JPS6167478A - 新規な微生物の育種法 - Google Patents

新規な微生物の育種法

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JPS6167478A
JPS6167478A JP59189989A JP18998984A JPS6167478A JP S6167478 A JPS6167478 A JP S6167478A JP 59189989 A JP59189989 A JP 59189989A JP 18998984 A JP18998984 A JP 18998984A JP S6167478 A JPS6167478 A JP S6167478A
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fused
yeast
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breeding
strains
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JP59189989A
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English (en)
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Mikio Suda
須田 幹夫
Takashi Harashima
俊 原島
Taiji Ooshima
大嶋 泰治
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Suntory Ltd
Original Assignee
Suntory Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/02Preparation of hybrid cells by fusion of two or more cells, e.g. protoplast fusion
    • C12N15/04Fungi

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mycology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、新規な微生物の育種法に関する。さらに詳し
くは、細胞融合もしくは細胞省融合させたい2株の微生
物、特に有核微生物細胞に、該宿主細胞内で発現可能な
異なる遺伝的符号を付加したプラスミドDNAを、各々
公知またはそれに準じる形質転換法により導入し、各々
の微生物に選択可能な遺伝的符号を付与後、公知または
それに漁じる細胞融合法を用いて各々の形質転換体を融
合させ、導入したプラスミド性遺伝的符号を指標として
、細胞融合体もしくは細胞質融合体を選択することを特
徴とする新規な微生物、特に有核微生物の育種法に関す
る。
本発明の育種法は、形質転換および細胞融合が可能な微
生物であれば、すべての微生物に適用できるが、特にカ
ビ・酵母のような有核微生物、さらには酵母に適用する
のが好ましい。また、酵母のうちでも特に野生型実用酵
母を用いる育種において、本発明の育種法は威力を発抽
する。
本発明の育種法において使用するシラスミド性遺伝的符
号としては、育種しようとする微生物で選択可能なもの
であればどんな遺伝的符号でもよいが、薬剤耐性符号で
あることが好ましい。
なお、本発明の育種法では、説明を簡単にするため、酵
母特にサツカロマイセス・セレビ・クエ(Saccha
romyces cerevisiae ) f例にと
って説明するが、本発明はこれに限定するものではない
(従来の技術) 通常、研究室で用いられている酵母(主にす。
カロマイセス属酵母)は、典型接合型2倍体でも墨 良い胞子形成能を有するので容易に接合能を示す減数分
裂分離株を得ることができ、また栄養要求性などの選択
可能な遺伝的符号をもっているため、通常の交配法や低
頻度でしか交雑味が得られないようなグロトプラストに
よる細胞融合法によっても、容易に交雑味を分離、育成
することができる。
一方、?*酒酵母、ビール酵母、・々ン酵母、ワイン酵
母等の実用酵母は、一般に、1)胞子形成能が低く、ま
た胞子発芽率が悪いなどのため接合能を示す減数分裂分
離株を得ることが困難である。したがりて、他の株との
自由な交配ができない。2)細胞融合法による無性的な
交雑を行うにしても、栄養要求性など交雑味を効果的に
選択2分離できる遺伝的符号をもってない。また、そう
した選択符号を突然変異処理によって付与しようとして
も、多くの実用株が2倍体あるいはそれ以上の高次倍数
体であるため突然変異株の分離が容易でない。
−゛       また、 強い突然変異処理は、実用株のもつ有用形質を損゛傷さ
せる可能性がある、など、研究室法とは異なる特性をも
つため、通常の細胞融合法を含む従来の交雑育種法をそ
の!!ま適用することは困難であった。一方、実用酵母
間の交雑による育種は、産業上大いに期待されている。
(問題点を解決しようとする手段〕 本発明者らは、これらの問題点を解決すべく野性型実用
酵母株の育種法の可能性について鋭意研究の結果、各々
異なるプラスミド性選択符号を付与した酵母(形質転換
)株金用いることにより、細胞融合体および細胞質融合
体を効率良く分離できることを見出し、本発明を完成す
るて至りた。
即ち、融合させようとする2株の酵母株各々に、選択可
能な遺伝子を付加したシラスミドDNAを通常の形質転
換法(Beggs+ J、D、、 Nature 27
5−104.1978)によf)導入し、次に各々の形
質転換株を通常の細胞融合法(van Solinge
n、 P、 andvan der Plaat+ B
、P、+ Je Bactariol、 130 + 
946+1977)により融合させ、該2種のプラスミ
ド共存下でのみ生育できるような条件で培養することに
より細胞融合体(細胞質融合体も含む)t−効率良く分
離することを可能とした。
プラスミドDNA上の遺伝子によって栄養的に互に相補
するような同型接合型1倍体酵母の2株を用いた予備的
実験では、細胞融合体の割合は25%〜88係と非常に
高い値を示した。この結果を第1表に示す。本実験で使
用したプラスミド(第1表中〔〕で示される)は、いず
れも公知のプラスミドであり、TRP 1− RIはZ
akian、 V、A、、 at。
al、 Mo1. Ce11. Biol、y 2t 
2211(1982)に、pLT3はHarashim
a、S、+  et、al、Mo1.Ce1l。
Blol−= 4.771 m  (1984)に、p
ADA 3はMlyaj1mm+  A、t  at、
al、、Mo1.Ce11.Biol、、4 +407
、(1984)に各々記載されている。また、pAJ 
50は、広島大学工学部東江昭夫博士により作成された
シラスミドである(第1図1−A参照)。
また、第1表中のSおよびKは、各々酵母菌株■す)の
略でちゃ、各々寄託番号F’gRM P−7527゜F
gRMP−7526f:得、微生物工業技術研究所に寄
託されている。また、これらの株は、Harash1m
a+S、らによl) Mo1. Ce11. Biol
、、 4 、771 (1984)にも記載されている
。第1表中のSKは、8株とに株の細胞融合体であるこ
とを示す。
本実験では、2種の形質転換酵母株を通常の細胞融合株
で融合後、プラスミド性栄養要求性遺伝子符号(Leu
  とTrp)’を利用して細胞融合体を選択したもの
である。即ち、融合後表現型がL e u −t−。
Trp+となる株(LeuとTrp f含まない培地上
で増殖できる融合株)を分離後、さらにそれらの分離株
について核由来の遺伝的形質を調べた結果である。SK
株(雑種細胞融合体)の他に8株およびに株がLeu”
 、 Trp+株中に見出されるのは、それらの株が、
8株とに株の細胞質は融合しているが核は融合していな
い所謂細胞質融合体(cytoductant )であ
ることを示す。
本発明は、上記の知見ムら完成されたものである。即ち
、融合させたい酵母菌株2株に、野生型実用酵母の形質
転換体の選択が可能な薬剤耐性遺伝子をもつプラスミド
DNA t−導入し、異なるプラスミド性薬剤耐性符号
が付与された薬剤耐性形質転換体を取得する。次に、各
々の形質転換株をプロトプラスト融合法もしくはそれに
準じる方法で融合させ、両薬剤耐性株の中から該2株間
の雑種細胞融合体を同定する。この方法は、これまで知
られてない新しい有用な酵母の育種法であり、これまで
困碓であった実用酵母の育種を容易にするものである。
野生型実用酵母の形質転換体の選択が可能な薬剤耐性符
号としては、カナマイシン類縁の抗生物1G418耐性
(Jlmemez、 A、 and Davis、 J
、。
Nature 287+  869e  1980 )
+ mathotrexateとaulfanilam
ida耐性(Mlyajlma、 A、at、 al、
*Mo1. Ce11. Biol、、 4 、407
.1984 ) 。
hygromycin B耐性(Grlz、 L、 a
nd Davlgs J、*Gene 25,179.
1983)、オリゴ糖付加反応を阻害するtunica
mycin耐性(R1ne+ J、 at、 al、。
Proc、 Natl、 Acad、 Set、 US
A180 r 6750 +1981 )等が利用可能
である。
融合後の両薬剤耐性株よp真の雑種細胞融合体を同定す
る方法としては、色累培地上でのコロニー゛の色調、細
胞の大きさ、TTC染色性、各種糖質化性など、融合さ
せる菌株の各々の特性に応じた方法が可能である。また
、得られた雑種細胞融合株は、プラスミド非選択条件下
で数世代継代培養するとプラスミドDNAが脱落してし
まうので、導入した外来異種DNA iもたないクロー
ンを容易に得ることができる。このことは、雑種細胞融
合株を分離後、不要なりNA (該融合株の選択のため
にのみ用いたプラスミドDNA ) ffi除くことが
できることを意味し、特に実用酵母の育種において大き
なメリットとなる。
さらに本発明は、異株の雑種融合体の育種だけでなく、
同質倍数体株の育種にも適用できる。即ち、同−株に異
なる薬剤耐性選択符号をもつプラスミドを導入し、細胞
融合により両薬剤耐性全示す雑種細胞融合体全得ればよ
い。薬剤耐性符号をもつプラスミドDNAの導入と脱落
をくり返し、融合を行えば2種の薬剤耐性符号だけで、
1缶体ムらそれと同質の遺伝的背景をもつ高次倍数体の
育種を行うことができる。
本発明による育種法は、理論的には、用いる遺伝的符号
が形質転換体で選択可能であり、また細胞融合が可能で
あれば、すべての微生物もしくは単細胞生物種に適用可
能である。そのうち特に酵母の育種において本発明の方
法は有用であるが、現在組換えDNA宿主として酵母で
認可されているのは、サツカロマイセス・セレビシェ(
Saccharomycescerevislae )
に限られている(組換えDNA実験指針、昭和57年8
月31日改訂)。従って、本発明の実施例においては、
S、cerevisiae DKD−5D株とDS12
−10B株を用いた例を示すが、本発明の育種法はこれ
らに限るものではない。尚、これらの株は、各々FIE
RM P−7526,FEBM P−7527の寄託番
号を得、微生物工業技術研究所(微工研)に寄託式れて
いる。
形質転換体および細胞融合体選択に用いるプラスミド性
選択符号としては、カナマイシン類縁の抗生物質G41
8耐性符号と大腸菌のaプラスミド(R388)由来の
dihydrofolate reductaa@によ
るmethotraxate、 sulfanilam
ide耐性符号を)実施例では示すが、形質転換体およ
び細胞融合体の選択が可能であれば、これらに限るもの
ではない。
G418耐性符号号を有するゲラスミ1ドとしては、p
AJ 50およびYRpG 1などが、methotr
exatessulfanilamide耐性符号を有
するプラスミドとしては、pADAlおよびpADA3
  などが知られておジ(第1図参照)、その有効性は
既に確認済である。
pAJ 50 (既述)は第1図の1−Aに、y′EL
pc 1(児島宏行ら、日本農芸化学会大会費旨集p、
341゜1983)は第1図のl−Bに示されている。
pAD入1およびpADA3(既述)は、Miyajj
ma、 A。
at、 al、、 Mo1. Ce11. Biol 
4.407(1984)に記載されているプラスミドで
ちゃ、各々第1図1−cおよび1−Dに示される。これ
らのプラスミドおよび類縁のものは、既述の文献を参考
にすれば通常の遺伝子操作技術により容易に作成するこ
とができる。
尚、本発明に用いる選択可能な遺伝的符号を有するプラ
スミドは4、宿主細胞および細胞融合体で複製可能であ
れば、どんな種類のプラスミドでもよりが、細胞融合体
からの導入プラスミドの除去(脱落)1FC考慮する場
合、染色体DNAに組み込まれないプラスミドであるこ
とが好ましい。
以下、本発明を実施例でさらに詳しく説明する。
実施例l 0418耐性形質転換体の取得は、以下の方法で行なっ
た。DKD −5D株(FgRM P−7526) (
ha。
MATa、 trp 1.1eu2 * his 3 
) s DS 12−10B株(FERM P−752
7)(ho、 MATa+ trpl、 1@u2゜h
is 4 、 ade ’l ) f、各々、別々に4
 ml YPDA液体培地(1%酵母エキス、2チポリ
イグトン、2係グルコース、0.041アデニン)に1
%植菌し、30℃で1晩靜置培養した。集菌(2,00
0rpm 。
5分、 KUBO’rA K−80) した各々の菌体
をクエン酸緩衝液(0,1Mクエン酸ナトリウム(pH
5,8)。
10 mM IIEDTA 、 1.2 Mンルビトー
ル)で洗浄した後、3.6mのクエン酸緩衝液に懸濁し
、Q、4mのディモリアーゼ溶液〔上記クエン酸緩衝液
に30+  mlにディモリアーゼ6.000(キリン
ビール社製〕30■金溶かして無菌濾過したもの〕全加
え、30℃で2時間静置してグロトグラスト化した。
これを集菌しく、 2.00 Orpm、 5分)、4
Mの10mMCaCt2 k含む1.2Mソルビトール
で2回洗浄し、上澄除去後、残った溶液(約0.1 r
Ll)にグロトプラストを穏やムに懸濁した後、DKD
 −5D株、またはDS12−10B株、各々に約5μ
gのプラスミドル入J50またはYRpG 1 i添加
した。次いで25℃で15分保温した後、4リエチレン
グリコール溶液(20憾ポリエチレングリコール、10
 mM CaCl2.10 mM )リス塩酸緩衝液P
i′17.0)2rILl’i加え、穏や必に懸濁し、
25℃で15分保温した。集菌(2,000rpm、 
5分)した後、Q、5 mlの1.2Mソルビトールを
含むYPDA液体培地に懸濁し、30℃で20分静置し
た。これを1,2Mソルビトールを含むYPI)平板培
地に広げ、あらかじめ溶必して46℃に保っておいた8
1nlの上層培地〔1係酵母エキス、2係4リペプトン
、2憾グルコース、3係寒天(Dlfco ) 、 1
.2Mゾルビトール〕全重層し、30℃で15〜18時
間培養した。終濃度で1m97fnlになるように25
0 m9/mlG 418 i液k140μを取9、形
質転換用培地表面に直接スプレッダ−で塗布し、さらに
7〜10日間培養した。形質転換培iK出現L&:j 
ロニ−’e、l m9/mtのG418′It含むYP
G1y平板培地(1係酵母エキス、2優ポリベグトン、
2幅グリセロール、2チ寒天)に植菌し、この平板培地
上での生育コロニー1G418選択形質転換体とした。
m5thotrexate、 sulfanilami
de耐性形質転換体の取得は、G418耐性形質転換体
取得とほぼ同様の方法で行なった。即ち、プラスミドp
AJ50またはYRpG 1の代わりに、プラスミドp
ADA 1 + pADA 3約5μg′f:、DKD
 −5D株、またはDS12−10B株のプロトプラス
トに添加し、以下上記と同様の操作の後、これ25mg
/ml sulfanilamideを含む1.2Mソ
ルビトールYPD−2平板培地(1俤酵母エキス。
0.25係?リベグトン、2憾グルコース、2チ寒天)
に広げ、あらかじめ溶かして46℃に保っておいた5グ
〜の5ulfani lamlda t−含む8ゴのY
PD −2上層培m(1%酵母エキス、0.25チポリ
ペグトン、2mグルコース、1.2Mソルビトール、3
係寒天(Difao ) ) ’に重層し、30℃で0
〜15時間培養後、終濃度で40μg/mlになるよう
1ltl: l Q ■/m methotrrxal
e溶液を130μを取り、形質転換用培地表面に、直接
スプレッダ−で塗布し、さらに7〜10日間培養するか
、もしくは為プロトプラストt−40μg/ml me
thotrexato +5嬌Nsulfan11am
ids k含む1,2MソルビトールYPD −2平板
培地に広げ、あらムじめ啓ムして46℃に保っておいた
40μg/m7 methotrexate 、 5m
9〜aulfan11amtde tl−含む8ゴのY
PD −2上層培地を重層し、30℃で7〜10日間培
養した。形質転換培地に出現したコロニーを、40μg
 Al methotrexate 。
5m9/rnl iulfanllamid@f含むY
PD −2平板培地に植菌し、この平板培地上での生育
コロニーを、methotrsxate 、 sulf
anilamidag択形質転換体とした。G418耐
性形質転換体、 methotrexate 。
sulfanilamid@耐性形質転換体が、真の形
質転換体である小どう小は、1)同じプラスミド上の他
の符号である栄養要求性符号消失の有無、またけ2)薬
剤耐性消失の有無(YPD液体培地で一晩培養後、適宜
希釈後、YPD平板培地にプレートし、さらに各々の薬
剤を含む培地にレゾリカしてプラスミドの脱落を見る方
法による)i77:より判定した。
上記方法にて得た薬剤耐性形質転換体を、各々、別々に
、A d YPDA液体培地、もしくは各々の濃度の薬
剤を含むYPDA液体培地に1係植菌し、30℃で一晩
静置培養した。集菌(2,OOOrpm 、 5分。
KUBOTA K−80) した各々の菌体を、クエン
酸緩衝液(0,1Mクエン酸ナトリウム(PH5,8)
、10mM EDTA 、 1.2 Mソルビトール)
で洗浄した後、3.6Mのクエン酸緩衝液に懸濁し、0
.41nlのディモリアーゼ溶液を加え、30℃で2時
間静置して、プロトグラスト化を行なった。これを集菌
しく 2.OOOrpm 、 5分)、4rnlの10
 rnlVI CaCtz e含む、1.2Mソルビト
ールで2回洗浄し、上澄除去後、残った溶液にプロトプ
ラストを穏や必に懸S Lりffl、DKD −5D 
(pADA3 ]とDS12−10BCpAJ50]、
DKD−5D(pADAl)とDS12−10B[YR
pG1’] 、 DKD−5D(pADAl)とDS1
2−10BCI)AJ50) 、 DKD−5D(pA
DA3)とDS12−10B[YRI)G 1 ]を組
み合わせ、25℃で15分保温した。その後ポリエチレ
ングリコール溶液2Mを加え、穏やかに懸濁し、25℃
で15分保温した。
集菌(2,OOOrpm、5分)した後、0.5コの1
.2Mソルビトールを含むYPDA液体培地に懸濁し、
30℃で20分靜装した。以下、次の2法にて実験全行
り九0 1)方法1:プロトグラストを、5〜/rnlのaul
fanilamide f:含む、1.2Mソルビトー
ルYPD−2平板培地に広げ、あらかじめ溶さして46
℃に保つてオイた5m9/Idのsulfanilam
ide f含む18m1のYPD −2上層培地を重層
し、30℃で0〜15時間培養後、終濃度で40μg/
rnlになるように、mathotrexate f培
地表面に塗布、15〜20時間培養後、終濃度で1η/
TnlになるようにG418’を培地表面に塗布し、さ
らに7〜10日間培養した。
2)方法2:プロトプラストを40μg/ゴms+th
otrexatee 5m9/rttl sulfan
llamideを含む、1.2MソルビトールYPD 
−2培地に広げ、同温度の薬剤を含むYPD −2上層
培地を重層し、30℃で15〜20時間培養後、終濃度
で1〜/rnlになるように、G418溶液を培地表面
に塗布して、さらに7〜10日間培養した。
方法1.方法2によυ形質転換培地で生育したコロニー
を、I Tn9/rrtl G 418 、40 μg
/rtd!methotrexate + 5m9/m
l sulfanilamlde f含むYPD −2
平板培地に植菌し、この平板培地上での生育コロ=−f
 、G 418 e methotrexateおよび
sulfanilamids耐性細胞融合株とした。
この薬剤耐性株が、真のプラスミド性耐性株であるホど
う小は、同じプラスミド上の他の遺伝子符号である栄養
要求性符号(Leu”、 Trp” )にて判定した。
さらに得られた耐性株中の雑種細胞融合株の割合を、用
いた酵母菌株の遺伝子符号である栄養要求性力1ら判定
し算出した。この結果は第2表に示した。
¥S2表において、SおよびKIi、各々DS12−1
0B株、DKD−5D株を示し、SKは両法間の雑種細
胞融合株であることを示す。また、G418耐性MS’
は、各々G418耐性* methotr@xata 
sulfanilamid・耐性であることを示す。
第2表から明らかなように、すべての組合わせで、薬剤
耐性(G418’、MS’)’i符号として選択した細
胞融合体においても高頻度で雑種細胞融合体、即ち真の
雑種細胞が得られ、本発明の育種法が極めて有用である
ことが示された。
【図面の簡単な説明】
第1図は、薬剤耐性符号を有するシラスミドを示す。 鵜1図 −A −C

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、2株の微生物特に有核微生物に、異なる選択可能な
    遺伝的符号を付加しプラスミドDNAを各各形質転換に
    より導入後、細胞融合を行い、細胞融合体もしくは細胞
    質融合体を、導入遺伝的符号を指標として選択すること
    を特徴とする新規な微生物の育種法。 2、有核微生物が、酵母であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の育種法。 3、酵母が、野生型酵母であることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の育種法。 4、酵母が、サッカロマイセス属に属する酵母であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項および第3項記載
    の育種法。 5、選択可能な遺伝的符号が、薬剤耐性であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の育種法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02119783A (ja) * 1988-10-28 1990-05-07 Tax Adm Agency 酵母における新しい形質転換法
JP2008504183A (ja) * 2004-07-02 2008-02-14 ディアジオ アイルランド 二段階弁を備える計量分配装置タップ

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