有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K07715
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 中川 洋史 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (30362081)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 酵母 / 過酸化水素 / 変異株 / マルチストレス耐性 / 遺伝学

研究実績の概要

本研究は、遺伝子操作技術を全く使用すること無く、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母株を効率的に育種する方法を開発することを目的としている。平成29年度は、実用酵母株のモデルとして遺伝学的解析の容易な実験室酵母株を使用して、本研究室で開発した致死的濃度過酸化水素法により自然発生的に生じるマルチストレス耐性変異株の分離を行い、得られたマルチストレス耐性変異株について遺伝学的解析を進めた。具体的には、野生型株である実験室酵母株をYPDA液体培地にて培養後、変異処理を行うことなく10 mMの過酸化水素を含有するYPDA平板培地にプレーティングし、生育コロニーの分離および純化後、スポット試験を行うことにより過酸化水素耐性変異株を2株取得した。これらの株について優性劣性試験を行った結果、2株とも過酸化水素に対して優性のストレス耐性変異遺伝子を有していることが明らかになった。そこで、これらの株のマルチストレス耐性能を検討するために、高糖濃度、乾燥、高温、冷凍等に対するストレス耐性をスポット試験により調べた。その結果、取得した2株はいずれもマルチストレス耐性を示し、うち1株は高糖濃度、乾燥、高温、冷凍に対して優性のストレス耐性変異遺伝子を有していることが明らかになった。そこで、当該変異株と野生型株との二倍体を用いて四分子解析を行い、さらに、次世代シーケンス技術と酵母遺伝学の融合によるマルチストレス耐性変異遺伝子の候補の同定に向けて、マルチストレス耐性を示す四分子分離体株から染色体DNAの調製を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究室において開発した致死的濃度過酸化水素法を用いることで、変異処理を行うこと無く、実験室酵母から自然発生的に生じるマルチストレス耐性変異株を2株取得できた。これらの株のマルチストレス耐性変異遺伝子を次年度以降に同定することで、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発に必要な、実用酵母から致死的濃度過酸化水素法等により取得されるマルチストレス耐性変異株の原因変異遺伝子を同定するための知見が得られると考えられるため。

今後の研究の推進方策

実験室酵母からの致死的濃度過酸化水素法等によるマルチストレス耐性変異株の分離および解析を引き続き行う。さらに、遺伝学的解析が完了したマルチストレス耐性変異株については、次世代シーケンス技術と酵母遺伝学の融合によりマルチストレス耐性変異遺伝子の候補を同定する。続いて、野生型株の野生型遺伝子を同定した変異遺伝子で置換した株を構築し、マルチストレス耐性能を評価することで、当該変異遺伝子がマルチストレス耐性変異遺伝子であることを証明する。その後、得られた知見を用いて、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発を行う。

次年度使用額が生じた理由

平成29年度は、致死的濃度過酸化水素法を用いることで、変異処理を行うこと無く、実験室酵母から自然発生的に生じるマルチストレス耐性変異株を2株取得し、解析を行った。しかし、多数のマルチストレス耐性変異株の分離と解析を想定していたため、その分の未使用額が発生した。次年度の使用計画としては、さらに多数のマルチストレス耐性変異株の分離および解析のための経費に未使用額を使用し、翌年度分として請求した助成金については当初の計画通りに使用する計画である。