precipitated, the chromosomal DNA was wound and suspended in the TE solution.

得られたゲノムDNA 100μgを制限酵素Sau3AIで部分分解し、5〜20%ショ糖密度勾配超遠心分離(30,000 rpm,18時間)により分画し、20〜40 kbp断片区分を集めた。この断片区分を東洋紡社製ファージλEMBL3-BamHIアームにT4DNAリガーゼを用いて連結し、得られたファージDNAをSTRATAGENE社製ギガパックゴールドによりパッケージング後、大腸菌P2392株に感染せしめゲノムDNAライブラリーとした。   The obtained genomic DNA (100 μg) was partially digested with the restriction enzyme Sau3AI and fractionated by 5-20% sucrose density gradient ultracentrifugation (30,000 rpm, 18 hours) to collect 20-40 kbp fragment sections. This fragment segment was ligated to a Toyobo phage λEMBL3-BamHI arm using T4 DNA ligase, and the resulting phage DNA was packaged with STRATAGENE Gigapack Gold, and then infected with E. coli strain P2392 to obtain a genomic DNA library.

2)ゲノムDNAライブラリーからのコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子の単離
目的とするカルボキシン感受性に関与するコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子はゲノムDNAライブラリーから公知の方法(プラークハイブリダイゼーション法やPCR法など)によりスクリーニングすることができる。すなわち、コハク酸脱水素酵素Ipサブユニット遺伝子において保存性の高いアミノ酸配列をもとに配列番号1の縮重センスプライマーおよび配列番号2の縮重アンチセンスプライマーを合成し、それらを用いて縮重PCR法を行ったところ、233塩基対のDNA断片が増幅された。得られたDNA増幅断片の塩基配列を公知の方法により決定し、他の担子菌、例えば、ヒラタケやシイタケにおける公知のコハク酸脱水素酵素Ipサブユニットと比較したところ相同性を有していた。その後、該DNA断片をプローブとしてAmarsham AlkPhos Direct Labering and Detection Systemを用いて、上記1)で得られたゲノムDNAライブラリーからスクリーニングを行った。その結果、約40,000個のプラークの中から2個の陽性クローンを選抜することができた。陽性クローンから常法に従って調製した組換え体ファージDNAを各種制限酵素で消化し、上記の合成DNAを用いてサザンハイブリダイゼーションを行った。その結果、共に約3kbのSal I断片にハイブリダイズした。この断片をpBluescriptsII SK(-)にサブクローニングした。
2) Isolation of the succinate dehydrogenase Ip subunit gene from the genomic DNA library The succinate dehydrogenase Ip subunit gene involved in the desired carboxin sensitivity is obtained from a known method (Plaque High). Screening can be performed by a hybridization method, a PCR method, or the like. That is, based on the highly conserved amino acid sequence in the succinate dehydrogenase Ip subunit gene, a degenerate sense primer of SEQ ID NO: 1 and a degenerate antisense primer of SEQ ID NO: 2 were synthesized and used to degenerate. As a result of PCR, a 233 base pair DNA fragment was amplified. The base sequence of the obtained DNA amplified fragment was determined by a known method, and compared with known succinate dehydrogenase Ip subunits in other basidiomycetes such as oyster mushrooms and shiitake mushrooms, they had homology. Subsequently, screening was performed from the genomic DNA library obtained in 1) above using the Amarsham AlkPhos Direct Labering and Detection System with the DNA fragment as a probe. As a result, 2 positive clones were selected from about 40,000 plaques. Recombinant phage DNA prepared from positive clones according to a conventional method was digested with various restriction enzymes, and Southern hybridization was performed using the above synthetic DNA. As a result, both hybridized to a Sal I fragment of about 3 kb. This fragment was subcloned into pBluescriptsII SK (-).

3)塩基配列の決定
上記2)で得られたDNA断片をApplied Biosystems社製塩基配列解析試薬を用いてPCR反応を行い、反応産物をApplied Biosystems社製DNAシーケンサABI PRISM 310自動塩基配列決定装置を用いて塩基配列を決定した。
3) Determination of base sequence The DNA fragment obtained in 2) above is subjected to PCR reaction using a base sequence analysis reagent manufactured by Applied Biosystems, and the reaction product is subjected to a DNA sequencer ABI PRISM 310 automatic base sequencer manufactured by Applied Biosystems. The nucleotide sequence was determined.

その結果を配列番号3に示す。より具体的にはこのSal I断片には約1.7kbのプロモーター領域、1kbの構造遺伝子領域、そして約100bpのターミネーター領域から成っていた。構造遺伝子領域は他の担子菌コハク酸脱水素酵素遺伝子アミノ酸配列と比較すると、268アミノ酸残基から構成され、5つのイントロンにより分断されていると考えられた。なお、このアラゲカワラタケ由来の配列番号4のコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット(CbxS)と配列番号5のヒラタケ由来のコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット(CbxS)を比較するとアミノ酸配列上で81.4%の相同性が認められた。また、保存性の高い領域としてcystein-rich clusterがI〜IIIと3カ所認められた(図1)。 The result is shown in SEQ ID NO: 3. More specifically, this Sal I fragment consisted of a promoter region of about 1.7 kb, a structural gene region of 1 kb, and a terminator region of about 100 bp. Compared with other basidiomycete succinate dehydrogenase gene amino acid sequences, the structural gene region was composed of 268 amino acid residues and was thought to be divided by five introns. In the comparison the amino acid sequence of the Coriolus hirsutus SEQ ID NO: 4 of the succinate dehydrogenase Ip subunit from (Cbx S) and succinic acid derived from Pleurotus of SEQ ID NO: 5 dehydrogenase Ip subunit (Cbx S) A homology of 81.4% was observed. In addition, three cystein-rich clusters, I to III, were recognized as highly conserved regions (Fig. 1).

4)変異の導入
カルボキシン耐性遺伝子は、コハク酸脱水素酵素Ipサブユニットの特徴的構造であるCys-rich clusterIIIに含まれるHis残基をLeuに部位特異的変異を導入することでカルボキシン耐性遺伝子が得られる。そこで配列番号3に示す塩基配列のうち、5’上流側末端を1番目とするときの2834番目のアデニン(A)をチミン(T)に置き換えた塩基配列を持つ配列番号6のセンスプライマーを作製し、変異導入にはTAKARA Mutan-super Express Km Kitを用いた。また変異導入するために上記3kbのSal I断片をクローニングベクターpKF19kのSal Iサイトへサブクローニングした。
4) Introduction of mutation The carboxin resistance gene is carboxin resistant by introducing a site-specific mutation into Leu at the His residue contained in Cys-rich clusterIII, which is a characteristic structure of the succinate dehydrogenase Ip subunit. Gene is obtained. Therefore, in the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, a sense primer of SEQ ID NO: 6 having a base sequence in which the 2834th adenine (A) is replaced with thymine (T) when the 5 ′ upstream end is the first is prepared. TAKARA Mutan-super Express Km Kit was used for mutagenesis. In order to introduce mutations, the 3 kb Sal I fragment was subcloned into the Sal I site of the cloning vector pKF19k.

得られたプラスミドに対し変異導入用センスプライマーとキット付属のselectionプライマーを用いて表1に示す組成で94℃で1分間、55℃で1分間、72℃で4分間PCR反応を30サイクル行った。   The resulting plasmid was subjected to 30 cycles of PCR reaction at 94 ° C. for 1 minute, 55 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 4 minutes with the composition shown in Table 1 using the mutation-introducing sense primer and the selection primer included in the kit. .

Figure 2007104937
Figure 2007104937

得られたPCR産物に25μlの4M酢酸アンモニウムおよび100μlのエタノールを加え、-20℃で30分間放置した。その後、微量遠心機で10分間遠心し、沈殿を回収した。70%エタノールで2回沈殿を洗浄し、エタノールを除去後、真空乾燥により沈殿を乾燥させた。沈殿を5μlの滅菌蒸留水で懸濁した。大腸菌MV1184コンピテントセル100μlにエタノール沈殿により回収したDNA溶液2μlを混合し、0℃で30分間、42℃で45秒間、0℃で2分間静置した。その後、37℃のLB培地を加えて、1mlとし、37℃で1時間振盪した。カナマイシン100μg/mlを含むLB-Kmプレート上に振盪液を20μl塗布し、37℃で一晩静置した。出現したコロニーからDNAを調製し、シーケンスを行い、239残基目のHisがLeuに変異していることを確認し、プラスミドpCHCBX1を得た。   25 μl of 4M ammonium acetate and 100 μl of ethanol were added to the obtained PCR product and left at −20 ° C. for 30 minutes. Then, it centrifuged for 10 minutes with the microcentrifuge, and collect | recovered precipitation. The precipitate was washed twice with 70% ethanol, ethanol was removed, and the precipitate was dried by vacuum drying. The precipitate was suspended in 5 μl of sterile distilled water. 2 μl of DNA solution recovered by ethanol precipitation was mixed with 100 μl of E. coli MV1184 competent cell, and allowed to stand at 0 ° C. for 30 minutes, 42 ° C. for 45 seconds, and 0 ° C. for 2 minutes. Thereafter, LB medium at 37 ° C. was added to make 1 ml, and the mixture was shaken at 37 ° C. for 1 hour. 20 μl of a shaking solution was applied on an LB-Km plate containing 100 μg / ml of kanamycin, and left at 37 ° C. overnight. DNA was prepared from the appearing colonies, sequenced, and it was confirmed that His at the 239th residue was mutated to Leu to obtain plasmid pCHCBX1.

実施例2 カルボキシン耐性遺伝子によるアラゲカワラタケの形質転換
1)一核菌糸体培養
直径6 mm前後のガラスビーズを約30個入れた500 ml容三角フラスコにSMY培地(シュークロース1 %、麦芽エキス1 %、酵母エキス0.4 %)100 mlを分注して滅菌後、アラゲカワラタケIFO4917株の平板寒天培地から直径5 mmの寒天片をコルクボーラーで打ち抜きSMY培地に植菌し、28 ℃で7日間静置培養した(前培養)。ただし、菌糸を細分化するために、1日に1〜2回振り混ぜた。次に、1L容の三角フラスコにSMY培地200 mlを分注し、さらに回転子を入れ、滅菌後、前培養菌糸をナイロンメッシュ(孔径30μm)で濾集し、全量を植菌し、28 ℃で培養した。なお、スターラーで1日2時間程度撹拌することにより菌糸を細分化した。この培養を4日間行った。
Example 2 Transformation of Aragekawa Ratake with Carboxin Resistance Gene 1) Mononuclear mycelium culture SMY medium (1% sucrose, malt extract 1) in a 500 ml Erlenmeyer flask containing about 30 glass beads with a diameter of about 6 mm After sterilizing by dispensing 100 ml of yeast extract 0.4%), agar plates with a diameter of 5 mm were punched out from a flat plate agar plate of Arakawakawatake IFO4917 with a cork borer and inoculated into SMY medium, and allowed to stand at 28 ° C for 7 days. Incubated (preculture). However, to subdivide the mycelium, it was shaken once or twice a day. Next, dispense 200 ml of SMY medium into a 1 L Erlenmeyer flask, add a rotor, sterilize, collect the precultured mycelia with a nylon mesh (pore size 30 μm), inoculate the whole volume, and incubate at 28 ℃ Incubated with The mycelium was subdivided by stirring with a stirrer for about 2 hours a day. This culture was carried out for 4 days.

2)プロトプラストの調製
上記液体培養菌糸をナイロンメッシュ(孔径30μm)で濾集し、浸透圧調節溶液(0.5 M MgSO4、50mlマレイン酸バッファー(pH 5.6))で洗浄した。次に、湿菌体100 mgあたり1 mlの細胞壁分解酵素液に懸濁し、緩やかに振盪しながら28℃で3時間インキュベートしてプロトプラストを遊離させた。細胞壁溶解酵素として、次の市販酵素製剤を組み合わせて使用した。即ち、セルラーゼ・オノズカ(cellulase ONOZUKA RS;ヤクルト社製)5 mg、ヤタラーゼ(Yatalase;宝酒造社製)10 mgを上記浸透圧調節溶液1 mgに溶解して酵素液として用いた。
2) Preparation of Protoplast The above liquid culture mycelium was collected by filtration with a nylon mesh (pore size 30 μm) and washed with an osmotic pressure adjusting solution (0.5 M MgSO 4 , 50 ml maleate buffer (pH 5.6)). Next, the suspension was suspended in 1 ml of cell wall degrading enzyme solution per 100 mg of wet cells and incubated at 28 ° C. for 3 hours with gentle shaking to release protoplasts. The following commercially available enzyme preparations were used in combination as cell wall lytic enzymes. That is, 5 mg of cellulase ONOZUKA RS (manufactured by Yakult) and 10 mg of yatalase (manufactured by Takara Shuzo) were dissolved in 1 mg of the osmotic pressure adjusting solution and used as an enzyme solution.

3)プロトプラストの精製
上記酵素反応液からナイロンメッシュ(孔径30μm)で菌糸断片を除いた後、プロトプラストの回収率を高めるため、ナイロンメッシュ上に残存する菌糸断片とプロトプラストを上記浸透圧調節溶液で1回洗浄した。得られたプロトプラスト懸濁液を遠心分離(1,000×g、5分間)し、上静を除去し、4 mlの1Mシュークロースを含む20 mM MOPS緩衝液(pH 6.3)で再懸濁後、遠心操作を繰り返し、上記1Mシュークロース溶液で2回洗浄した。沈殿物に1Mソルビトールを含む20 mM MES緩衝液(pH 6.4)に40 mM塩化カルシウムを加えた溶液500μlに懸濁し、プロトプラスト懸濁液とした。この懸濁液を4℃で保存した。プロトプラスト濃度は血球計算盤を用いて、直接検鏡により求めた。すべての遠心操作はスウィングローターで1,000×g、5分間、室温で行った。
3) Purification of protoplasts After removing mycelial fragments from the enzyme reaction solution with a nylon mesh (pore size 30 μm), in order to increase the protoplast recovery rate, the mycelial fragments remaining on the nylon mesh and the protoplasts were added with the above osmotic pressure control solution. Washed twice. The resulting protoplast suspension is centrifuged (1,000 × g, 5 minutes), the top is removed, resuspended in 20 mM MOPS buffer (pH 6.3) containing 4 ml of 1M sucrose, and centrifuged. The operation was repeated and washed twice with the above 1M sucrose solution. The precipitate was suspended in 500 μl of a 20 mM MES buffer (pH 6.4) containing 1 M sorbitol and 40 mM calcium chloride added to form a protoplast suspension. This suspension was stored at 4 ° C. The protoplast concentration was determined by direct microscopy using a hemocytometer. All centrifugation operations were performed at 1,000 × g for 5 minutes at room temperature on a swing rotor.

4)形質転換
約106個/100μlのプロトプラスト懸濁液100μlに対して、実施例1で作製したプラスミドpCHCBX1を制限酵素SalIで切り出し、アラゲカワラタケ由来のDNA部分のみをアガロースゲルから回収したDNA断片を2μg添加し、30分間氷冷した。次に、プロトプラストDNA混合液に対して等量のPEG溶液(50 % PEG 3,400を含む20 mM MOPS緩衝液(pH6.4))を加え、さらに30分間氷冷した。次に、0.5 Mシュークロースを含む最小寒天培地(寒天1%)10mlに緩やかに混和して固化し、28℃で培養した。上記シャーレを28℃で数日間培養を行い、3日後カルボキシン2μg/mlを含む最小寒天培地10mlを重層し、さらに培養を継続した。重層後、生育した形質転換体を選抜した。なお、この時、pCHCBXを混和していない形質転換系では菌体の生育は認められなかった。
4) against the protoplast suspension 100 [mu] l of transformed about 106/100 [mu] l, cut with restriction enzyme SalI of plasmid pCHCBX1 prepared in Example 1, DNA fragments were recovered only DNA segment from Coriolus hirsutus from agarose gel 2 μg was added and cooled on ice for 30 minutes. Next, an equal amount of PEG solution (20 mM MOPS buffer (pH 6.4) containing 50% PEG 3,400) was added to the protoplast DNA mixture, and the mixture was further ice-cooled for 30 minutes. Next, the mixture was gently mixed in 10 ml of a minimum agar medium (1% agar) containing 0.5 M sucrose, and cultured at 28 ° C. The petri dish was cultured at 28 ° C. for several days. Three days later, 10 ml of a minimum agar medium containing 2 μg / ml carboxin was overlaid, and the culture was further continued. After overlaying, the transformants that grew were selected. At this time, no growth of the cells was observed in the transformation system in which pCHCBX was not mixed.

実施例3 セルロース分解酵素発現抑制遺伝子を含むベクターの構築
実施例2においてアラゲカワラタケ由来コハク酸脱水素酵素Ipサブユニットの239残基目のHis残基をLeu残基へ変異導入することにより当該変異型遺伝子がカルボキシンに対して耐性を有することが認められた。この薬剤耐性遺伝子を選抜マーカーとして用い、セルロース分解酵素発現抑制遺伝子と共に用いることにより成長が速く、かつセルロース分解酵素活性が抑制された有用株の選抜を行った。
Example 3 Construction of a Vector Containing Cellulolytic Enzyme Expression Suppressing Gene In Example 2, the mutation was introduced by mutating the His residue at the 239th residue of the succinate dehydrogenase Ip subunit derived from Pseudomonas aeruginosa to Leu residue. The type gene was found to be resistant to carboxin. By using this drug resistance gene as a selection marker and using it together with the cellulolytic enzyme expression-suppressing gene, useful strains that grow rapidly and have cellulolytic enzyme activity suppressed were selected.

1)アンチセンスRNAを生成するプロモーターを有するベクタープラスミドの調製
アラゲカワラタケで機能するプロモーターであればどのようなプロモーターを用いても構わないが、木質バイオマス上で機能させるためリグニン分解関連遺伝子プロモーターやセルロース分解酵素関連遺伝子プロモーターを用いることが好ましい。そこでパルプ上でアラゲカワラタケを培養したときに酵素活性が高いセロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子プロモーター領域の増幅を行うため、アラゲカワラタケのゲノムDNAを鋳型にして、配列番号7に示すプライマーと配列番号8に示すプライマーを用いてPCR反応を行った。得られた約2.2kbのDNA断片は、TOPO TA Cloning Kit (Invitrogen 社製)を用いてクローニングを行い、pTACDHPを得た。プロモーター領域において翻訳開始点の約800 bp上流に、NcoIサイトが存在したため、pTACDHPを制限酵素NcoIで消化後、末端平滑化反応を行い、再度ライゲーション反応を行った。このプラスミドは、制限酵素BamHI、制限酵素NotIで消化後、pBluescriptII SK+プラスミドを制限酵素BamHIならびに制限酵素NotIで消化したベクターに導入し、pCDHPとした。
1) Preparation of a vector plasmid having a promoter that produces antisense RNA
Any promoter may be used as long as it functions in the agaric bamboo shoot, but it is preferable to use a lignin degradation-related gene promoter or a cellulolytic enzyme-related gene promoter in order to function on woody biomass. Therefore, in order to amplify the cellobiose dehydrogenase gene promoter region, which has a high enzymatic activity when cultivated on a pulp, the primer shown in SEQ ID NO: 7 and the primer shown in SEQ ID NO: 8 PCR reaction was carried out. The obtained DNA fragment of about 2.2 kb was cloned using TOPO TA Cloning Kit (manufactured by Invitrogen) to obtain pTACDHP. Since an NcoI site was present approximately 800 bp upstream of the translation start point in the promoter region, pTACDHP was digested with the restriction enzyme NcoI, followed by blunting reaction and ligation reaction again. This plasmid was digested with restriction enzymes BamHI and restriction enzyme NotI, and then introduced into a vector digested with pBluescriptII SK + plasmid with restriction enzymes BamHI and restriction enzyme NotI to obtain pCDHP.

さらにpCDHPの下流にマンガンパーオキシダーゼ遺伝子(MnP)のイントロンを含む3’末端領域(0.8 kb)を導入するために、アラゲカワラタケ由来MnP遺伝子を含むプラスミドpBSMPOG1を鋳型に、配列番号9に示すプライマーと配列番号10に示すプライマーを用いて、PCR反応を行った。得られた0.8 kbのDNA断片はTOPO TA Cloning Kit を用いてクローニングを行った後、得られたプラスミドを制限酵素NcoIと制限酵素NotIで消化した後、アガロースゲル電気泳動により0.8 kbのDNA断片を回収し、上記プラスミドpCDHPを制限酵素NcoIと制限酵素NotIで消化したベクターpCDHPに導入し、プラスミドpCDHP-Mnpterとした。   Furthermore, in order to introduce the 3 ′ terminal region (0.8 kb) containing the intron of the manganese peroxidase gene (MnP) downstream of pCDHP, the plasmid pBSMPOG1 containing the MnP gene derived from Pseudomonas aeruginosa was used as a template and the primer shown in SEQ ID NO: 9 PCR reaction was performed using the primer shown in SEQ ID NO: 10. The obtained 0.8 kb DNA fragment was cloned using the TOPO TA Cloning Kit, the resulting plasmid was digested with restriction enzymes NcoI and NotI, and then 0.8 kb DNA fragment was obtained by agarose gel electrophoresis. The plasmid pCDHP was collected and introduced into the vector pCDHP digested with the restriction enzymes NcoI and NotI to obtain a plasmid pCDHP-Mnpter.

2)アンチセンスDNAを含むプラスミドの調製
エンドグルカナーゼ・ファミリー61遺伝子(EG61)のDNA断片を増幅するため、チップ上で生育中のアラゲカワラタケから作製したcDNAライブラリーを鋳型に、配列番号11に示すプライマーと配列番号12に示すプライマーを用いてPCRにより増幅し、430bpの断片をTOPO TA Cloning Kit を用いてクローニングを行い、得られたプラスミドを配列番号13に示すM13フォワード(-20)プライマーを用いて解析を行い、pCR-TOPO上に存在するlacZ遺伝子(β-ガラクトシダーゼ遺伝子)に対し、センス方向に挿入されているクローンを選抜し、pTA-EG61とした。
2) Preparation of a plasmid containing antisense DNA SEQ ID NO: 11 shows a cDNA library prepared from the agaric agaricus growing on a chip as a template for amplifying a DNA fragment of the endoglucanase family 61 gene (EG61). Amplify by PCR using the primer and the primer shown in SEQ ID NO: 12, clone the 430 bp fragment using the TOPO TA Cloning Kit, and use the resulting plasmid using the M13 forward (-20) primer shown in SEQ ID NO: 13. Analysis was performed, and a clone inserted in the sense direction with respect to the lacZ gene (β-galactosidase gene) present on pCR-TOPO was selected and designated as pTA-EG61.

次にセロビオヒドロラーゼII遺伝子の第三エクソン領域(620 bp)を増幅するためにゲノムDNAを鋳型に、制限酵素サイトを付加した配列番号14に示すプライマーと配列番号15に示すプライマーを用いてPCRを行った。得られたDNA断片は制限酵素HindIII、制限酵素HincIIで消化し、挿入断片を得た。このDNA断片を上記プラスミドpTA-EG61を制限酵素HindIIIならびに制限酵素HincIIで消化したベクターに導入し、pTA-CBHII-EG61とした。   Next, in order to amplify the third exon region (620 bp) of the cellobiohydrolase II gene, PCR was carried out using genomic DNA as a template, a primer shown in SEQ ID NO: 14 with a restriction enzyme site added, and a primer shown in SEQ ID NO: 15. Went. The obtained DNA fragment was digested with restriction enzymes HindIII and HincII to obtain an insert fragment. This DNA fragment was introduced into a vector obtained by digesting the plasmid pTA-EG61 with the restriction enzymes HindIII and HincII to obtain pTA-CBHII-EG61.

次にセロビオヒドロラーゼI-27遺伝子の第三エクソン領域(750 bp)を増幅するため、ゲノムDNAを鋳型に、制限酵素サイトを付加した配列番号16に示すプライマーと配列番号17に示すプライマーを用いてPCR法にて増幅した。得られたDNA断片を制限酵素SacI、制限酵素XbaIで消化し、挿入断片を得た。このDNA断片を上記プラスミドpTA-CBHII-EG61を制限酵素SacI、制限酵素XbaIで消化したベクターに導入し、プラスミドpTA-CBHII-EG61-CBHIとした。   Next, in order to amplify the third exon region (750 bp) of the cellobiohydrolase I-27 gene, genomic DNA was used as a template, and the primer shown in SEQ ID NO: 16 and the primer shown in SEQ ID NO: 17 were added. Amplified by PCR. The obtained DNA fragment was digested with restriction enzyme SacI and restriction enzyme XbaI to obtain an insert fragment. This DNA fragment was introduced into a vector obtained by digesting the plasmid pTA-CBHII-EG61 with the restriction enzymes SacI and XbaI to obtain a plasmid pTA-CBHII-EG61-CBHI.

さらに、セロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子の630 bpのDNA断片を増幅するためにゲノムDNAを鋳型に、制限酵素サイトを付加した配列番号18に示すプライマーと配列番号19に示すプライマーをを用いてPCR法にて増幅した。得られたDNA断片は制限酵素SacIで消化し、挿入DNA断片を得た。このDNA断片を上記プラスミドpTA-CBHII-EG61-CBHIをSacIで消化したベクターに導入し、得られたプラスミドを配列番号17に示すプライマーと配列番号18に示すプライマーを用いてPCRを行い約1.4kbのDNA断片が増幅されるクローンを選抜し、pTA-CBHII-EG61-CDH-CBHIとした。   Furthermore, in order to amplify a 630 bp DNA fragment of the cellobiose dehydrogenase gene, amplification was performed by PCR using genomic DNA as a template and primers shown in SEQ ID NO: 18 and SEQ ID NO: 19 with restriction enzyme sites added. did. The obtained DNA fragment was digested with the restriction enzyme SacI to obtain an inserted DNA fragment. This DNA fragment was introduced into a vector obtained by digesting the above plasmid pTA-CBHII-EG61-CBHI with SacI, and the resulting plasmid was subjected to PCR using the primer shown in SEQ ID NO: 17 and the primer shown in SEQ ID NO: 18 to obtain about 1.4 kb. A clone in which the DNA fragment was amplified was selected as pTA-CBHII-EG61-CDH-CBHI.

さらに、エンドグルカナーゼ・ファミリー5遺伝子(EG5)の500 bpのDNA断片を取得するため、チップ上で生育しているアラゲカワラタケから作製したcDNAライブラリーを鋳型に、配列番号20に示すプライマーと配列番号21に示すプライマーを用いてPCRを行い、DNA断片を増幅した。得られたDNA断片はTOPO TA Cloning Kit を用いてクローニングを行い、M13プライマーによる解析の結果、βガラクトシダーゼ遺伝子とセンス方向に挿入されているクローンをpTA-EG5とした。   Furthermore, in order to obtain a 500 bp DNA fragment of the endoglucanase family 5 gene (EG5), the primer and SEQ ID NO: 20 shown in SEQ ID NO: 20 were used as a template with a cDNA library prepared from the mushrooms grown on the chip. PCR was performed using the primers shown in 21 to amplify the DNA fragment. The obtained DNA fragment was cloned using TOPO TA Cloning Kit, and as a result of analysis using M13 primer, a clone inserted in the sense direction with the β-galactosidase gene was designated as pTA-EG5.

また、エンドグルカナーゼ・ファミリー12遺伝子(EG12)の500 bpのDNA断片を取得するため、チップ上で生育しているアラゲカワラタケから作製したcDNAライブラリーを鋳型に配列番号22に示すプライマーと配列番号23に示すプライマーを用いてPCR法にて増幅した。得られた断片は制限酵素XhoIならびに制限酵素XbaIで消化後、上記で得られたプラスミドpTA-EG5を制限酵素XhoIならびに制限酵素XbaIで消化したベクターに導入し、pTA-EG5-EG12とした。   In addition, in order to obtain a 500 bp DNA fragment of the endoglucanase family 12 gene (EG12), a primer and SEQ ID NO. Amplification was carried out by PCR using the primers shown below. The obtained fragment was digested with restriction enzymes XhoI and XbaI, and then introduced into the vector obtained by digesting plasmid pTA-EG5 obtained above with restriction enzymes XhoI and restriction enzyme XbaI to obtain pTA-EG5-EG12.

EG5とEG12を含むDNA断片を調製するために配列番号24に示すプライマーと配列番号25に示すプライマーを用いてPCRを行った。得られたDNA断片を制限酵素KpnIで消化し、両端にKpnIサイトを持つ約1kbの断片を得た。この断片を4種類のセルロース分解酵素遺伝子断片を持つプラスミドpTA-CBHII-EG61-CDH-CBHIのCDH(セロビオースデヒドロゲナーゼ)遺伝子部位に存在するKpnIサイトに導入し、6種の遺伝子断片が同方向に連結したDNA配列をもつプラスミドpTA-CBHII-EG61-EG5-EG12-CDH-CBHIを調製した。   In order to prepare a DNA fragment containing EG5 and EG12, PCR was performed using the primer shown in SEQ ID NO: 24 and the primer shown in SEQ ID NO: 25. The obtained DNA fragment was digested with the restriction enzyme KpnI to obtain an approximately 1 kb fragment having KpnI sites at both ends. This fragment was introduced into the KpnI site at the CDH (cellobiose dehydrogenase) gene site of plasmid pTA-CBHII-EG61-CDH-CBHI, which has four types of cellulolytic enzyme gene fragments, and the six gene fragments were linked in the same direction. Plasmid pTA-CBHII-EG61-EG5-EG12-CDH-CBHI having the prepared DNA sequence was prepared.

次にCDH遺伝子プロモーター領域を含むプラスミドpCDHP-Mnpterにセルロース分解酵素遺伝子のDNA断片をアンチセンス方向に挿入する操作を行った。上記プラスミドから6種類のセルロース分解関連酵素遺伝子のDNA断片を含む領域を増幅するため、配列番号26に示すプライマーと配列番号27に示すプライマーを用いて上記プラスミドpTA-CBHII-EG61-EG5-EG12-CDH-CBHIを鋳型にPCR反応を行い、約3.4kbのDNA断片を得た。得られたDNA断片はNcoIで消化後、pCDHP-Mnpterのプロモーター領域とMnp遺伝子3’末端領域の連結部位のNcoIサイトにセロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子プロモーターに対してアンチセンス方向に挿入した。プロモーター領域の下流には順にCBHI-27、CDH、EG12、EG5、EG61、CBHII遺伝子断片が連結している。以上の操作により、CDH遺伝子のプロモーターにより6種類のセルロース分解酵素遺伝子に対するアンチセンスRNAを生成する、6種類のアンチセンスDNAを含むプラスミドpCDHP-T6とした(図2)。   Next, an operation was performed in which the DNA fragment of the cellulolytic enzyme gene was inserted in the antisense direction into the plasmid pCDHP-Mnpter containing the CDH gene promoter region. In order to amplify a region containing DNA fragments of six types of cellulolytic enzyme genes from the plasmid, the plasmid pTA-CBHII-EG61-EG5-EG12- was prepared using the primer shown in SEQ ID NO: 26 and the primer shown in SEQ ID NO: 27. PCR reaction was performed using CDH-CBHI as a template to obtain a DNA fragment of about 3.4 kb. The obtained DNA fragment was digested with NcoI and then inserted in the antisense direction with respect to the cellobiose dehydrogenase gene promoter at the NcoI site at the junction of the promoter region of pCDHP-Mnpter and the 3 'end region of Mnp gene. The CBHI-27, CDH, EG12, EG5, EG61, and CBHII gene fragments are sequentially linked downstream of the promoter region. By the above operation, a plasmid pCDHP-T6 containing 6 types of antisense DNA, which generates antisense RNA for 6 types of cellulolytic enzyme genes by the promoter of CDH gene, was obtained (FIG. 2).

実施例4 セルロース分解酵素活性が抑制された形質転換体の選抜
実施例1で得られたpCHCBX1(0.2μg)と実施例3で得られたpCDHP-T6(2.0μg)を用いて、実施例2記載の方法によりアラゲカワラタケを形質転換した。前記形質転換法にて単離された形質転換体は酸素漂白後広葉樹パルプ(LOKP)・ペプトン培地(LOKP 1 %、ポリペプトン1 %、KH2PO4 0.15 %、 MgSO4 0.05 %、リン酸でpH 5.0に調製)を100 mlずつ含む300 ml容三角フラスコに植菌し、28 ℃、120 rpmで振盪培養した。セロビオヒドロラーゼI活性、セロビオースデヒドロゲナーゼ活性、CMC分解活性を経時的に測定した。その結果、培養5日目において、セロビオヒドロラーゼI活性が80%、セロビオースデヒドロゲナーゼ活性が90%、CMC分解活性が30%抑制された形質転換体を得ることができた。一方、同条件下で培養したpCHCBHI27PMPを含まないアラゲカワラタケOJI-1078株(FERM BP-4210)の培養上清には本活性は認められなかった。
Example 4 Selection of transformants in which cellulolytic enzyme activity was suppressed Example 2 was carried out using pCHCBX1 (0.2 μg) obtained in Example 1 and pCDHP-T6 (2.0 μg) obtained in Example 3. Algae agaricus was transformed by the method described. Transformants isolated by the above transformation method were oxygen bleached hardwood pulp (LOKP) and peptone medium (LOKP 1%, polypeptone 1%, KH 2 PO 4 0.15%, MgSO 4 0.05%, pH with phosphoric acid In a 300 ml Erlenmeyer flask containing 100 ml each, and cultured with shaking at 28 ° C. and 120 rpm. Cellobiohydrolase I activity, cellobiose dehydrogenase activity, and CMC degradation activity were measured over time. As a result, a transformant having cellobiohydrolase I activity of 80%, cellobiose dehydrogenase activity of 90%, and CMC degradation activity of 30% was obtained on the fifth day of culture. On the other hand, this activity was not observed in the culture supernatant of Aragekawaratake OJI-1078 strain (FERM BP-4210) not containing pCHCBHI27PMP cultured under the same conditions.

実施例5 セルロース分解酵素活性を抑制された形質転換体で処理した木材チップからの機械パルプの製造
実施例4により選抜したセルロース分解酵素活性が抑制された形質転換株をポテトデキストロース寒天培地上で28 ℃にて培養した後、4℃で保存した。このプレートから直径5mmのコルクボーラーで打ち抜いた切片を5個ずつ、グルコース・ペプトン培地(グルコース3 %、ポリペプトン1 %、KH2PO4 0.15 %、MgSO4 0.05 %、リン酸でpH 5.0に調製)100 mlを含む300 ml容三角フラスコに植菌し、28℃、100 rpmで1週間振盪培養した。培養後、菌体をろ別し、菌体に残存した培地を滅菌水で洗浄した。菌体は滅菌水と共に、ワーリングブレンダーで45秒間処理し、絶乾重量1 kgの針葉樹チップに対し、菌体の乾燥重量が5 mgになるように植菌した。植菌後は菌が全体に行き渡るようによく撹拌した。培養は28 ℃で通気をしながら2週間培養を行った。この時、チップ含水率が40〜65 %になるように随時飽和水蒸気を通気させた。また、通気する際の通気量は対チップ当り、0.01 vvmになるように行った。
Example 5 Production of mechanical pulp from wood chips treated with transformants with suppressed cellulolytic enzyme activity Transformed strains with reduced cellulolytic enzyme activity selected according to Example 4 were prepared on potato dextrose agar medium. After culturing at 0 ° C., it was stored at 4 ° C. Glucose and peptone media (5% glucose, 1% polypeptone, KH 2 PO 4 0.15%, MgSO 4 0.05%, adjusted to pH 5.0 with phosphoric acid) were cut into 5 pieces from this plate with a 5 mm diameter cork borer. A 300 ml Erlenmeyer flask containing 100 ml was inoculated and cultured with shaking at 28 ° C. and 100 rpm for 1 week. After the cultivation, the cells were filtered off, and the medium remaining in the cells was washed with sterilized water. The bacterial cells were treated with sterilized water in a Waring blender for 45 seconds, and inoculated so that the dry weight of the bacterial cells was 5 mg on a softwood chip having an absolutely dry weight of 1 kg. After inoculation, the mixture was stirred well so that the bacteria spread throughout. The culture was performed at 28 ° C. with aeration for 2 weeks. At this time, saturated water vapor was aerated as needed so that the moisture content of the chip was 40 to 65%. In addition, the air flow when venting was set to 0.01 vvm per chip.

菌処理後の木材チップをラボ用リファイナー(熊谷理機工業社製)を用いて叩解して、カナディアンスタンダードフリーネスを80 mlとした後、パルプ物理用試験用手抄きシートの調製はJIS試験法(P8209)に準拠して、パルプ手抄きシートの物理試験はTappi法T220 om-83に準拠して行った。使用電力量はワットメーター(Hiokidenki model 3133)と積分計(model 3141)を用いた。チップ収率測定は水分を含んだ木材チップを容器に絶乾重量で1 kg分取し、処理前後のチップ絶乾重量を測定し、以下の式を用いてチップ収率を算出した。   Use wood lab refiner (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) to beat the wood chips after the fungus treatment to make the Canadian Standard Freeness 80 ml, and then prepare the handsheets for pulp physics testing using the JIS test method. In accordance with (P8209), the physical test of the pulp handsheet was conducted according to the Tappi method T220 om-83. The electric energy used was a watt meter (Hiokidenki model 3133) and an integrator (model 3141). For the chip yield measurement, 1 kg of moisture-containing wood chips were collected in a container in a dry weight, the chip dry weight before and after the treatment was measured, and the chip yield was calculated using the following formula.

(処理後の絶乾重量)/(処理前の絶乾重量)×100
結果を表2に示した。
(Absolute dry weight after treatment) / (Absolute dry weight before treatment) x 100
The results are shown in Table 2.

比較例1 アラゲカワラタケ野生株を用いた機械パルプの製造
実施例5で、セルロース分解酵素活性が抑制された形質転換株の代わりにアラゲカワラタケの野生株を用いた他は、同様の方法で行った。結果を表2に示した。
Comparative Example 1 Production of mechanical pulp using the wild strain of Arakawaratake In Example 5, except that a wild strain of Arakawakaratake was used instead of the transformed strain in which the cellulolytic enzyme activity was suppressed, the same method was used. . The results are shown in Table 2.

比較例2 菌処理を行わないチップからの機械パルプの製造
実施例5で、菌を接種することなしに同様の方法で行った。結果を表2に示した。
Comparative Example 2 Production of mechanical pulp from chips not subjected to fungus treatment In Example 5, the same method was carried out without inoculating the fungus. The results are shown in Table 2.

Figure 2007104937
Figure 2007104937

表2に示すようにセルロース分解酵素活性が抑制された実施例4の形質転換株は比較例2に示した菌処理をしない場合に比べて解繊エネルギーを削減できた。比較例1の野性株は、比較例2の菌処理をしない場合に比べると解繊エネルギーは削減できるが、チップ収率も、紙力(比引裂強さと比破裂強さ)も共に低下が大きかった。実施例4の形質転換株は比較例1に示す野性株に比べて収率の減少を改善することができ、また、引裂き強さ、破裂強さ共に比較例1の野性株より改善することができた。   As shown in Table 2, the transformant of Example 4 in which the cellulolytic enzyme activity was suppressed was able to reduce the fibrillation energy as compared with the case where the fungus treatment shown in Comparative Example 2 was not performed. The wild type strain of Comparative Example 1 can reduce the fibrillation energy compared with the case of no bacterial treatment of Comparative Example 2, but both the chip yield and paper strength (specific tear strength and specific burst strength) are greatly reduced. It was. The transformed strain of Example 4 can improve the decrease in yield compared to the wild strain shown in Comparative Example 1, and both the tear strength and burst strength can be improved compared to the wild strain of Comparative Example 1. did it.

実施例6 セルロース分解酵素活性が抑制された形質転換体により処理したチップからのクラフトパルプの製造
実施例5に準じてラジアータパイン(針葉樹チップ)の代わりに広葉樹ユーカリ材のチップ処理を行った後、絶乾重量400 gのチップを測りとり、オートクレーブ内で液比5、硫化度30 %、有効アルカリ16 %(Na2Oとして)となるように蒸解白液を加え、蒸解温度を160 ℃の間で蒸解後のカッパー価が16になるようにクラフト蒸解を行った。クラフト蒸解終了後、黒液を分離し、得られたチップを高濃度離解機によって解繊後、濾布で遠心脱水と水洗浄を3回繰り返した。次いでスクリーンにより、未蒸解の粕を分離し、遠心脱水し蒸解未漂白パルプを得た。粕は105 ℃で乾燥後絶乾重量を測定した。また未漂白パルプの一部を採って絶乾重量を測定し、チップからの収率(精選収率)を求めた。またパルプのカッパー価の測定を、JIS P 8211に準じて行った。結果を表3に示した。
Example 6 Production of Kraft Pulp from Chip Treated with Transformant with Cellulolytic Enzyme Activity Suppressed After chipping hardwood eucalyptus wood instead of radiata pine (coniferous chip) according to Example 5, Weigh chips with an absolute dry weight of 400 g and add cooking white liquor so that the liquid ratio is 5, the sulfidity is 30%, and the effective alkali is 16% (as Na 2 O) in the autoclave, and the cooking temperature is between 160 ° C. Kraft cooking was done so that the kappa number after cooking was 16. After completion of kraft cooking, the black liquor was separated, and the obtained chips were defibrated with a high-concentration disintegrator, and then centrifugal dehydration and water washing were repeated three times with a filter cloth. Subsequently, undistilled straw was separated with a screen, and centrifugally dehydrated to obtain unbleached pulp. The soot was dried at 105 ° C. and then measured for absolute dry weight. Further, a portion of unbleached pulp was taken and the dry weight was measured to obtain the yield from the chip (selection yield). The pulp kappa number was measured in accordance with JIS P 8211. The results are shown in Table 3.

次にクラフト蒸解して得られたパルプに対して、NaOHを2.0質量%添加し、酸素ガスを注入し、100 ℃、酸素ゲージ圧0.49 MPa(5 kg/cm2)で60分間処理を行った。続いて得られたパルプを下記に示すように、二酸化塩素処理(D)−アルカリ抽出処理(E)−過酸化水素処理(P)−二酸化塩素処理(D)の4段漂白処理を行った。最初の二酸化塩素処理(D)は、パルプ濃度が10質量%となるように調製し、二酸化塩素を0.4質量%添加し、70 ℃、40分間処理を行った。次いで、イオン交換水にて洗浄、脱水後、パルプ濃度を10質量%に調製し、苛性ソーダを1質量%添加し、70 ℃、90分間のアルカリ抽出処理(E)を行った。次いで、イオン交換水にて洗浄、脱水後、パルプ濃度を10質量%に調製し、過酸化水素0.5質量%、苛性ソーダ0.5質量%を順次添加し、70 ℃、120分間の過酸化水素処理(P)を行った。次いで、イオン交換水にて洗浄、脱水後、パルプ濃度を10 %に調製し、二酸化塩素0.25質量%を添加し、70 ℃、180分間、二酸化塩素処理(D)を行った。最後にイオン交換水にて洗浄、脱水後、JIS P 8123に準じた白色度86.0 %の漂白パルプを得た。 Next, 2.0% by mass of NaOH was added to the pulp obtained by kraft cooking, oxygen gas was injected, and treatment was performed at 100 ° C. and oxygen gauge pressure of 0.49 MPa (5 kg / cm 2 ) for 60 minutes. . Subsequently, as shown below, the obtained pulp was subjected to a four-stage bleaching treatment of chlorine dioxide treatment (D) -alkali extraction treatment (E) -hydrogen peroxide treatment (P) -chlorine dioxide treatment (D). The first chlorine dioxide treatment (D) was prepared so that the pulp concentration was 10% by mass, 0.4% by mass of chlorine dioxide was added, and the treatment was performed at 70 ° C. for 40 minutes. Next, after washing with deionized water and dehydration, the pulp concentration was adjusted to 10% by mass, 1% by mass of caustic soda was added, and alkali extraction treatment (E) was performed at 70 ° C. for 90 minutes. Next, after washing with deionized water and dehydration, the pulp concentration is adjusted to 10% by mass, 0.5% by mass of hydrogen peroxide and 0.5% by mass of caustic soda are sequentially added, and hydrogen peroxide treatment (P ) Next, after washing with deionized water and dehydration, the pulp concentration was adjusted to 10%, 0.25% by mass of chlorine dioxide was added, and chlorine dioxide treatment (D) was performed at 70 ° C. for 180 minutes. Finally, after washing with deionized water and dehydration, a bleached pulp having a whiteness of 86.0% according to JIS P 8123 was obtained.

上記で得たパルプ濃度が4質量%のパルプスラリーをリファイナーによりフリーネスが410 ml(CSF)となるように叩解した。パルプ物理試験用手抄きシートの調製はJIS試験法(P8209)に準拠して、パルプ手抄きシートの物理試験はTappi法T220 om-83に準拠して行った。結果を表3に示した。   The pulp slurry having a pulp concentration of 4% by mass obtained above was beaten with a refiner so that the freeness was 410 ml (CSF). Preparation of a handsheet for pulp physical test was performed in accordance with JIS test method (P8209), and physical test for pulp handsheet was performed in accordance with Tappi method T220 om-83. The results are shown in Table 3.

比較例3 アラゲカワラタケ野生株を用いたクラフトパルプの製造
実施例6で、セルロース分解酵素活性が抑制されたた形質転換株の代わりにアラゲカワラタケの野生株を用いた他は、同様の方法で行った。結果を表3に示した。
Comparative Example 3 Production of kraft pulp using a wild strain of Arakawaratake In Example 6, except that a wild strain of Arakawakaratake was used instead of the transformed strain in which cellulolytic enzyme activity was suppressed, the same method was used. It was. The results are shown in Table 3.

比較例4 菌処理を行わないチップからのクラフトパルプの製造
実施例6で、菌を接種することなしに同様の方法で行った。結果を表3に示した。
Comparative Example 4 Production of kraft pulp from chips not subjected to fungus treatment In Example 6, the same method was carried out without inoculating fungi. The results are shown in Table 3.

Figure 2007104937
Figure 2007104937

表3に示すように、形質転換株で処理した木材チップ(実施例6)、野生株で処理した木材チップ(比較例3)をカッパー価16となるように蒸解した際のパルプの精選収率は菌で処理しなかった場合(比較例4)に比べて、いずれも増加し、粕率は減少した。またいずれの菌処理(実施例6,比較例3)でも、処理しない場合(比較例4)に比べて、目標フリーネスが410 mlに達するまでのPFIミルによる叩解の回転数を削減できた。   As shown in Table 3, the selected yield of pulp when digesting wood chips treated with the transformed strain (Example 6) and wood chips treated with the wild strain (Comparative Example 3) to a kappa number of 16 As compared with the case where no treatment was carried out with bacteria (Comparative Example 4), both increased and the wrinkle rate decreased. In addition, in any of the bacterial treatments (Example 6, Comparative Example 3), the number of rotations of beating by the PFI mill until the target freeness reached 410 ml could be reduced as compared with the case where no treatment was performed (Comparative Example 4).

また野性株で処理した場合(比較例3)は菌で処理しない場合(比較例4)に比べて、比引裂強さ、裂断長、比破裂強さ、耐折強さのいずれも低下していたが、形質転換体で処理した場合(実施例6)は菌処理しない場合(比較例4)に比べて、比引裂強さ、裂断長の強度低下がみられるものの、その低下の程度は野性株の場合(比較例3)に比べて小さくなっており、また比破裂強さはむしろ菌処理しない場合より強度が高まっていた。   When treated with wild strains (Comparative Example 3), the specific tear strength, tear length, specific burst strength, and bending strength all decreased compared to when not treated with bacteria (Comparative Example 4). However, when treated with the transformant (Example 6), the strength of specific tear strength and tear length was reduced compared to the case where the fungus was not treated (Comparative Example 4). Was smaller than that in the case of the wild strain (Comparative Example 3), and the specific burst strength was rather higher than that in the case of no bacterial treatment.

本発明により得られたセルロース分解酵素活性が抑制された形質転換体を木材チップに接種し、通気、保温することにより、パルプの収率低下や紙力の低下の少ない方法で、木材中のリグニンを分解することができ、機械パルプの製造工程では大量に電力エネルギーを消費する叩解エネルギーを削減することができる。また、化学パルプの製造工程では、蒸解性の向上と収率増加が可能となり、紙パルプ製造工程上有利である。   Lignin in wood is obtained by inoculating a transformant with reduced cellulolytic enzyme activity obtained according to the present invention into wood chips, aerating and keeping warm, thereby reducing pulp yield and paper strength. In the mechanical pulp manufacturing process, beating energy that consumes a large amount of electric energy can be reduced. In the chemical pulp manufacturing process, it is possible to improve the digestibility and increase the yield, which is advantageous in the paper pulp manufacturing process.

アラゲカワラタケ由来のコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット(CbxS)とヒラタケ由来のコハク酸脱水素酵素Ipサブユニット(CbxS)とを比較した結果を示す。Shows the results of comparison between the Coriolus hirsutus derived succinic acid dehydrogenase Ip subunit (Cbx S) and Pleurotus derived succinate dehydrogenase Ip subunit (Cbx S). 6種類のセルロース分解酵素遺伝子に対するアンチセンスRNAを生成する、6種類のアンチセンスDNAを含むプラスミドを示す。The plasmid containing 6 types of antisense DNA which produces the antisense RNA with respect to 6 types of cellulolytic enzyme genes is shown.

Claims (9)

セルロース分解酵素発現抑制遺伝子とアラゲカワラタケの薬剤感受性に関与する遺伝子に変異を導入して得られる薬剤耐性遺伝子とを担持するアラゲカワラタケ形質転換体。   An Arakawaratake transformant carrying a cellulolytic enzyme expression-suppressing gene and a drug resistance gene obtained by introducing a mutation into a gene involved in the drug sensitivity of Arakawaaratake. セルロース分解酵素発現抑制遺伝子が、セルロース分解酵素遺伝子から転写されるmRNAの全部またはその一部に対して実質的に相補的な配列を有するアンチセンスRNAをコードするアンチセンスDNAである、請求項1記載のアラゲカワラタケ形質転換体。   The cellulolytic enzyme expression-suppressing gene is an antisense DNA encoding an antisense RNA having a sequence substantially complementary to all or a part of mRNA transcribed from the cellulolytic enzyme gene. The described Arakawakawatake transformant. アンチセンスDNAが、セロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子またはグリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーターの制御下に連結されている、請求項2項記載のアラゲカワラタケ形質転換体。   The antibacterial bamboo shoot transformant according to claim 2, wherein the antisense DNA is linked under the control of the promoter of the cellobiose dehydrogenase gene or the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene. 6種類以上のセルロース分解酵素遺伝子に対するセルロース分解酵素発現抑制遺伝子を担持する、請求項1〜3のいずれか1項記載のアラゲカワラタケ形質転換体。   The jellyfish oyster mushroom transformant according to any one of claims 1 to 3, which carries a cellulolytic enzyme expression suppression gene for six or more types of cellulolytic enzyme genes. エンドグルカナーゼ遺伝子、セロビオヒドロラーゼ遺伝子およびセロビオースデヒドロゲナーゼ遺伝子からなる群から選択される少なくとも1つの遺伝子に対するセルロース分解酵素発現抑制遺伝子を担持する、請求項1〜4のいずれか1項記載のアラゲカワラタケ形質転換体。   The cellulase transformation agent according to any one of claims 1 to 4, which carries a cellulolytic enzyme expression suppression gene for at least one gene selected from the group consisting of an endoglucanase gene, a cellobiohydrolase gene, and a cellobiose dehydrogenase gene. body. リグノセルロース材料から繊維成分を取り出すことにより繊維成分を製造する方法であって、請求項1〜5のいずれか1項記載のアラゲカワラタケ形質転換体でリグノセルロース材料を処理し、繊維成分を分離・取得することを含む前記方法。   A method for producing a fiber component by taking out the fiber component from the lignocellulosic material, wherein the lignocellulosic material is treated with the Aragekawaratake transformant according to any one of claims 1 to 5 to separate the fiber component. Said method comprising obtaining. 繊維成分がパルプである請求項6記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the fiber component is pulp. パルプが紙パルプである請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the pulp is paper pulp. 紙パルプを分離・取得する方法が、化学パルプ化法、機械パルプ化法、またはセミケミカルパルプ化法である請求項8記載の方法。   The method according to claim 8, wherein the method for separating and obtaining paper pulp is a chemical pulping method, a mechanical pulping method, or a semichemical pulping method.
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