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

2022 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, 准教授 (30362081)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 酵母 / 過酸化水素 / マルチストレス耐性 / 変異遺伝子 / セルフクローニング / 次世代シーケンス技術

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。本年度は、大別して下記の5件の研究成果を挙げた。
１．当研究室において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用いて明らかにした１つの新規なマルチストレス耐性変異および１つのマルチストレス耐性変異の候補について、変異が生じた遺伝子の実用パン酵母株におけるヘテロ破壊株をセルフクローニングにより構築することに成功した。
２．当研究室において実験室酵母株で明らかにした上記とは異なる１つの新規なマルチストレス耐性変異について、実験室酵母株における当該変異による置換株および変異が生じた遺伝子の破壊株と野生型株との二倍体の解析結果から、当該遺伝子はハプロ不全を示す可能性が示唆された。
３．当研究室において明らかにした新規なマルチストレス耐性変異によるマルチストレス耐性メカニズムとして、実験室酵母株の当該変異による置換株における遺伝子発現解析の結果より、ストレス応答遺伝子群の発現量の増加が示唆された。
４．当研究室において実験室酵母株から同定したマルチストレス耐性変異について、実用酵母株における有用性を迅速に検定するためのプラスミドの作製に成功した。
５．実用パン酵母株から改良型の致死的濃度過酸化水素法により取得されたマルチストレス耐性変異株4株について、次世代シーケンスによる全ゲノム解析を行った結果、4株とも異なる原因変異によりマルチストレス耐性を獲得していることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当研究室において実験室酵母株を用いて明らかにした新規なマルチストレス耐性変異について、実験室酵母株における当該変異による置換株および変異が生じた遺伝子の破壊株と野生型株との二倍体のストレス耐性を調べることにより、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際に役立つ重要な知見を得ることができた。また、当研究室において明らかにした新規なマルチストレス耐性変異によるマルチストレス耐性メカニズムに関する有用な知見を得ることに成功した。さらに、当研究室で明らかにした新規なマルチストレス耐性変異の実用酵母における有用性を迅速に検定するためのプラスミドの作製に成功し、実用パン酵母株において改良型の致死的濃度過酸化水素法により取得されたマルチストレス耐性変異株4株について、次世代シーケンスによる全ゲノム解析を行い、原因変異遺伝子を同定するために有用な知見を得ることに成功した。しかし、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は至っていないため。

今後の研究の推進方策

当研究室において実験室酵母株で明らかにした新規なマルチストレス耐性変異について、実用パン酵母株への導入や、実用パン酵母株において変異が生じた遺伝子の破壊株の構築等を行い、実用パン酵母株のストレス耐性等に与える影響を解析する。さらに、実用酵母株から致死的濃度過酸化水素法等により取得したマルチストレス耐性変異株について、変異遺伝子の解析を行う。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

令和4年度は、新型コロナウイルスの影響により研究を充分に実施できなかったこと等に伴って未使用額が発生した。次年度の使用計画としては、令和4年度中に充分に実施できなかった、実用酵母株から致死的濃度過酸化水素法等により取得したマルチストレス耐性変異株における変異遺伝子の解析等の、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験や、研究成果の発表等のための経費に使用する計画である。