Trichoderma koningii ATCC26113으로부터 얻어진 영양요구성 돌연변이주간의 종내 원형질체 융합을 시도하여 생성된 융합체의 유전자형을 완전평판배상에서 분석하였다. 생성된 융합체 중 모균고 다른 독립영양형 균주에서 섬유소 분해능이 증진된 융합체를 얻었으며 이들이 이배체(혹은 이수체)임을 확인하였다. 또한 이들 이배체(혹은 이수체)의 독립영양청 잡종의 원형 질체 융합을 통하여 유전자의 교환 및 재조합에 의하여 자연분리되므로써 형성됨을 확인하였다.
Cellulose를 이용하는 Cellulomonas sp. CS 1-1을 육성하는 방법으로 원형질본합법을 응용하기 위해 영향요구변이주 간의 융합을 시도하였다 원형질본 형성 및 이들의 봉합 및 재생의 최적조건은 다음과 같다. 0.5M sucrose를 함유하는 복합배지에서 6시간 배양하고 0.2$\mu\textrm{m}$ penicillin G로 90분 처리한다. 이들 균체를 분리하여 0.2 mg/ml lysozyme으로 2시간 동안 처리하여 원형질체를 만들고, 이들을 40% polyethyleneglycol로 15분 처리하여 $10^{-3}$ ~$10^{-5}$의 빈도로 속운자 재조합이 이루어졌다. 원형질본의 재생에서 곰팡이의 오염을 방지하기 위해 Nystatin을 이용할 수 있었다.
핵전이 기술을 이용하여 Aspergillus nidulans에서의 종내잡종들을 얻어내고 이들의 섬유질 분해효소계 활성 및 핵형분석을 통하여 이 방법에 의한 균주개량의 가능성을 조사하였다. A. nidulans 야생균주와 영양요구성 돌연변이주 FGSC 475로부터 추출한 핵을 FGSC 514의 원형질체에 각각 전이시킨 결과 4.8% 및 10.1%의 잡종형성율을 나타냄으로써, 0.6%의 융합빈도를 보인 원형질체 융합법보다 핵전이법이 잡종형성에 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 형성된 잡종들에서 cellulase및 xylanase system과 mannanase 중 일부분의 효소성분의 활성이 향상된 균주가 분리되어 이 방법에 의한 우수 섬유질분해 균주개발의 가능성을 확인할 수 있었으며, 형성된 잡종의 핵형은 이배체 또는 이수체로 분석되었다.
연두·금파리에서 혈구 세포가 면역반응의 일환으로 일으키는 결절형성(nodule formation) 현상을 형태학적으로 관찰하고자 본 실험이 수행되었다. 연두금파리 종령 유충 체내에 정상 효모, 고정된 대모, 세포액이 제거된 원형질체의 효모를 각각 주입하여 면역반응 과정을 전자현미경으로 관찰하였다 먼저 정상 효모를 주입하였을 경우, 효모와 접촉한 헐구의 과립방출과 곧 이은 혈구의 파괴 그리고 효모 주위에 혈림프와 함께 점액성응혈(clot)의 형성을 관찰 할 수 있었다 점액성 응혈에는 여러 유형의 파괴된 혈구가 포함되어 있었다. 이같은 면역반응에는 체내 혈구 중 과립혈구(granulocyte)가 가장 활발히 반응였고 응혈의 대부분을 형성하였다. 결절의 중심부인 응혈은 대모와 파괴되지 않은 혈구 대 파괴된 혈구 그리고 방출된 과립들로 차 있었고, 효모 주입 3시간 까지는 이같은 응혈은 계속 확대되었다. 그러나 10시간 이후에는 응혈이 관찰되지 않았으며 이때 체강내에서 효모가 관찰되곤 하였다. 고정된 효모를 주입하였을 경우에는 혈구파괴나 과립방출 등이 관찰되지 않았으며, 고정된 효모에 대한 혈구의 식 세포작용만이 관찰되었다. 이 식세포작용은 주입후 10시간 까지 계속되었다. 원형질 체의 효모를 주입하였을 경우에는 혈구에의한 면역반응이 관찰되지 않았다.
인삼의 대량증식 방법과 원형질체배양기술을 개발하기 위한 연구의 일환으로써 인삼의 자엽 callus 조직에서 많은 유식물체를 생산하는데에 미치는 식물생장조절물질의 영향을 구명하고, 또한 일반 식물과는 전혀 다른 인삼의 생존력이 있는 원형질체를 나출하여 배양할 수 있는 방법을 확립하고저 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) Murashige & Skoog(MS) 배양기조성 성분의 반량($\frac{1}{2}MS$)에 2, 4 - D 0.5mg/$\ell$ Kinetin 0.5mg/$\ell$를 첨가한 배양기에서 가장 많은 양의 배상체가 유기되었다. (2) 유기한 배상체를 동일배기에서 계속 배양할 경우에는 다시 탈분화되는 경향을 보였으나 $\frac{1}{2}MS$ 배양기에 BA와 GA를 같은 농도(BA : GA=1 : 1)로 첨가한 배양기에 옮겨서 배양하였던 바 배상체의 발육이 진전되어 유식물체로 발달하였다. (3) 인삼은 1년근 세포에서 원형질체를 나출할 경우의 최적요건은 효소로서 cellulase $2\%$, macerozy-me $0.5\%$ 였으며, osmoticum으로서는 mannitol 0.9M, pH 5.2였고, 처리기간은 $28{\pm}1^{\circ}C$에서 $7\~8$시간이었다. (4) 인삼 callus조직세포에서 원형질체 나출할 시에는 cellulase $2\%$, macerozyme $2\%$, driselase $1\%$씩 첨가한 효소용액으로 28{\pm}1^{\circ}$에서 25시간 이상 처리하는 것이 나출원형질체의 수와 생존율면에서 볼 때 가장 적합한 것으로 사료되었다.
본 연구에서는 Phellinus linteus 균사체의 액상배양을 통한 면역증강 생리활성 효능의 단백다당체 생산공정을 개발하기 위한 시도로서, 우선 생산균체의 원형질체 형성을 통한 고생산성 균주를 개발하고자 하였으며, 발효기 액상배양 시 최적 배양형태의 유도를 통해 균사체와 단백다당체의 생산성을 극대화하고자 하였다. 본 연구실에서 채취한 생산 균주를 ITS rDNA sequencing 방법과 blast search 방법에 의해 조사한 결과 다양한 Phellinus linteus 종들과 99.67% 이상의 유사성 확인되어, 이 균주를 Phellinus linteus라고 최종적으로 동정할 수 있었다. 이 동정된 균주로부터 균주 개량을 시도하기 위해 Phellinus linteus 균사체로부터 대량의 원형질체 형성 및 재생에 의한 단일 콜로니 획득 방법을 개발함으로써 균주를 신속하게 개량할 수 있었다. Sorbitol을 이용한 banding filtration 방법을 이용하여 원형질체를 회수한 결과 $10^5{\sim}10^6\;protoplasts/ml$를 얻을 수 있었으며, 원형질체 재생률은 $10^{-2}{\sim}10^{-3}$로 나타났다. 균주개량을 위해 원형질체 재생배지와 고체배양배지에서 고성장성 및 고안정성을 보이는 균주들을 지속적으로 대량 선별하여, 액상 생산배양을 수행하였다. 그 결과 균사체량은 13~15 g/L로 대부분 비슷하게 자랐으며, 조단백다당체의 함량 또한 5.8~6.4%로 거의 비슷하게 분포하는 것으로 나타났는데, 이로부터 고체배양배지에서 빠른 성장속도를 보여주는 균주들이 대부분 액상 생산배양에서도 고생산성 및 고안정성을 보여주는 것을 확인할 수 있었다. 한편 Phellinus linteus 균사체의 경우 조단백다당체의 함량이 세포 무게당 거의 일정한 양을 함유하고 있는 것으로 확인되었으므로, 조단백다당체의 생산성을 증가시키기 위해서는 최종 생산배양에서의 균체량 증가가 가장 중요한 것으로 판단되어, 균사형성 고등균류의 균사체 배양 시 균체량 증가에 가장 중요한 요인 중의 하나인 생산균주의 배양형태적 특성에 대해 집중적으로 조사하였다. 균주개량 실험을 통해 고생산성 균주로 최종 결정된 AR147 균주를 이용해서 다양한 배양조건에서 발효조 배양을 수행한 결과, 최종 생산발효조로의 접종원이 고농도의 균사모양인 경우에 생산균주의 배양형태가 매우 작은 compact한 펠렛 모양(대부분 직경 0.5 mm 이하)을 유지하는, 이상적인 균사체 액상배양 공정이 이루어지는 것으로 확인되었다. 즉 생산 발효조배양에서 직경 0.5 mm 이하의 compact한 펠렛 모양의 배양형태가 유도되었을 경우, lag phase 시간의 획기적 감소와 1.5배 이상의 높은 세포비성장속도로 인해, 최종 균사체생산성이 다른 배양형태를 유도한 경우에 비해 약 3.3배 더 높은 주목할 만한 배양결과를 얻을 수 있었다. 이로부터 균사 형성 Phellinus linteus의 산업용 발효조 배양 시, 각 배양단계에서의 생산균체의 배양형태가 최종 균체생산성, 궁극적으로는 최종 단백다당체의 생산성에 심각한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
본 연구는 미림 제조시 미림의 품질을 높이기 위한 방법의 하나로 세포 원형질체의 융합체 의해 ACPase 활성이 높은 균주를 얻으려고 시도하였다. 돌연변이 방법으로 acid carboxypeptidase(ACPase) 활성이 높은 A. oryzae 9-12와 A. shirousamii IFO 6082-60을 선별하여 사용하였다. A. oryzae 9-12와 A. shirousamii IFO 608260의 원형질체의 형성조건은 chitinase (10mg/ml), cellulase(10mg/ml) 및 zymolase(20T(5mg/ml)등의 효소 혼합용액에서 $30^{\circ}C$에서 4시간 반응시켰을 때 가장 높았으며, pH6.0일 때, 안정제로서는 0.6M KCl 및 무기 염류로서는 0.01M $CaCl_2\;2H_2O$가 가장 높았고, 30% PEG 6,000이 가장 좋았다. 이때의 융합빈도는 0.71%였다. 융합주의 ACPase의 활성은 F-50이 20,800unit/g으로 변이주보다 1.4배 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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