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本研究においては、イチゴ培養細胞によるアントシアニンの生産において、細胞集団内の色素蓄積量のバラツキを定量化する手法を確立し、その原因を考察することを目的とした。その結果を踏まえて、細胞選抜と酵素遺伝子の増強による生産性向上の可能性について明らかにすることを目指した。具体的には、保護培養の手法を用いて顕微鏡下で培養し、個々の細胞の増殖と色素蓄積の挙動を画像処理により定量的に測定する手法の開発を行った。このことにより、定量的なモデル化が可能となる。さらに、色素合成系の酵素遺伝子の導入がこのバラツキにどのような影響を与えるかの検討を行うために、遺伝子の変異や特異的発現を連続培養した細胞を用いて特定する手法を試みた。
1)イチゴ培養細胞の色素生産プロファイルの定量化
イチゴ培養細胞の個々の細胞ごとの色素生産能力のプロファイルを画像処理装置を用いて定量化する方法の開発を行い、再現性のある実用的な手法であることを実証した。まず、遊離細胞に対して酵素処理後の単細胞に近い細胞塊を用いる方法で、定量性の確認をおこなった後、ゲル上でのモノセルカルチャー系に対しても同様の定量化が可能であることを示した。
2)イチゴ培養細胞の色素生産能力の遺伝的改変
前駆体としてのフェニルアラニンの培地への添加の有効性を検証し、その取り込み挙動から律速酵素としてCHSが示唆されため、CHS遺伝子の導入を試みた。アントシアニン生産変異株の遺伝的解析を目的に、連続培養系での色素生産条件の検討を行った。変異株で特異的に高発現している遺伝子の分離・同定を、連続培養とsDNAサブトラクションを組み合わせた新しい手法により試みた。
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