KR20220170686A - Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte - Google Patents

Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte Download PDF

Info

Publication number
KR20220170686A
KR20220170686A KR1020210081855A KR20210081855A KR20220170686A KR 20220170686 A KR20220170686 A KR 20220170686A KR 1020210081855 A KR1020210081855 A KR 1020210081855A KR 20210081855 A KR20210081855 A KR 20210081855A KR 20220170686 A KR20220170686 A KR 20220170686A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protoplasts
seaweed
sporophytes
composition
present
Prior art date
Application number
KR1020210081855A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조태오
아빌라 호세
최광철
Original Assignee
조선대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조선대학교산학협력단 filed Critical 조선대학교산학협력단
Priority to KR1020210081855A priority Critical patent/KR20220170686A/en
Publication of KR20220170686A publication Critical patent/KR20220170686A/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12Unicellular algae; Culture media therefor
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/2437Cellulases (3.2.1.4; 3.2.1.74; 3.2.1.91; 3.2.1.150)
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/88Lyases (4.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01004Cellulase (3.2.1.4), i.e. endo-1,4-beta-glucanase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y402/00Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/02Carbon-oxygen lyases (4.2) acting on polysaccharides (4.2.2)
    • C12Y402/02003Poly(beta-D-mannuronate) lyase (4.2.2.3)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

The present invention relates to a composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophytes. More specifically, the composition of the present invention contains cellulase and alginate lyase as active ingredients. Accordingly, a large amount of protoplasts can be produced in a short period of time by establishing optimal conditions for the enzyme combination through the present invention Therefore, the composition of the present invention can be used for mass-cultivation of Undaria pinnatifida.

Description

미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물 {Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte}Composition for preparing protoplasts of wakame sporophyte {Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte}

본 발명은 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for producing protoplasts of seaweed sporophytes.

갈조류는 전 세계적으로 약 2,000여 종을 구성하는 다양한 다세포 광합성 생물군이다. 미역(Undaria pinnatifida)은 미역과에 속하는 갈조류로서 주로 극동 아시아에 서식하는 해조류이다. 미역은 일본, 중국, 한국과 같은 나라들의 식품, 의학, 화장품, 그리고 제약 분야에서 사용된다. 한국에서는 2004년의 경우 자연산 채취로서 약 7백톤 (습중량) 정도 수확하였으며, 양식산으로서는 약 26만톤 (습중량)을 수확하였다. 국내 양식장에서는 일반적으로 겨울에 미역 포자체를 양식하기 위해 여름 동안 배우자체를 배양하여 종묘로 사용한다. Brown algae are a diverse group of multicellular photosynthetic organisms comprising about 2,000 species worldwide. Seaweed ( Undaria pinnatifida ) is a brown algae belonging to the seaweed family and mainly inhabits Far East Asia. Seaweed is used in food, medicine, cosmetics, and pharmaceutical fields in countries such as Japan, China, and Korea. In Korea, in 2004, about 700 tons (wet weight) were harvested as wild products, and about 260,000 tons (wet weight) were harvested as farmed products. In domestic farms, gametes are generally cultivated during the summer and used as seedlings in order to cultivate seaweed sporophytes in the winter.

원형질체(protoplast)는 식물의 세포벽이 제거된 것을 말하며, 이는 성적 번식을 우회하는 체외 조작과 작물 개선의 가능성을 제공하기 때문에 경제적 식물 재배업에서 특히 유용하다. 단일 세포 RNA 시퀀싱과 게놈 편집 및 유전자 소음 기술에 대한 유용성으로 인해 원형질체에 관해 최근 몇 년 동안 관심을 다시 갖게 되었다. 원형질체는 주로 육상 식물을 이용하여 생산하지만, 박테리아, 균류, 조류에서도 얻을 수 있다.A protoplast is a plant cell wall from which the cell wall has been removed, and is particularly useful in economic plant breeding because it offers the possibility of crop improvement and in vitro manipulation that circumvents sexual reproduction. There has been a resurgence of interest in protoplasts in recent years due to their utility in single-cell RNA sequencing and genome editing and gene-silencing techniques. Protoplasts are mainly produced using terrestrial plants, but can also be obtained from bacteria, fungi and algae.

갈조류의 세포벽의 주성분은 알지네이트(alginates)와 푸코이단(fucoidans)이며, 이는 육상식물의 세포벽과의 구성성분이 상이할 뿐만 아니라 녹조류와 홍조류와도 구분되는 특수성을 가지고 있다. 종래 갈조류에서 원형질체의 생산은 비상업적 효소와 상용효소의 조합이거나 비상업적 효소들에 의해 이루어져 왔다. 비상업적 효소들은 해양 초식동물 (예컨대, 전복류, 군소류)로부터 직접 추출하여 얻은 효소를 의미하고, 상용효소는 상용화되어 판매되고 있는 셀룰라아제(Cellulase)와 마세로자임(Macerozyme)이 활용되었다. The main components of the cell wall of brown algae are alginates and fucoidans, which are not only different from those of terrestrial plant cell walls, but also have special characteristics that distinguish them from green and red algae. Conventionally, protoplast production in brown algae has been achieved by a combination of non-commercial enzymes and commercial enzymes or by non-commercial enzymes. Non-commercial enzymes refer to enzymes obtained by direct extraction from marine herbivores (eg, abalones and chimneys), and commercially available cellulase and macerozyme were used as commercial enzymes.

이전부터 미역 원형질체 생산이 시도되었지만, 상용효소들로만 사용된 바는 아직 없으며, 모두 생물로부터 직접 추출된 비상업적 효소들을 포함한 연구들이었다. 이로 인해 종래 연구에서의 미역 원형질체 생산 결과는 원형질체의 수확량(수율)이 낮고 재현성이 떨어진다는 문제점을 나타내었다. Although production of seaweed protoplasts has been attempted in the past, only commercial enzymes have not yet been used, and all studies have involved non-commercial enzymes directly extracted from organisms. As a result, the production results of seaweed protoplasts in previous studies showed problems in that the yield (yield) of protoplasts was low and reproducibility was poor.

따라서, 원형질체 제조 과정을 간소화함은 물론, 원형질체의 수확량 및 재현가능성 높여, 계절에 영향을 받지 않고 미역 양식에 유용하게 사용될 수 있는 효소의 최적 조건에 관한 개발이 필수적이다. Therefore, it is essential to develop optimal conditions for enzymes that can be usefully used in seaweed farming without being affected by the season by simplifying the protoplast production process and increasing the yield and reproducibility of protoplasts.

이에 본 발명자들은 원형질체의 수확량 및 재현가능성 높이기 위해 노력한 결과 효소 조합의 최적 조건을 확립하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention completed the present invention by establishing optimal conditions for enzyme combinations as a result of efforts to increase the yield and reproducibility of protoplasts.

한국등록특허 제10-1594950호Korean Patent Registration No. 10-1594950

본 발명의 목적은 미역 포자체의 원형질체 제조를 위한 효소 조합의 최적 조건을 확립하여, 미역 육종에 유용하게 사용될 수 있는 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composition for preparing protoplasts of seaweed sporophytes that can be usefully used for breeding seaweed by establishing optimal conditions for enzyme combinations for production of protoplasts of seaweed sporophytes.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 간소화된 미역 포자체의 원형질체 제조 과정을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a simplified process for producing protoplasts of seaweed sporozoites.

1. 셀룰라아제 0.1 내지 5 w/v%, 알지네이트 라이아제 0.01 내지 1 w/v%를 포함하는 pH 5.0 내지 pH 7.0의 해수를 포함하는 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물.1. A composition for preparing protoplasts of wakame sporophytes containing seawater of pH 5.0 to pH 7.0 containing 0.1 to 5 w/v% of cellulase and 0.01 to 1 w/v% of alginate lyase.

2. 위 1에 있어서, 상기 조성물은 셀룰라아제 0.5 내지 2 w/v%, 알지네이트 라이아제 0.04 내지 0.08 w/v%를 포함하는 pH 5.5 내지 pH 6.0의 해수를 포함하는 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물.2. The composition according to 1 above, wherein the composition comprises seawater of pH 5.5 to pH 6.0 containing 0.5 to 2 w / v% of cellulase and 0.04 to 0.08 w / v% of alginate lyase.

3. 위 1에 있어서, 상기 포자체는 1 내지 5개월 배양된 포자체인 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물.3. The composition for producing protoplasts of seaweed sporophytes according to 1 above, wherein the sporophytes are sporozoites cultured for 1 to 5 months.

4. 세절된 미역 포자체를 위 1 또는 2의 조성물 하에 배양하는 단계를 포함하는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.4. A method for producing protoplasts of seaweed sporophytes comprising the step of culturing the cut seaweed sporophytes under the composition of 1 or 2 above.

5. 위 4에 있어서, 상기 배양은 2 내지 6시간 수행되는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.5. The method for producing protoplasts of seaweed sporozoites according to 4 above, wherein the culturing is performed for 2 to 6 hours.

6. 위 4에 있어서, 1 내지 5개월 배양된 포자체를 세절하여 상기 세절된 포자체를 얻는 단계를 더 포함하는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.6. The method for producing protoplasts of seaweed sporophytes according to 4 above, further comprising the step of obtaining the chopped sporophytes by cutting the sporophytes cultured for 1 to 5 months.

7. 위 4에 있어서, 상기 포자체는 킬레이트 처리되지 않은 것인 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.7. The method for producing a protoplast of the seaweed sporophyte according to 4 above, wherein the sporophyte is not chelated.

본 발명은 미역 포자체의 원형질체 제조를 위한 효소 조합의 최적 조건을 확립하여 단시간에 많은 양의 원형질체를 제조할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 원형질체는 미역의 대량 양식에 활용될 수 있고, 이를 통해 어업인의 소득 증진에 기여할 수 있다.The present invention can produce a large amount of protoplasts in a short time by establishing the optimal conditions of the enzyme combination for producing protoplasts of the seaweed sporophyte. The protoplasts prepared according to the present invention can be used for mass farming of seaweed, thereby contributing to the increase in income of fishermen.

도 1a는 본 발명의 조성물에서 해수 pH에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 1b는 본 발명의 조성물에서 셀룰라아제 농도 변경에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 1c는 본 발명의 조성물에서 알지네이트 라이아제 농도 변경에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 1d는 본 발명의 조성물에 드리셀라제(driselase) 첨가 유무에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 삼투압 농도에 따라 나타낸다.
도 1e는 본 발명의 미역 포자체에 킬레이트 전처리 여부에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 1f는 본 발명의 미역 포자체의 배양 시간에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 1g는 야외에서 채집된 미역의 조직 부위에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 1h는 본 발명과 기존의 프로토콜에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 나타낸다.
도 2a는 미역 포자체에 본 발명의 조성물을 처리한 뒤, 2시간 경과 후 세포벽이 녹은 엽체를 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 조성물로 형성되는 초기 구형의 원형질체를 나타낸다.
도 2c는 포자체로부터 형성된 원형질체 (표피(E), 선세포(G), 피질(C))를 나타낸다.
도 2d는 형광현미경에 의해 붉은 색으로 인식된 원형질체를 나타낸다.
도 2e는 녹색 형광을 나타내는 FDA로 염색된 살아있는 원형질체를 나타낸다.
Figure 1a shows the protoplast yield of seaweed spores according to the seawater pH in the composition of the present invention.
Figure 1b shows the protoplast yield of seaweed sporozoites according to the cellulase concentration change in the composition of the present invention.
Figure 1c shows the protoplast yield of seaweed sporozoites according to the concentration of alginate lyase in the composition of the present invention.
Figure 1d shows the protoplast yield of wakame spores according to the presence or absence of the addition of driselase to the composition of the present invention according to the osmolarity.
Figure 1e shows the protoplast yield of the seaweed sporophyte according to whether or not the chelate pretreatment was performed on the seaweed sporophyte of the present invention.
Figure 1f shows the protoplast yield of the seaweed sporophyte according to the culturing time of the seaweed sporophyte of the present invention.
Figure 1g shows the yield of protoplasts of seaweed sporophytes according to tissue sites of seaweed collected outdoors.
Figure 1h shows the protoplast yield of seaweed sporophytes according to the present invention and existing protocols.
Figure 2a shows the cell wall melted thallus after 2 hours after treatment with the composition of the present invention to the seaweed sporophyte.
Figure 2b shows the initial spherical protoplasts formed from the composition of the present invention.
Figure 2c shows protoplasts (epidermis (E), glandular cells (G), cortex (C)) formed from sporophytes.
Figure 2d shows protoplasts recognized as red by fluorescence microscopy.
Figure 2e shows live protoplasts stained with FDA showing green fluorescence.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 셀룰라아제 0.1 내지 5 w/v%, 알지네이트 라이아제 0.01 내지 1 w/v%를 포함하는 pH 5.0 내지 pH 7.0의 해수를 포함하는 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물을 제공할 수 있다.The present invention may provide a composition for preparing protoplasts of wakame spores containing seawater of pH 5.0 to pH 7.0 containing 0.1 to 5 w/v% of cellulase and 0.01 to 1 w/v% of alginate lyase.

"셀룰로오스(cellulose)"는 D-포도당 단위체들이 β(1→4)글리코사이드 결합으로 연결된 선형 사슬이 중첩된 격자형의 다당류를 의미하는 것으로, 녹색 식물, 많은 형태의 조류(algae) 및 난균류(oomycetes)의 1차 세포벽의 구조적 성분을 말한다."Cellulose" refers to a lattice-like polysaccharide in which linear chains of D-glucose units linked by β(1→4) glycosidic linkages are overlapping, and is used in green plants, many types of algae and oomycetes. Structural component of the primary cell wall of oomycetes.

"셀룰라아제(cellulase)"는 엑소글루카나아제, 엑소셀로비오하이드롤라아제, 엔도글루카나아제 또는 β-글루코시다아제와 같은, 셀룰로오스의 β(1→4)글리코사이드 결합의 가수분해 반응을 촉진하는 효소를 총칭한다. "Cellulase" is an exoglucanase, exocellobiohydrolase, endoglucanase or β-glucosidase that catalyzes the hydrolysis reaction of β(1→4) glycosidic linkages in cellulose. Enzymes that do

상기 셀룰라아제는 세포벽 성분인 셀룰로오스의 β(1→4)글리코사이드 결합을 분해할 수 있는 효소라면 그 유래는 제한되지 않으며, 예를 들어 Trichoderma sp. 유래의 셀룰라아제 (예컨대, Onozuka RS)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The origin of the cellulase is not limited as long as it is an enzyme capable of decomposing the β(1→4) glycoside bond of cellulose, which is a cell wall component, and, for example, Trichoderma sp. cellulase (eg, Onozuka RS) derived from, but is not limited thereto.

원형질체 수율을 높이기 위해 셀룰라아제의 농도를 조절할 수 있으며, 예를 들어 상기 셀룰라아제의 농도는 0.1 내지 5 w/v%, 0.2 내지 5 w/v%, 0.3 내지 5 w/v%, 0.4 내지 5 w/v%, 0.5 내지 5 w/v%, 0.1 내지 4 w/v%, 0.2 내지 4 w/v%, 0.3 내지 4 w/v%, 0.4 내지 4 w/v%, 0.5 내지 4 w/v%, 0.1 내지 3 w/v%, 0.2 내지 3 w/v%, 0.3 내지 3 w/v%, 0.4 내지 3 w/v%, 0.5 내지 3 w/v%, 0.1 내지 2 w/v%, 0.2 내지 2 w/v%, 0.3 내지 2 w/v%, 0.4 내지 2 w/v%, 또는 0.5 내지 2 w/v%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The concentration of cellulase can be adjusted to increase the protoplast yield, for example, the concentration of cellulase is 0.1 to 5 w / v%, 0.2 to 5 w / v%, 0.3 to 5 w / v%, 0.4 to 5 w / v% v%, 0.5 to 5 w/v%, 0.1 to 4 w/v%, 0.2 to 4 w/v%, 0.3 to 4 w/v%, 0.4 to 4 w/v%, 0.5 to 4 w/v% , 0.1 to 3 w/v%, 0.2 to 3 w/v%, 0.3 to 3 w/v%, 0.4 to 3 w/v%, 0.5 to 3 w/v%, 0.1 to 2 w/v%, 0.2 to 2 w/v%, 0.3 to 2 w/v%, 0.4 to 2 w/v%, or 0.5 to 2 w/v%, but is not limited thereto.

"알지네이트 라이아제(alginate lyase)"는 갈조류의 세포벽 성분인 알지네이트를 분해하는 효소를 의미하며, 알지네이트를 구성하는 만누론산과 글루론산의 글리코시드 결합을 절단하여 알지네이트를 분해한다. "Alginate lyase" means an enzyme that decomposes alginate, which is a cell wall component of brown algae, and decomposes alginate by cleaving the glycosidic bond between mannuronic acid and guluronic acid constituting alginate.

상기 알지네이트 라이아제는 갈조류의 세포벽 성분인 알지네이트를 분해하고자 사용되는 것으로서, 상용화된 알지네이트 라이아제 (예컨대, #A1603, Sigma Aldrich)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The alginate lyase is used to decompose alginate, which is a cell wall component of brown algae, and may be a commercially available alginate lyase (eg, #A1603, Sigma Aldrich), but is not limited thereto.

원형질체 수율을 높이기 위해 알지네이트 라이아제의 농도를 조절할 수 있으며, 예를 들어 상기 알지네이트 라이아제의 농도는 0.01 내지 1 w/v%, 0.02 내지 1 w/v%, 0.03 내지 1 w/v%, 0.04 내지 1 w/v%, 0.01 내지 0.09 w/v%, 0.02 내지 0.09 w/v%, 0.03 내지 0.09 w/v%, 0.04 내지 0.09 w/v%, 0.01 내지 0.08 w/v%, 0.02 내지 0.08 w/v%, 0.03 내지 0.08 w/v%, 0.04 내지 0.08 w/v%, 0.01 내지 0.07 w/v%, 0.02 내지 0.07 w/v%, 0.03 내지 0.07 w/v%, 0.04 내지 0.07 w/v%, 0.01 내지 0.06 w/v%, 0.02 내지 0.06 w/v%, 0.03 내지 0.06 w/v%, 0.04 내지 0.06 w/v%, 0.01 내지 0.05 w/v%, 0.02 내지 0.05 w/v% 0.03 내지 0.05 w/v%, 또는 0.04 내지 0.05 w/v%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In order to increase the protoplast yield, the concentration of alginate lyase can be adjusted. For example, the concentration of the alginate lyase is 0.01 to 1 w/v%, 0.02 to 1 w/v%, 0.03 to 1 w/v%, 0.04 to 1 w/v%, 0.01 to 0.09 w/v%, 0.02 to 0.09 w/v%, 0.03 to 0.09 w/v%, 0.04 to 0.09 w/v%, 0.01 to 0.08 w/v%, 0.02 to 0.08 w/v%, 0.03 to 0.08 w/v%, 0.04 to 0.08 w/v%, 0.01 to 0.07 w/v%, 0.02 to 0.07 w/v%, 0.03 to 0.07 w/v%, 0.04 to 0.07 w/v% v%, 0.01 to 0.06 w/v%, 0.02 to 0.06 w/v%, 0.03 to 0.06 w/v%, 0.04 to 0.06 w/v%, 0.01 to 0.05 w/v%, 0.02 to 0.05 w/v% It may be 0.03 to 0.05 w/v%, or 0.04 to 0.05 w/v%, but is not limited thereto.

"해수"는 해양 생물체를 기르거나 또는 해양 생물체 조직을 정상에 가까운 상태로 유지하기 위하여 사용하는, 염류를 포함한 용액을 의미한다. 상기 해수는 해수에 근사한 이온 조성, 삼투압 및 pH를 갖도록 조제된 인공 해수 또는 자연 해수를 포함한다. 상기 해수는 멸균 처리될 수 있다. "Seawater" means a solution containing salts used to grow marine organisms or to maintain marine organism tissues in a state close to normal. The seawater includes artificial seawater or natural seawater prepared to have an ionic composition, osmotic pressure, and pH close to seawater. The seawater may be sterilized.

상기 해수는 셀룰라아제 및 알지네이트 라이아제를 포함한다. 셀룰라아제 및 알지네이트 라이아제의 함량은 전술한 범위 내일 수 있다.The seawater contains cellulase and alginate lyase. The content of cellulase and alginate lyase may be within the aforementioned range.

해수는 pH 5.0 내지 pH 7.0, pH 5.0 내지 pH 6.7, pH 5.0 내지 pH 6.5, pH 5.0 내지 pH 6.0, pH 5.3 내지 pH 7.0, pH 5.3 내지 pH 6.7, pH 5.3 내지 pH 6.5, pH 5.3 내지 pH 6.0, pH 5.5 내지 pH 7.0, pH 5.5 내지 pH 6.7, pH 5.5 내지 pH 6.5, pH 5.5 내지 pH 6.0, pH 5.7 내지 pH 7.0, pH 5.7 내지 pH 6.7, pH 5.7 내지 pH 6.5, pH 5.7 내지 pH 6.0일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Seawater is pH 5.0 to pH 7.0, pH 5.0 to pH 6.7, pH 5.0 to pH 6.5, pH 5.0 to pH 6.0, pH 5.3 to pH 7.0, pH 5.3 to pH 6.7, pH 5.3 to pH 6.5, pH 5.3 to pH 6.0, pH 5.5 to pH 7.0, pH 5.5 to pH 6.7, pH 5.5 to pH 6.5, pH 5.5 to pH 6.0, pH 5.7 to pH 7.0, pH 5.7 to pH 6.7, pH 5.7 to pH 6.5, pH 5.7 to pH 6.0 , but is not limited thereto.

해수는 NaCl, MgCl2·6H2O, MgSO4, KCl, CaCl2·2H2O 등의 통상 해수에 포함되는 무기염류를 더 포함할 수 있다.Seawater may further include inorganic salts normally included in seawater, such as NaCl, MgCl 2 6H 2 O, MgSO 4 , KCl, and CaCl 2 2H 2 O.

해수는 버퍼를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 MES(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) 등을 사용할 수 있다.Seawater may further include a buffer. For example, MES (2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) or the like can be used.

본 발명의 조성물은 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물로서, 미역 포자체를 상기 조성물에 배양하여 원형질체를 제조하는데 사용될 수 있다.The composition of the present invention is a composition for producing protoplasts of seaweed spores, and can be used to prepare protoplasts by culturing seaweed spores in the composition.

"포자체"는 미역의 이형세대교번 생활사에서 포자를 형성하는 복상체 (2n) 개체를 말하고, 배우체는 배우자를 형성하는 단상체 (n) 개체를 말한다. 겨울~초여름 사이에 엽체에서 유주자를 방출하고 유주자가 배우체를 형성하며, 암수 배우체가 수정되고 발아하여 아포체를 형성하며 포자체로 자라난다."Spophyte" refers to a diploid (2n) individual that forms spores in the heterogeneous life cycle of seaweed, and gametophyte refers to a single (n) individual that forms a gamete. Between winter and early summer, zoospores are released from the thallus, and zoospores form gametophytes, and male and female gametophytes are fertilized, germinate, form spores, and grow into sporophytes.

"원형질체"는 세포벽이 완전히 또는 부분적으로 제거되었으며, 그의 지질 이중층 막이 노출된 식물세포를 의미한다. 상기 원형질체는 부분적으로 제거된 세포벽을 갖는 스페로플라스트(spheroplast)를 포함할 수 있다. 전형적으로, 원형질체는 세포 배양 또는 전체 식물로 재생하는 능력을 가진 세포벽이 없는 단리된 식물 세포를 말한다."Protoplast" means a plant cell from which the cell wall has been completely or partially removed and its lipid bilayer membrane is exposed. The protoplast may include a spheroplast having a partially removed cell wall. Typically, protoplasts refer to isolated plant cells without cell walls that have the ability to regenerate into cell cultures or whole plants.

배양 대상인 포자체로는 배우자체 식물을 교배하여 얻은 후 배지에서 일정 기간 일정 길이로 배양된 것을 사용할 수 있다. 여기서 배지는 PES(Provasoli Enriched Seawater)일 수 있다.Sporophytes to be cultured may be obtained by crossing gametophyte plants and then cultured in a medium for a certain period of time and for a certain length. Here, the medium may be PES (Provaoli Enriched Seawater).

상기 일정 기간은 예를 들어 1 내지 5개월, 1 내지 4개월, 1 내지 3개월, 1 내지 2개월, 2 내지 5개월, 2 내지 4개월, 2 내지 3개월, 3 내지 또는 5개월, 3 내지 4개월, 4 내지 5개월일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The period of time is, for example, 1 to 5 months, 1 to 4 months, 1 to 3 months, 1 to 2 months, 2 to 5 months, 2 to 4 months, 2 to 3 months, 3 to 5 months, 3 to 5 months It may be 4 months, 4 to 5 months, but is not limited thereto.

상기 일정 길이는 약 0.3 내지 1.5 cm, 0.3 내지 1.3 cm, 0.3 내지 1.0 cm, 0.3 내지 0.7 cm, 0.5 내지 1.5 cm, 0.5 내지 1.3 cm, 0.5 내지 1.0 cm, 0.5 내지 0.7 cm, 0.7 내지 1.5 cm, 0.7 내지 1.3 cm, 0.7 내지 1.0 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The predetermined length is about 0.3 to 1.5 cm, 0.3 to 1.3 cm, 0.3 to 1.0 cm, 0.3 to 0.7 cm, 0.5 to 1.5 cm, 0.5 to 1.3 cm, 0.5 to 1.0 cm, 0.5 to 0.7 cm, 0.7 to 1.5 cm, It may be 0.7 to 1.3 cm, 0.7 to 1.0 cm, but is not limited thereto.

포자체의 본 발명 조성물에서의 배양 시간은 예를 들면 2 내지 6시간, 2 내지 5시간, 2 내지 4시간, 2 내지 3시간, 3 내지 6시간, 3 내지 5시간, 3 내지 4시간, 4 내지 6시간, 4 내지 5시간일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The incubation time of the sporophyte in the composition of the present invention is, for example, 2 to 6 hours, 2 to 5 hours, 2 to 4 hours, 2 to 3 hours, 3 to 6 hours, 3 to 5 hours, 3 to 4 hours, 4 to 4 hours. It may be 6 hours, 4 to 5 hours, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 세절된 미역 포자체를 상기 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물 하에 배양하는 단계를 포함하는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for producing protoplasts of seaweed sporophytes comprising culturing the cut seaweed sporophytes in the composition for producing protoplasts of seaweed sporophytes.

"세절"은 해수에서 포자체의 세포벽 분해가 빠르게 일어나도록 포자체의 표면적을 넓이기 위한 다양한 분쇄 또는 절단 과정을 포함할 수 있고, 세절된 포자체의 크기는 2 내지 8 mm2, 4 내지 8 mm2, 6 내지 8 mm2, 2 내지 6 mm2, 4 내지 6 mm2일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다."Slicing" may include various grinding or cutting processes to increase the surface area of the sporophyte so that the cell wall degradation of the sporophyte occurs rapidly in seawater, and the size of the sporophyte is 2 to 8 mm 2 , 4 to 8 mm 2 , 6 to 8 mm 2 , 2 to 6 mm 2 , 4 to 6 mm 2 , but is not limited thereto.

상기 세절된 미역 포자체를 상기 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물 하에 배양한다.The chopped seaweed sporophyte is cultured under the composition for preparing the protoplast of the seaweed sporophyte.

세절된 미역 포자체를 배양하는 "배양 시간"은 2 내지 6시간, 2 내지 5시간, 2 내지 4시간, 2 내지 3시간, 3 내지 6시간, 3 내지 5시간, 3 내지 4시간, 4 내지 6시간, 4 내지 5시간일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The "incubation time" for culturing the cut seaweed sporophytes is 2 to 6 hours, 2 to 5 hours, 2 to 4 hours, 2 to 3 hours, 3 to 6 hours, 3 to 5 hours, 3 to 4 hours, 4 to 6 hours time, but may be 4 to 5 hours, but is not limited thereto.

세절된 미역 포자체를 배양하는 해수의 "온도"는 예를 들어 18 내지 22℃, 18 내지 21℃, 18 내지 20℃, 18 내지 19℃, 19 내지 22℃, 19 내지 21℃, 19 내지 20℃, 20 내지 22℃, 21 내지 22℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "temperature" of seawater for culturing the cut seaweed sporophytes is, for example, 18 to 22 ° C, 18 to 21 ° C, 18 to 20 ° C, 18 to 19 ° C, 19 to 22 ° C, 19 to 21 ° C, 19 to 20 ° C , 20 to 22 ℃, may be 21 to 22 ℃, but is not limited thereto.

배양은 예를 들면 진탕배양기에서 배양하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Culturing may be, for example, culturing in a shaking incubator, but is not limited thereto.

본 발명의 방법은 킬레이트를 처리하지 않은 미역의 포자체를 사용할 수 있다. 통상 미역 포자체의 원형질체 제조 방법은 그 수율 확보를 위해 포자체를 칼슘 킬레이트 등의 킬레이트로 전처리한 후, 그러한 포자체로 원형질체를 제조하게 되는데, 본 발명의 방법은 그러한 킬레이트 전처리 없이도 높은 수율로 원형질체를 제조할 수 있다.In the method of the present invention, spores of wakame that are not treated with a chelate may be used. In general, in the method for producing protoplasts of seaweed sporophytes, protoplasts are prepared with such sporophytes after pre-treating the sporophytes with a chelate such as calcium chelate to secure the yield. The method of the present invention can produce protoplasts in high yield without such chelate pretreatment can

본 발명의 방법은 배우자체 식물을 교배하여 포자체를 얻고 배지에서 일정 기간 동안 일정 길이의 포자체로 배양하여 상기 포자체를 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of the present invention may further include the step of crossing gametophyte plants to obtain sporophytes and culturing them in a medium for a certain period of time to obtain said sporophytes.

상기 배지는 프리바솔리 농축 해수 (Provasoli Enriched Seawater, PES)를 포함할 수 있다.The medium may include Provaoli Enriched Seawater (PES).

상기 배지에서 일정 길이의 포자체로 배양하는 "배양 기간"은 예를 들어 1 내지 5개월, 1 내지 4개월, 1 내지 3개월, 1 내지 2개월, 2 내지 5개월, 2 내지 4개월, 2 내지 3개월, 3 내지 또는 5개월, 3 내지 4개월, 4 내지 5개월일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The "cultivation period" of culturing the spores of a certain length in the medium is, for example, 1 to 5 months, 1 to 4 months, 1 to 3 months, 1 to 2 months, 2 to 5 months, 2 to 4 months, 2 to 4 months. It may be 3 months, 3 to 5 months, 3 to 4 months, 4 to 5 months, but is not limited thereto.

상기 배양 기간 동안 자라나는 포자체의 "길이"는 약 0.3 내지 1.5 cm, 0.3 내지 1.3 cm, 0.3 내지 1.0 cm, 0.3 내지 0.7 cm, 0.5 내지 1.5 cm, 0.5 내지 1.3 cm, 0.5 내지 1.0 cm, 0.5 내지 0.7 cm, 0.7 내지 1.5 cm, 0.7 내지 1.3 cm, 0.7 내지 1.0 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The "length" of the sporophytes growing during the incubation period is about 0.3 to 1.5 cm, 0.3 to 1.3 cm, 0.3 to 1.0 cm, 0.3 to 0.7 cm, 0.5 to 1.5 cm, 0.5 to 1.3 cm, 0.5 to 1.0 cm, 0.5 to 0.7 cm. cm, 0.7 to 1.5 cm, 0.7 to 1.3 cm, and 0.7 to 1.0 cm, but is not limited thereto.

본 발명은 상기 일정 길이로 자라난 포자체를 세절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 포자체의 세절 전 또는 세절 후에 헛뿌리(rhizoidal) 부위를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention may further include the step of cutting the sporophyte grown to the predetermined length. In addition, the present invention may include a step of removing the rhizoidal portion before or after mincing the sporophyte.

본 발명은 세절된 포자체를 본 발명에 따른 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물 하에 진탕배양기에서 일정 시간 배양하는 단계를 포함하며, 이때 미역 포자체의 원형질체 수율을 높이기 위해 해수의 pH, 해수의 온도, 빛 조건을 적절히 달리 설정할 수 있다. The present invention includes the step of incubating the cut sporophytes in a shaking incubator under the composition for producing protoplasts of seaweed sporophytes according to the present invention. It can be set differently as appropriate.

본 발명의 명세서에서 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.In the specification of the present invention, when it is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components unless otherwise stated.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for explaining the present invention in more detail, and the present invention is not limited thereby.

실시예 1. 미역의 포자체 확보Example 1. Securing the spores of seaweed

본 발명에서 사용된 미역(Undaria pinnatifida)은 조선대학교 해양갈조식물자원기탁등록보존기관에서 분양받아 배양하였다 (자원고유번호: MBRB0049TC17136 및 MBRB0049TC17223). Seaweed ( Undaria pinnatifida ) used in the present invention was distributed and cultured at the Marine Brown Algae Plant Resources Deposit Registration and Preservation Institute of Chosun University (Resource ID Numbers: MBRB0049TC17136 and MBRB0049TC17223).

본 발명에서 사용된 미역 포자체는 흑산도와 진도의 배우자체 식물을 교배하여 얻은 포자체이다. 교배하여 얻은 포자체를 16℃, 프로바솔리 농축 해수 (Provasoli Enriched Seawater: PES)에서 2 내지 3개월 동안 배양 (1차 배양)하여 0.5 내지 1 cm 길이의 포자체를 얻었다. The seaweed sporophyte used in the present invention is a sporophyte obtained by crossing gametophyte plants of Heuksando and Jindo. Sporophytes obtained by crossing were cultured (primary culture) in Provasoli Enriched Seawater (PES) at 16° C. for 2 to 3 months to obtain sporophytes having a length of 0.5 to 1 cm.

1차 배양으로 얻은 0.5 내지 1 cm 길이의 포자체를 멸균 해수로 3번 헹군 다음, 깨끗한 면도날을 이용하여 상기 포자체를 4-6 mm2로 절단하였다. 이때 헛뿌리(rhizoidal) 부위는 원형질체 수확량이 낮기 때문에 폐기하였다. The sporophyte with a length of 0.5 to 1 cm obtained by primary culture was rinsed three times with sterile seawater, and then the sporophyte was cut into 4-6 mm 2 using a clean razor blade. At this time, the rhizoidal part was discarded because the protoplast yield was low.

실시예 2. 멸균 인공 해수의 제조Example 2. Preparation of sterile artificial seawater

본 발명에서 사용한 멸균 인공 해수의 조성은 하기 표 1과 같다. The composition of sterilized artificial seawater used in the present invention is shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

실시예 3. 미역 포자체로부터 원형질체 제조 Example 3. Preparation of protoplasts from seaweed sporophytes

멸균 인공 해수에 상용효소인 1 w/v% 셀룰라아제 (Onozuka RS) 및 0.04 w/v% 알지네이트 라이아제 (Sigma Aldrich)를 첨가하였다. 상기 상용효소를 포함한 멸균 인공 해수 5 mL에 세절된 미역 포자체 조각 300 mg을 넣고, 암조건, pH 6.0, 20℃에서 2 내지 4시간 동안 진탕배양기에서 70 rpm으로 배양 (2차 배양)하였다. 2시간 후 미역 포자체는 완전히 분해되어 원형질체를 형성하였다.Commercially available enzymes, 1 w/v% cellulase (Onozuka RS) and 0.04 w/v% alginate lyase (Sigma Aldrich) were added to sterile artificial seawater. 300 mg of shredded seaweed sporophyte pieces were added to 5 mL of sterilized artificial seawater containing the commercial enzyme, and cultured (secondary culture) in a shaker at 70 rpm for 2 to 4 hours at pH 6.0 and 20 ° C under dark conditions. After 2 hours, the seaweed sporophytes were completely decomposed to form protoplasts.

실시예 4. 원형질체의 정제 및 원형질체의 수율 계산Example 4. Purification of protoplasts and calculation of protoplast yield

원형질체는 25 μm 나일론 메시를 사용하여 여과하고 여과액을 15 mL 무균 원뿔형 튜브에 받아 10분간 100Хg에서 원심분리를 하였다. 총 3회 원심분리를 한 후, 상등액을 제거하고 펠릿(원형질체)을 염화마그네슘 130 mM과 염화칼륨 160 mM을 포함한 멸균 인공 해수로 세척하여 정제한 다음, 이어서 원형질체를 1 mL 배양액에서 최종적으로 유지시켰다. 본 발명에서 최종 원형질체 수율은 혈구계를 사용하여 다음과 같이 계산되었다:The protoplasts were filtered using a 25 μm nylon mesh, and the filtrate was received in a 15 mL sterile conical tube and centrifuged at 100 g for 10 minutes. After centrifugation a total of three times, the supernatant was removed, and the pellet (protoplast) was washed and purified with sterile artificial seawater containing 130 mM magnesium chloride and 160 mM potassium chloride, and then the protoplast was finally maintained in 1 mL culture medium. In the present invention, the final protoplast yield was calculated using a hemocytometer as follows:

[수학식 1][Equation 1]

원형질체 수율 (protoplasts/g fresh weight) = {원형질체 농도 (protoplasts/mL)* 원형질체 용액의 부피(mL)} / 샘플무게 (fresh weight of samples) (g)Protoplast yield (protoplasts/g fresh weight) = {protoplast concentration (protoplasts/mL) * volume of protoplast solution (mL)} / fresh weight of samples (g)

실시예 3에 따라 수확된 원형질체 양은 2-4 x 107 protoplasts/g이었다 (표 2). The amount of protoplasts harvested according to Example 3 was 2-4 x 10 7 protoplasts/g (Table 2).

[표 2][Table 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

실시예 5. 원형질체 수율에 영향을 미치는 다양한 조건 평가Example 5. Evaluation of various conditions affecting protoplast yield

5-1. 해수 pH에 따른 원형질체 수율 비교5-1. Comparison of protoplast yield according to seawater pH

해수 pH가 미역 포자체의 원형질체 수율에 미치는 영향을 연구하였다. 해수의 pH를 각각 pH 5.5, pH 6.0, pH 6.5, pH 7.0 또는 pH 7.5로 달리하였다. 해수의 pH를 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4에 따라 동일한 조건으로 실험하였다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다.The effect of seawater pH on the protoplast yield of wakame sporophytes was studied. The pH of seawater was changed to pH 5.5, pH 6.0, pH 6.5, pH 7.0 or pH 7.5, respectively. Experiments were performed under the same conditions as in Examples 1 to 4 except for changing the pH of seawater. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

해수 pH 6.0에서 미역 포자체로부터 원형질체 수율이 가장 높게 나타났다 (도 1a).In seawater pH 6.0, the yield of protoplasts from wakame sporophytes was the highest (Fig. 1a).

5-2. 셀룰라아제 농도에 따른 원형질체 수율 비교5-2. Comparison of protoplast yield according to cellulase concentration

셀룰라아제 (Onozuka RS)의 농도가 미역 포자체의 원형질체 수율에 미치는 영향을 연구하였다. 인공해수 5 ml에 포함되는 셀룰라아제 (Onozuka RS)의 농도를 각각 0 w/v%, 1 w/v%, 2 w/v%, 3 w/v%로 하였다. 셀룰라아제의 농도를 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4에 따라 동일한 조건으로 실험하였다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다. The effect of the concentration of cellulase (Onozuka RS) on the protoplast yield of wakame sporophytes was studied. The concentration of cellulase (Onozuka RS) contained in 5 ml of artificial seawater was 0 w/v%, 1 w/v%, 2 w/v%, and 3 w/v%, respectively. Experiments were performed under the same conditions as in Examples 1 to 4 except for changing the concentration of cellulase. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

셀룰라아제의 농도 1 w/v%에서 미역 포자체로부터 원형질체 수율이 가장 높게 나타났다 (도 1b).The highest yield of protoplasts was obtained from seaweed sporozoites at a cellulase concentration of 1 w/v% (FIG. 1b).

5-3. 알지네이트 라이아제 농도에 따른 원형질체 수율 비교5-3. Comparison of protoplast yield according to alginate lyase concentration

알지네이트 라이아제 (Sigma Aldrich)의 농도가 미역 포자체의 원형질체 수율에 미치는 영향을 연구하였다. 인공해수 5 ml에 포함되는 알지네이트 라이아제의 농도를 각각 0 w/v%, 0.02 w/v%, 0.04 w/v%, 0.06 w/v%으로 하였다. 알지네이트 라이아제의 농도를 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4에 따라 동일한 조건으로 실험하였다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다. The effect of the concentration of alginate lyase (Sigma Aldrich) on the protoplast yield of seaweed sporophytes was studied. The concentration of alginate lyase contained in 5 ml of artificial seawater was 0 w/v%, 0.02 w/v%, 0.04 w/v%, and 0.06 w/v%, respectively. Experiments were performed under the same conditions as in Examples 1 to 4 except for changing the concentration of alginate lyase. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

알지네이트 라이아제 0.06 w/v%에서 미역 포자체로부터 원형질체 수율이 높게 나타났다 (도 1c).At 0.06 w/v% of alginate lyase, the yield of protoplasts from seaweed sporophytes was high (Fig. 1c).

5-4. 드리셀라제 첨가 및 삼투압에 따른 원형질체 수율 비교5-4. Comparison of protoplast yield according to Dricellase addition and osmotic pressure

드리셀라제 첨가 및 삼투압이 미역 포자체의 원형질체 수율에 미치는 영향을 연구하였다. 인공 해수의 각 성분 비율을 동일하게 유지하면서 인공 해수의 성분 농도를 증가시켜 증가된 삼투압을 갖는 인공 해수를 제조하였다 (표 3). 이때 인공 해수는 1 w/v% 셀룰라아제 (Onozuka RS) 및 0.04 w/v% 알지네이트 라이아제를 포함하였다. 실시예 1에서와 같이 1차 배양된 0.5 내지 1 cm 길이의 포자체를 4 mm2로 절단하였다. 세절된 포자체를 정상 삼투압 (1Х = 1570 mOsm/L H2O) 및 증가된 삼투압 (1.6Х = 2512 mOsm/L H2O)의 인공 해수에서 각각 배양 (2차 배양)하였다. 추가로, 각각 인공 해수에 드리셀라제를 첨가하여 동일하게 실험하였다. 2차 배양은 암조건, pH 6.0, 20℃에서 6시간 동안 이루어졌다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다.The effect of dricellase addition and osmotic pressure on the protoplast yield of wakame sporophytes was studied. Artificial seawater having an increased osmotic pressure was prepared by increasing the concentration of the components of the artificial seawater while maintaining the same ratio of each component of the artificial seawater (Table 3). At this time, the artificial seawater contained 1 w/v% cellulase (Onozuka RS) and 0.04 w/v% alginate lyase. As in Example 1, the primary cultured 0.5 to 1 cm long sporophyte was cut into 4 mm 2 . The chopped sporophytes were cultured (secondary culture) in artificial seawater with normal osmotic pressure (1Х = 1570 mOsm/LH 2 O) and increased osmotic pressure (1.6Х = 2512 mOsm/LH 2 O), respectively. In addition, the same experiment was conducted by adding driselase to each artificial seawater. The secondary culture was performed for 6 hours under dark conditions, pH 6.0, and 20°C. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

[표 3][Table 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

a 정상 삼투압 (1x) = 1570 mOsm/L H2O; b 증가된 삼투압 (1.6x) = 2512 mOsm/L H2Oa normal osmotic pressure (1x) = 1570 mOsm/LH 2 O; b Increased osmotic pressure (1.6x) = 2512 mOsm/LH 2 O

미역 포자체의 원형질체 제조를 위해 셀룰라아제와 알지네이트 라이아제 이외에 드리셀라제가 필요하지 않음을 보여주었고, 증가된 삼투압 (1.6x)의 해수에서 보다 정상 삼투압 (1x)의 해수에서 더 많은 세포벽 분해가 일어났다.It was shown that no driselase other than cellulase and alginate lyase are required for the production of protoplasts of wakame sporophytes, and more cell wall degradation occurred in normal osmotic (1x) seawater than in increased osmotic (1.6x) seawater.

5-5. 킬레이트 전처리 비교5-5. Comparison of chelation pretreatment

킬레이트 전처리가 미역 포자체의 원형질체 수율에 미치는 영향을 연구하였다. 실시예 1에서와 같이 1차 배양된 0.5 내지 1 cm 길이의 포자체를 4 mm2로 절단하였다. 하기 표 4와 같은 조성의 칼슘 킬레이트 용액에 20분 동안 세절된 포자체를 배양하였다. 이어서 1 w/v% 셀룰라아제 (Onozuka RS) 및 0.04 w/v% 알지네이트 라이아제를 포함하는 인공 해수에서 2차 배양하였다. 2차 배양은 암조건, pH 6.0, 20℃에서 6시간 동안 이루어졌다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다.The effect of chelation pretreatment on the protoplast yield of wakame sporophytes was studied. As in Example 1, the primary cultured 0.5 to 1 cm long sporophyte was cut into 4 mm 2 . The cut sporophytes were cultured in a calcium chelate solution having the composition shown in Table 4 below for 20 minutes. Subsequently, the culture was subcultured in artificial seawater containing 1 w/v% cellulase (Onozuka RS) and 0.04 w/v% alginate lyase. The secondary culture was performed for 6 hours under dark conditions, pH 6.0, and 20°C. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

[표 4][Table 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

본 발명은 미역 포자체로부터 원형질체 제조 시 칼슘 킬레이트 전처리가 필요하지 않다는 것을 보여주었다 (도 1e).The present invention showed that pretreatment with calcium chelate was not required in preparing protoplasts from seaweed sporozoites (Fig. 1e).

5-6. 배양 시간에 따른 원형질체 수율 비교5-6. Comparison of protoplast yield according to incubation time

배양 시간이 미역 포자체의 원형질체 수율에 미치는 영향을 연구하였다. 2차 배양 시 진탕배양기에서 70 rpm으로 배양 시간을 각각 1시간, 2시간, 4시간 또는 6시간으로 달리 설정하였다. 배양시간을 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4에 따라 동일한 조건으로 실험하였다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다. The effect of incubation time on the yield of protoplasts of seaweed sporophytes was studied. In the secondary culture, the incubation time was set to 1 hour, 2 hours, 4 hours or 6 hours, respectively, at 70 rpm in a shaking incubator. Experiments were performed under the same conditions as in Examples 1 to 4 except for changing the incubation time. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

본 발명은 진탕배양기에서 70 rpm으로 2 내지 4시간 동안 배양 시 미역 포자체로부터 원형질체 수율이 가장 높게 나타났다 (도 1f).The present invention showed the highest protoplast yield from seaweed sporozoites when cultured for 2 to 4 hours at 70 rpm in a shaking incubator (FIG. 1f).

5-7. 조직 부위에 따른 원형질체 수율 비교5-7. Comparison of protoplast yield according to tissue site

미역 엽체의 부위에 따른 미역 포자체의 원형질체 수율을 비교하기 위해, 2018년 4월 14일 진도에서 미역 길이 20 cm의 포자체를 채집하였다. 착생식물(epiphytes)이 없는 지역을 선택하여 멸균 해수에서 10번 헹구었다. 헛뿌리, 줄기, 기저분열조직(basal meristem) 및 원위 엽신(distal blade)을 깨끗한 면도날을 이용하여 4-6 mm2로 절단한 후, 1 w/v% 셀룰라아제 (Onozuka RS) 및 0.04 w/v% 알지네이트 라이아제를 포함하는 인공 해수에서 암조건, pH 6.0, 20℃에서 6시간 동안 배양하였다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다. In order to compare the protoplast yield of seaweed sporophytes according to the parts of seaweed thallus, 20 cm long seaweed sporophytes were collected in Jindo on April 14, 2018. Areas free from epiphytes were selected and rinsed 10 times in sterile seawater. Henroot, stem, basal meristem and distal blade were cut into 4-6 mm 2 using a clean razor blade, and then treated with 1 w/v% cellulase (Onozuka RS) and 0.04 w/v% Incubated in artificial seawater containing alginate lyase under dark conditions, pH 6.0, at 20 ° C for 6 hours. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

미역 포자체의 기저분열조직에서 가장 높은 원형질체 수율을 보였다 (도 1g).The basal meristem of the seaweed sporophyte showed the highest protoplast yield (Fig. 1g).

5-8. 프로토콜의 원형질체 수율 비교5-8. Comparison of protoplast yields of protocols

1) 본 발명의 실시예 3에서와 같이 상용효소인 1 w/v% 셀룰라아제 (Onozuka RS) 및 0.04 w/v% 알지네이트 라이아제 (Sigma Aldrich)를 사용하여 배양한 경우, 2) 본 발명의 실시예 3에서 효소만 다르게 하여, 즉 4 w/v% 셀룰라아제 (Onozuka RS) 및 2 w/v% 마세로자임 (R-10)을 사용하여 배양한 경우, 3) 킬레이트 전처리를 한 세절된 포자체를, 효소를 포함하지 않는 멸균 인공 해수에서 배양한 경우의 원형질체 수율을 비교하였다. 원형질체 제조는 동시에 수행되었고, 효소의 종류 및 사용여부를 제외하고는 실시예 1 내지 4에 따라 동일한 조건으로 실험하였다. 혈구계를 사용하여 원형질체 수율을 계산하고, 단위 (protoplasts/g fresh weight)로 표시하였다. 1) As in Example 3 of the present invention, when cultured using commercial enzymes, 1 w / v% cellulase (Onozuka RS) and 0.04 w / v% alginate lyase (Sigma Aldrich), 2) Implementation of the present invention In Example 3, only the enzymes were different, that is, when cultured using 4 w/v% cellulase (Onozuka RS) and 2 w/v% macerozyme (R-10), 3) chelate pretreatment, the chopped sporophyte , Protoplast yields were compared when cultured in sterile artificial seawater containing no enzymes. Protoplast production was performed at the same time, and experiments were performed under the same conditions as in Examples 1 to 4 except for the type and use of enzymes. The protoplast yield was calculated using a hemacytometer and expressed in units (protoplasts/g fresh weight).

본 발명이 기존의 연구들보다 더욱 높은 원형질체 수율을 보였다 (도 1h).The present invention showed a higher protoplast yield than previous studies (Fig. 1h).

실시예 6. 원형질체 사용가능성 및 세포벽 제거 평가Example 6. Evaluation of protoplast usability and cell wall removal

형광 자극을 위해 외부 광원 (라이카 EL6000)을 장착하고 방출 필터 (470/40 nm)와 억제 필터 (515 nm)를 장착한 역전현미경 (Leica DMI8, 독일)을 사용하여 붉은 엽록소 자동 형광에 의해 원형질체의 생존 가능성을 평가하였다.Protoplasts were analyzed by red chlorophyll autofluorescence using an inverted microscope (Leica DMI8, Germany) equipped with an external light source (Leica EL6000) for fluorescence excitation and equipped with emission filters (470/40 nm) and suppression filters (515 nm). Viability was assessed.

원형질체를 0.01 %의 칼코플루오린화이트(calcofluor white) M2R(USA Sigma Aldrich) 형광염색액으로 염색하고 도립 현미경에 장착한 Leica DMI8으로 확인하였다. The protoplasts were stained with 0.01% calcofluor white M2R (USA Sigma Aldrich) fluorescent staining solution and examined using a Leica DMI8 equipped with an inverted microscope.

원형질체 생존성은 2.4 μM 디아세테이트 (FDA; Sigma, USA) 형광염색액으로 추가로 확인되었으며, 방출 필터 (540/46 nm)와 억제 필터 (590 nm)를 장착한 역전현미경 (Leica DMi8, 독일)으로 관찰되었다. 최소 100개의 원형질체 샘플로 원형질체의 생존가능성 (%) 및 세포벽 제거 비율 (%)을 계산하였다. Protoplast viability was further confirmed with a 2.4 μM diacetate (FDA; Sigma, USA) fluorescent staining solution, and an inverted microscope (Leica DMi8, Germany) equipped with an emission filter (540/46 nm) and a suppression filter (590 nm). Observed. Protoplast viability (%) and cell wall removal rate (%) were calculated with a minimum of 100 protoplast samples.

도 2d 및 도 2e는 각각 FDA 얼룩으로 인해 엽록소의 붉은 엽록소 자동 형광과 녹색 형광을 가진 생존 원형질체(true protoplast)를 보여준다. 생존 원형질체는 청색형광인 칼코플루오르 형광염색액으로 염색되지 않았다. 갓 분리된 원형질체의 생존가능성은 붉은 엽록소 자동 형광에서 98 내지 100 %, FDA 얼룩에서 약 65 %이었다. 세포벽 제거 비율은 99 내지 100 %이었다. Figures 2d and 2e show viable protoplasts with red chlorophyll auto-fluorescence and green fluorescence due to FDA staining, respectively. The viable protoplasts were not stained with blue fluorescent Calcofluor staining solution. The viability of freshly isolated protoplasts ranged from 98 to 100% for red chlorophyll autofluorescence and about 65% for FDA staining. Cell wall removal rates ranged from 99 to 100%.

Claims (7)

셀룰라아제 0.1 내지 5 w/v%, 알지네이트 라이아제 0.01 내지 1 w/v%를 포함하는 pH 5.0 내지 pH 7.0의 해수를 포함하는 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물.
0.1 to 5 w / v% cellulase, 0.01 to 1 w / v% alginate lyase, pH 5.0 to pH 7.0 seawater containing a composition for producing protoplasts of seaweed sporozoites.
청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 셀룰라아제 0.5 내지 2 w/v%, 알지네이트 라이아제 0.04 내지 0.08 w/v%를 포함하는 pH 5.5 내지 pH 6.0의 해수를 포함하는 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물.
The method according to claim 1, wherein the composition is cellulase 0.5 to 2 w / v%, alginate lyase 0.04 to 0.08 w / v% pH 5.5 to pH 6.0 seawater containing the protoplast preparation composition of seaweed sporozoites.
청구항 1에 있어서, 상기 포자체는 1 내지 5개월 배양된 포자체인 미역 포자체의 원형질체 제조용 조성물.
The composition of claim 1, wherein the sporophyte is a sporozoite cultured for 1 to 5 months.
세절된 미역 포자체를 청구항 1 또는 2의 조성물 하에 배양하는 단계를 포함하는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.
A method for producing protoplasts of seaweed sporophytes comprising the step of culturing the shredded seaweed sporozoites under the composition of claim 1 or 2.
청구항 4에 있어서, 상기 배양은 2 내지 6시간 수행되는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein the culturing is performed for 2 to 6 hours.
청구항 4에 있어서, 1 내지 5개월 배양된 포자체를 세절하여 상기 세절된 포자체를 얻는 단계를 더 포함하는 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.
The method for producing protoplasts of seaweed sporophytes according to claim 4, further comprising the step of obtaining the chopped sporophytes by cutting sporophytes cultured for 1 to 5 months.
청구항 4에 있어서, 상기 포자체는 킬레이트 처리되지 않은 것인 미역 포자체의 원형질체의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein the sporophyte is not chelated.
KR1020210081855A 2021-06-23 2021-06-23 Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte KR20220170686A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210081855A KR20220170686A (en) 2021-06-23 2021-06-23 Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210081855A KR20220170686A (en) 2021-06-23 2021-06-23 Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220170686A true KR20220170686A (en) 2022-12-30

Family

ID=84538612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210081855A KR20220170686A (en) 2021-06-23 2021-06-23 Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220170686A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101594950B1 (en) 2015-04-20 2016-02-18 대한민국 Mass culture and seeding apparatus for free-living gametophyte of Brown seaweed

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101594950B1 (en) 2015-04-20 2016-02-18 대한민국 Mass culture and seeding apparatus for free-living gametophyte of Brown seaweed

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. The life history of Chondrus crispus in culture
CN109757373A (en) A kind of Jing Banxia quick breeding method for tissue culture
Zhou et al. An orthogonal design for optimization of growth conditions for all life history stages of Gracilariopsis lemaneiformis (Rhodophyta)
CN102783415B (en) Method for conservation in vitro of cassava germplasm resources with stability and high efficiency
CN104920201A (en) Laminaria germplasm storing method and laminaria germplasm seedling cultivating method
Lafontaine et al. Production and regeneration of protoplasts from Grateloupia turuturu Yamada (Rhodophyta)
Avila-Peltroche et al. An improved protocol for protoplast production, culture, and whole plant regeneration of the commercial brown seaweed Undaria pinnatifida
Chen et al. Protoplast production from Porphyra linearis using a simplified agarase procedure capable of commercial application
Benet et al. Protoplast regeneration from gametophytes and sporophytes of some species in the order Laminariales (Phaeophyceae)
Huddy et al. Protoplast isolation optimization and regeneration of cell wall in Gracilaria gracilis (Gracilariales, Rhodophyta)
CN105132354A (en) Extraction method of gracilaria blodgettii protoplast
Salvador et al. Isolation of protoplasts from tissue fragments of Philippine cultivars of Kappaphycus alvarezii (Solieriaceae, Rhodophyta)
KR20220170686A (en) Composition for preparing of protoplasts from Undaria pinnatifida sporophyte
Chen Development of protoplasts from holdfasts and vegetative thalli of Monostroma latissimum (Chlorophyta, Monostromatacae) for algal seed stock
US20080083160A1 (en) Compositions of enriched seaweeds in land-based sea water ponds
JPH0434395B2 (en)
Chen et al. Isolation and callus formation of Gracilariopsis bailiniae (Gracilariales, Rhodophyta) protoplasts
CN1287657C (en) Improved porphyra haitanensis variety selection and cultivation method
CN110810249B (en) Culture medium for promoting elongation of oriental blueberry cluster buds as well as preparation method and application of culture medium
JP2866772B2 (en) How to grow edible mushrooms
Bodian et al. Evaluation of the in vitro methods for micropropagation of Chondracanthus acicularis (Roth) Fredericq (Gigartinales, Rhodophyta): tissue culture and production of protoplasts
KR101905677B1 (en) Organic liquid fertilizer for promoting growth of Gastrodia elata
Zhang et al. Studies on the isolation and culture of protoplasts from Kappaphycus alvarezii
Wang et al. A comparison of different Gracilariopsis lemaneiformis (Rhodophyta) parts in biochemical characteristics, protoplast formation and regeneration
Gross Preparation of protoplasts from the carrageenophyte Gigartina corymbifera (Kütz.) J. Ag.(Rhodophyta)

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal