JPH0761269B2 - 菌類の同質多倍数体の形成方法 - Google Patents

菌類の同質多倍数体の形成方法

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JPH0761269B2
JPH0761269B2 JP1050091A JP5009189A JPH0761269B2 JP H0761269 B2 JPH0761269 B2 JP H0761269B2 JP 1050091 A JP1050091 A JP 1050091A JP 5009189 A JP5009189 A JP 5009189A JP H0761269 B2 JPH0761269 B2 JP H0761269B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、菌類の同質多倍数体を形成させる方法に関す
るものである。更に詳しくは、コルヒチン又は/及び倍
数体形成能のあるコルヒチン誘導体を、菌類の分生子又
は菌糸体に作用させて、菌類の同質多倍数体を得る方法
である。
[従来の技術] 種が新たな環境に適応するために、新たな形質を獲得す
る変異の供給源として、突然変異と組換えがある。これ
らを人為的に行い、全く新しい形質を持った産業上有益
な菌を創造する方法が行われている。
産業上有益な有用菌の育種法の一つとして、薬品、紫外
線、放射線等を用いて、DNAの複製の誤りを人為的に行
わせる突然変異法がある。しかし、この突然変異法の処
理によって、分生子形成や生育等不良となる場合が多
く、産業上、取扱がきわめて不便となる。また、復帰突
然変異の可能性があり、新しく付加した形質が消失して
しまうことが知られている。さらに、突然変異は、DNA
の複製の誤りに起因するため、菌の保有する遺伝的多型
性の飛躍的な増加は望めず、産業上有益な菌の出現率は
低い。
一方、DNAの交差によって新たな形質を発現させて遺伝
的組換体を得る方法は、2個以上の細胞が融合して多核
細胞とする細胞融合によって行われている。
細胞融合法は、センダイウイルス(HVJ)等を用いたウ
イルスによる方法、リゾレシチン、グリセロールオレイ
ン酸エステル等の細胞融合促進物質を用いた化学的方
法、電気パルスを用いて、細胞に孔を開けて融合させる
細胞電気融合法等がある。
細胞融合法の中でも確立されたものでは、同質(Toyam
a,H.,Yamaguchi,K.,Shinmyo,A.,Okada,H.:J.Appl.Envir
on.Microbiol.,47,363(1984))、異質(Toyama,H.,Yo
koyama,H.,Shinmyo,A.,Okada,H.:J.Biotechnol.,1,25
(1984))の核を含む融合株を得て、これにより多核細
胞である倍数体を獲得する方法がある。
この倍数体の形成、即ち遺伝子の重複によってつくり出
された重複遺伝子は冗長なコピーを持つため、染色体間
の遺伝的組換えが、通常の二倍体細胞よりも容易に起こ
る。このため、新しい機能をもった遺伝子になり易いこ
とが知られている。
同質多倍数体は、異質多倍数体と違い、増幅された染色
体が親細胞由来であり、このため遺伝的に安定であり、
微生物の機能管理が容易となり、産業上有益な遺伝的組
換体が得られる確率が高まる。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記の細胞融合法は、人手と長時間を要し、倍
数体しかも低次倍数体が約1%の頻度で得られる程度で
あった。
また、融合株を単離するのに両親株に遺伝的マーカーを
付加する必要があり、得られた組換体の増殖機能・酵素
生産能等の生物機能を低下させてしまう傾向があった。
そこで、本発明は、同質多倍数体が減数分裂する際に、
多様な遺伝的組換えをおこし、その中から、産業的に有
益で、かつ遺伝的に安定した株を得るために、高頻度で
短期間に、遺伝的マーカーを付加することなしに菌類の
同質多倍数体を形成する方法を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明による菌類の同質多倍数体の形成方法では、菌類
の分生子又は菌糸体の被験細胞を、該細胞分裂期に、pH
4.0以上のpH領域で、コルヒチン又は/及び倍数体形成
能のあるコルヒチン誘導体に曝すものである。
本発明に使用されるコルヒチンは、イヌサフランのアル
カロイドであり、細胞分裂において、紡錘糸形成を阻害
する作用があり、板数体植物をつくる薬剤として植物栽
培家に知られていたが、本発明により、初めて菌類の倍
数体形成能を有することが解った。
また、コルヒチン誘導体のうち、コルセミドのように菌
類の倍数体形成能を有する誘導体も本発明において初め
て明らかにされた。
[作用] 同質多倍数体は、異質多倍数体と違い、増幅された染色
体が親細胞由来であり、このため遺伝的に安定であり、
微生物の機能管理が容易となる。
そこで本発明では、菌類の同質多倍数体を得るために、
植物の育種に使用されている細胞分裂期に紡錘糸形成を
阻害するコルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体を菌類
に曝らすものである。
同質多倍数体は、一般に分生子形成や生育が良好となる
傾向がある。このため、今迄分生子形成等不良のため取
扱いにくかった菌株の取扱が容易となる。
菌類を培養するための培養液が酸性である場合や菌類が
酸を生産する場合、コルヒチンがコルヒセインという染
色体増殖作用のない物質に変化し、同質多倍数体が得ら
れない。このため、培養液を調整する際に緩衝液等を用
いpHを微酸性〜アルカリ性として、処理するのが好まし
い。好ましいpHは4.0以上であり、上限は被験菌類によ
り異る。
また、分生子又は菌糸体が細胞分裂し、増殖しないとコ
ルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体の作用は生じな
い。このため、具体的には最初の細胞分裂が始まると同
時にコルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体の作用も始
まるように、予め培養基中にコルヒチンを加える。ま
た、細胞分裂期にコルヒチン又は/及びコルヒチン誘導
体の作用があればよいので、培養基は液体培地でも固体
培地でも構わない。
液体培地を振盪培養する場合、分生子又は菌糸体を加え
て培養すると、形成された同質多倍数体はペレット状と
なって培地中に多数出現するので、その1個1個をシャ
ーレ中の寒天培地上に置けば容易に同質多倍数体を分離
できる。
液体培地を静置培養する場合、同質多倍数体は被膜状に
増殖するため、その被膜を取り寒天培地上に置けば容易
に同質多倍数体を分離できる。
固体培地を用いる場合は、菌体を培地の中心に置き、培
養すると同質倍数体が形成される。
固体培地上に得られた同質多倍数体から発現する遺伝的
組換体の集落の形状は、通常の二倍体の集落の形状とは
違っており、その多くの場合は扇状セクターを形成する
ため、容易に同質倍数体及び遺伝的組換体を選別するこ
とができる。
この扇状セクターを詳細に説明すると、通常交差が生じ
て遺伝的組換体が発現しなければ1つの円形のコロニー
を形成するのであるが、分裂時に交差によって遺伝的組
換えをした場合、1つのコロニーに2つ以上の違った形
質を持った細胞が存在することとなる。このため、円形
のコロニーを形成せず、複数の扇状のコロニーを集めた
扇状セクターを形成することとなる。
使用するコルヒチンの濃度及び処理時間は被験菌類の種
類により異るが、濃度が高い程また処理時間が長い程、
同質多倍数体の形成率が高い。一般的には、好ましい濃
度は0.01〜0.5%であり、これ以下では倍数体の形成率
が極端に低く、これ以上であれば、被験菌類の発育阻害
が生じる。濃度及び処理時間の調整により低次倍数体及
び高次倍数体の形成が可能となる。
被験菌類は、後記実施例中に開示されているトリコデル
マ属(Trichoderma),アスペルギルス族(Aspergill
u)の子嚢菌亜門、リゾプス属(Rhizopus)の接合菌亜
門の他にも、ムコール属(Mucor)、ペニシリウム属(P
enicillium)、レンチヌス属(Lentinus edodes)、リ
ユウロタス属(pleurotus ostreatus)、フラムリナ属
(Flammulina relutipes)のような一般に真菌類と呼ば
れる類に広く用いることができる。
[実施例] 本発明の方法では、炭素源と窒素源とを含み被験菌類の
培養に使用しうる培地を、pHが微酸性〜アルカリ性に
し、これにコルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体を適
当量加えて減菌し、これに被験菌類の分生子又は菌糸体
を加えればよい。好ましいpHは4.0以上であり、上限は
被験菌類により異る。
その後、適当時間培養すると、細胞分裂が始まり、同時
にコルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体の作用が始ま
り、同質多倍数体が形成されることとなる。
本発明では、液体培地・固体培地共に同質多倍数体の形
成が可能である。培地のpHが酸性側であると、同質多倍
数体が形成されず、組換えが起こっていない場合が多
い。
培地調整に緩衝液を用いることで、酸を生産する菌類の
同質倍数体の形成にも適用可能となる。
以下に具体的な実施例を詳細に示す。
(実施例1) グルコース2%、ペプトン0.5%、コルヒチン0.05%を
含むナティック(Natick)培地(NH4)2SO41.4g,KH2PO42.
0g,CaCl20.3g,Urea0.3g,MgSO4・7H2O0.3g,FeSO4・7H2O
0.3g,MnSO4・H2O0.0016g,ZnSO4・H2O0.0014g,CoCl20.00
20g:1pH8.0)20mlを50mlフラスコに入れて、120℃、1
5分間減菌して液体培地を調整した。
液体培地を冷却後、セルラーゼ生成株であるトリコデル
マ・リーゼイ(Trichoderma reesei)QM9414株を植菌
し、30℃で、往復振盪培養(120ストローク/分)し
た。
往復振盪培養は2〜3日間培養した。生育した菌体は、
培地中に多数のペレット状の集合体を形成した。
このペレット状菌体を、PDA寒天培地(日水製薬(株)
製)を含むシャーレにスポットした、30℃で2〜3日間
培養すると、扇状セクターにより生育した同質多倍数体
を得た。
シャーレに生育した分生子を核染色すると、核サイズの
増大が確認された。
(実施例2) グルコース2%、ペプトン0.5%、コルヒチン0.05%を
含むナティック培地(pH8.0)20mlを50mlフラスコに入
れて、120℃、15分間減菌して液体培地を調整した。
液体培地を冷却後、セルラーゼ生成株であるトリコデル
マ・リーゼイ(Trichoderma reesei)QM9414株を植菌
し、30℃で、静置培養した。
静置培養は4〜5日間培養した。生育した菌体は液体上
面に被膜を形成した。この被膜状菌体を遠心分離で集め
た。
集めた皮膜状菌体を5mm四方に切りとり、PDA寒天培地を
含むスラントにスポットした。
30℃で2〜3日間培養して、扇状セクターにより生育し
た同質多倍数体を得た。
スラントに生育した分生子を核染色すると、核サイズの
増大が確認された。
(実施例3) グルコース2%、ペプトン0.5%、コルヒチン0.05%そ
して寒天1.8%を含むナティック培地を120℃、15分間減
菌して、シャーレに撤いて固化させ固体培地を調整し
た。
この固体培地にセルラーゼ生成株であるトリコデルマ・
リーゼイ(Trichoderma reesei)QM9414株を植菌して培
養した。
30℃で培養すると2〜3日間で厚く広がったコロニー
(菌糸と分生子)を得た。この分生子を核染色すると核
サイズの増大が確認された。
(実施例4) グルコース2%、ペプトン0.5%、コルセミド0.2%そし
て寒天1.8%を含むナティック培地(pH8.0)を120℃、1
5分間減菌して、シャーレに撤いて固化させ固体培地を
調整した。
この固体培地にアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus
oryzae)IFO5239株の分生子を接種した。
30℃で培養すると2〜3日で厚く広がったコロニー(菌
糸と分生子)を得た。この分生子を核染色すると核サイ
ズの増大が確認された。
(実施例5) グルコース2%、ペプトン0.5%、コルヒチン0.5%を含
むナティック培地(pH10.0)20mlを50mlフラスコに入れ
て、120℃、15分間減菌して液体培地を調整した。
この液体培地を冷却後、プロテアーゼ生産菌であるアス
ペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)株を植菌し
た。30℃で4〜5日間静置培養した。培養後、生育した
菌糸体を濾紙で濾過し集めた。菌糸体を5mm四方に切り
とり、PDA寒天培地を含むシャーレにスポットした。
30℃、2〜3日間培養すると菌糸と分生子を得た。この
分生子をDNA合成阻害剤であるベノミル1ppmを含むPDA寒
天培地にレプリカ(転写)して、30℃、2〜3日間培養
すると同質多倍数体及び遺伝子転換体のコロニーである
扇状セクターを得た。
(実施例6) グルコース2%、ペプトン0.5%、コルヒチン0.2%を含
むナティック培地(pH9.0)20mlを50mlフラスコに入れ
て、120℃、15分間減菌して液体培地を調整した。
この液体培地を冷却後、アミラーゼ生産菌であるリゾプ
ス・スピィーシーズ(Rhizopusspecies)株を植菌し
た。30℃で3日間静置培養した。培養後、生成したペレ
ットを濾紙で濾過し集めた。
このペレット状菌体をそのままか5mm四方に切りとり、P
DA寒天培地を含むシャーレにスポットした。
30℃、3日間培養すると菌糸と分生子を得た。この分生
子を核染色すると核サイズの増大が確認された。
以上のようにして得られた同質倍数体は、原株よりも分
生子着生能、生育にすぐれており、半数体化処理しなく
とも遺伝的に安定であり、倍数体のまま、酵素やその他
の物質生産等の産業に利用し得る。
コルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体の処理による倍
数体形成に要する期間は、細胞融合法による倍数体形成
に要する期間より短く、開発費用の低減の効果もある。
コルヒチン又は/及びコルヒチン誘導体の処理時間を調
節することにより、低次倍数体から高次倍数体まで形成
可能である。このことは、それら倍数体を半数体化して
得ようとする有用な遺伝的組換え体の獲得頻度を高める
こととなる。
遺伝的に全く均質な同質染色体を保持する同質倍数体を
用いて半数体化を行ない、遺伝的組換え試験を行なうこ
とにより、産業上、有用な酵素等の遺伝子の染色体上の
位置や分布等の染色体レベルの情報が得られ、将来の産
業上の発展の可能性が期待できる。
[発明の効果] 本発明は以上説明したように、菌類の分生子又は菌糸体
の被験細胞を、該細胞分裂期に、pH4.0以上のpH領域
で、コルヒチン又は/及び倍数体形成能のあるコルヒチ
ン誘導体に曝らすために、高頻度で短期間に容易に菌類
の同質多倍数体を形成することができ、容易に遺伝的組
換体が得られ、遺伝的多型性の飛躍的な増加が望める。
また、融合株を単離するのに両親株に遺伝的マーカーを
付加する必要がなく、この遺伝的マーカーによる生物機
能の低下がない。
その上、処理濃度及び処理時間を調節することで、低次
倍数体から高次倍数体の形成が可能となり、産業上有益
な遺伝的組換体が得られる確率が高まる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 1/15 C12R 1:66) (C12N 1/15 C12R 1:845)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】菌類の分生子又は菌糸体の被験細胞を、該
    細胞分裂期に、pH4.0以上のpH領域で、コルヒチン又は
    /及び倍数体形成能のあるコルヒチン誘導体に曝すこと
    を特徴とする菌類の同質多倍数体の形成方法。
  2. 【請求項2】前記倍数体形成能のあるコルヒチン誘導体
    が、コルセミドであることを特徴とする請求項1に記載
    の菌類の同質多倍数体の形成方法。
JP1050091A 1989-03-03 1989-03-03 菌類の同質多倍数体の形成方法 Expired - Fee Related JPH0761269B2 (ja)

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