BCR (Brown Color Repressor) gene isolation related to mycelial browning of Lentinus edodes

표고균사 갈변과 관련된 BCR (Brown Color Repressor) 유전자 분리

Recently sawdust cultivation of Shiitake mushroom (Lentinula edodes) is increasing. It is important to make mycelia to be brown on the substrate surface. This browned surface in sawdust cultivation plays an important role like as artificial bark of the oak log, which protects the other pests and suppresses water evaporation in the substrate. In order to isolate genes which related to brown color formation, differential display method was used. Two cDNA fragments obtained by DD-PCR were 1.2 and 1.6kb and these were expressed in white colored mycelia from L. edodes, but not brown colored mycelia. Partial sequencing of these cDNA fragments showed that the 1.6kb cDNA had 100% identity with the microsatellites gene from Dugenia polichroa. However, the other 1.2kb cDNA fragment had poly T tail on 3' region of partial open reading frame on 5' region. The new primer designed based on the sequence of 1.2kb cDNA was constructed. RT-PCR analysis using the newly designed 0.12kb cDNA specific primer showed that the gene was only expressed in white color mycelia, but not in brown color mycelia. Sequence analysis of 5' region of this 1.2kb cDNA revealed that this gene contained partial open reading frame consisted of 110 amino acid. Homology search using DNASIS database showed that this gene had high sequence homology of 66.7% in DNA level and 69.2 % in amino acid level with dTDP-glucose 4,6-dehydratases gene from Arabidopsis thaliata. The dTDP-glucose 4,6-dehydratases gene was known to be function to have tolerance with oxidation stress. These results strongly suggest that this gene isolated from white mycelia of L. edodes might have a function of repressor against mycelia browning. Therefore I designated this gene as BCR (Brown Color Repressor) gene.

표고균사에서 갈변시기를 조절하고 확인할 수 있는 유전공학적 시스템을 개발하여 톱밥재배용 표고균주를 조기에 선별할 수 있도록 표고균사가 갈변되는 동안 균사상태에서 특이적으로 발현되는 유전자를 분리하기 위하여 갈변되지 않은 균사와 갈변이 완전히 이루어진 균사에서 differential display를 실시하였다. 그 결과 이들 균사로부터 특이적으로 발현되는 두 개의 1.6kb와 1.2kb의 cDNA clone을 선발하여 염기서열을 분석하였다. 이 중 1.6kb의 cDNA단편은 Dugenia polichroa로부터 분리된 microsatellites 유전자와 100%의 상동성을 나타냈다. 그러나 1.2kb의 cDNA 단편은 3'부위에 poly A tail과 5 부위에 partial open reading frame를 가지고 있어 이를 primer로 제작한 후 갈변되지 않은 균사와 갈변이 이루어진 균사에서 RT-PCR을 실시하여 본 결과 갈변이 되지 않은 백색의 균사에서 발현이 확인되었다. 1.2kb의 cDNA 단편의 5' 부위의 염기서열 분석은 110개의 아미노산으로 구성된 partial open reading frame으로 나타났다. 이 유전자를 DNASIS database에서 상동성을 비교해 본 결과 Arabidopsis thaliata에서 분리된 dTDP-glucose 4,6-dehydratases 유전자와 DNA 수준에서는 66.7%, 아미노산 수준에서는 69.2%의 높은 상동성을 나타내었다. 갈변에 관련된 특이 유전자(BCR gene)를 확인하였다. 이 유전자는 산화 stress에 대해 저항성을 나타내는 기능을 가진 것으로 알려져 있어 표고 균사가 갈변될 때 repressor로서 작용할 것으로 생각된다. 따라서 이 유전자를 BCR (Brown Color Repressor) 유전자라고 명명하였다.