Protoplast Formation and Fusion between Saccharomyces cerevisiae D-71 and Zygosaccharomyces rouxii SR-S

Saccharomyces cerevisiae D-71과 Zygosaccharomyces rouxii SR-S의 원형질체 형성과 융합

This experiment was carried out to obtain a hybrid with potent ethanol fermenting ability, by means of protoplast fusion between a thermophilic strain (D-71) of Saccharomyces cerevisiae and an osmotolerant strain (SR-S) of Zygosaccharomyces rouxii. The conditions for formation of protoplasts from both strains and for their fusion and regeneration were studied. Favorable conditions for formation of protoplasts from Saccharomyces cerevisiae D-71 were : treatment of the cells at late-exponential phase with 2-mercaptoethanol (l% v/v) for 10 minutes in the presence of 0.5M sorbitol, then incubation for 60 minutes in the set medium containing Zymolyase-20T (4mg/$m\ell$) ; and from Zygosaccharomyces rouxii SR-S were : treatment of the cells at mid-exponential phase with 2-mercaptoethanol (1% v/v) for 10 minutes in the presence of 0.5M or 1M mannitol, then incubation for 120 minutes in the set medium containing Zymolyase-20T(4mg/$m\ell$). The protoplasts of parental cells were fused in the presence of 20mM CaCl$_2$, 0.5M sorbitol and 40% of polyethyleneglycol (M.W 4000), then fusants obtained were selected as regenerated colonies which embedded and grown in the minimal medium containing 3% of agar. The frequencies of fusant formation were 1.2$\times$10$^{-6}$ to 9.1$\times$10$^{-6}$ for the regenerated protoplast.

고온에서 고농도 기질을 발효할 수 있는 효모를 육성하고자 8%의 NaCl 내성을 갖은 고온발효성인 Saccharomyces cerevisiae D-71 과 Ca-pantothenate 를 절대요구하는 내삼투압성인 Zygosaccharomyces rouxii SR-S를 친주로 하여 원형질체 형성과 융합조건을 검토하였다. Sacch. cerevisiae D-71은 YEPG 배지에 12시간 배양한 세포를 0.1mM EDTA와 0.5M sorbitol를 함유한 인산완충액(pH7.5)에 현탁시켜 1%의 2-mercaptoethanol로 10분간 전처리한 후 Zymolyase-20T 4.0mg/$m\ell$를 가하여 3$0^{\circ}C$에서 50분간 반응시켰을 때 96% 이상의 수율로 윈형질체가 형성되었고 Zygosacch. rouxii SR-S는 YEMEPG 배지에 24시간 배양한 세포를 0.1mM EDTA와 0.5~l.0M mannitol을 함유한 인산완충액(pH7.0)에 현탁시켜 1%의 2-mercaptoethanol로 10분간 전처리 한 후 Zymolyase-20T 4.0mg/$m\ell$를 가하여 3$0^{\circ}C$에서 120분간 반응시켰을 때 95% 정도의 수율로 원형질체가 형성되었다. 시험효모의 원형질체를 CaCl$_2$와 Sorbitol 및 40% 의 PEG 4000을 함유한 융합배지에 1 : 1로 혼합한 후 35$^{\circ}C$에서 20분간 처리하여 융합시킨 다음 3%의 한천을 함유한 최소배지에 중층하여 5일간 배양하였을 때 9.1$\times$$10^{-6}$의 융합빈도수를 보였다. 또한 주사형전자현미경으로 구형의 원형질체와 융합재생된 타원형의 세포를 관찰할 수 있었다.