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.
Brevibacterium flavum과 Corllnebac ter ium glutamicum세포로부터의 원형질쳐l 형성과정, 형성된 원형질체의 미세구조, 이들 원형질체간의 융합 및 세포벽 재생을 투과전자현미경을 사용하여 관찰하였다. 원형질쳐1의 형성과 정은 특이하게 관찰되었다. 즉, penicillin G와 lysozyme의 작용을 받아 세포벽의 한 부위가 파괴되어 생긴 細孔응 통하여 원형질이 빠져나가 구형의 원형질체를 형성하였닥 융합과정에서는 원형질체들이 서로 접촉하여 접촉부꾀 를 형성하고 이어서 이 부위의 셰포막이 얼부 소실되며 양 원형질쳐1간에 내부의 울질들이 이동하였다 융합 원 행질체들은 비융합 원형질체에 비하여 세포벽의 재생이 다소 더디게 일어나는 것으로 관찰되었으며, 융합 원형질 쳐l들이 비융합 원형질체들 보다 그 크기가 월등히 컸다.
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.
양배추와 무로부터 원형질체를 분리하였고 PEG 처리를 통하여 융합을 하였다. 고농도의 원형질체 혼합물로부터 많은 미소괴를 관찰할 수 있었다. 미소괴는 정상적인 캘러스로 자랐고 이들 캘러스로부터 총 218개의 신초가 재분화 되었다. 재분화된 개체는 순화 과정을 거처 온실에서 재배하였다. 순화된 208개체를 대상으로 마커 검정을 통하여 융합 여부를 확인한 결과, 모두 무의 NWB-CMS에 특이적인 PCR 산물을 확인할 수 없었다. 그러나 ISSR분석을 통하여 208개체 중 3개체에서 양배추와 무의 세포가 융합됨을 확인하였다. 이를 통하여 원형질체의 융합이 성공적으로 일어났음을 증명할 수 있었다. 세포융합이 일어난 3개체는 모두 양배추와 무의 형질을 보이는 중간적인 형태를 가지고 있었다. 이들은 춘화처리를 거쳐 모두 개화 되었으나 꽃의 색깔이 무의 형질과 같은 흰색이었고 이중 한 개체에서만 역교배를 통하여 3개의 종자를 얻었다.
본 연구에서는 교배형 분석을 활용하여 표고의 교배균주를 육성하고 그로부터 발생한 자실체의 특성을 알아보고자 하였다. 단핵균주 분리에는 산백향과 청흥1호 품종을 이용하였는데, 산백향은 버섯으로부터 100여개의 단포자를 분리하였으며, 청흥1호는 원형질체 분리 및 재생과정을 통해 단핵균주를 얻었다. 이렇게 얻는 단핵균주는 우선 교배형 분석을 실시하였으며, 교배 가능한 조합을 확인하고 총 60개의 균주를 교배하였다. 톱밥재배는 2 kg 사각블럭배지를 이용하였으며, 배양 120일 후에 버섯 발생처리를 하였다. 그 결과 60균주의 교배성공률은 100%에 이르렀으며, 그 중 55개인 91.7%의 균주에서 버섯이 발생하였다. 모든 균주에서 정상적인 버섯이 발생하였으며, 그 중 10개 균주에서는 주름살을 온전하게 형성하지 않는 기형버섯도 발생하는 것을 확인하였다. 버섯의 형태적인 특성은 매우 다양하게 나타났으며, 이러한 특성을 사전에 파악하기 위해서는 교배모본의 특성을 평가할 수 있는 연구가 더 필요하다.
사철느타리버섯과 느타리버섯의 영양요구주로 원형질체 융합과정을 관찰하고, 융합에 영향을 미치는 여러 가지 요인을 분석한 결과는 다음과 같다. 원형질체에 polyethylene glycol을 혼합하였을 때 원형질체는 서로 응집되어 원형질막의 접착이 이루어졌으며, 0.6 M sucrose로 PEG를 제거한 후에 두 개 또는 다수의 원형질체가 융합되었다. 원형질체 융합에 크게 영향을 주는 요인은 PEG 농도, pH, 삼투압조정제였으며 원형질체의 농도, PEG 흔합시간, 원형질체 배양온도 및 시간, PEG 분자량, $CA^{2+}$, glycine도 영향을 주었다. 가장 알맞는 조건을 pH 8.0으로 조절된 30% PEG 8000으로 원형질체에 혼합하여 $30^{\circ}C$에서 10분간 배양하고 0.6 M sucrose에 현탁하여 동일한 삼투압조정제가 첨가된 배지에서 배양될 때 가장 많은 융합주를 획득할 수 있었다.
${\alpha}-amylase$ 생산력이 우수한 야생형인 S. fiburigera의 핵을 순수분리하여 영양요구성 변이주인 S. cerevisiae(tyr-, ura-)의 원형질체에 전달하는 핵전이를 이용하여 종간잡종을 형성시킨 후 이들 형질전환체로부터 ${\alpha}-amylase$ 고생산 균주를 획득하였다. 핵전이를 위한 원형질체 형성 및 재생조건에서는 Novozym 234의 농도 1%, 삼투안정제는 0.6M KC1, 효소처리 시간은 90분, 그리고 최적 pH는 5.8로 나타났다. 핵전이에 의한 형질전환율은 0.25%로 비교적 낮은 편이었으며, 유전적 안정성, 세포크기의 체적, DNA함량의 측정 그리고 핵염색의 결과 형질전환체의 핵형은 aneuploid로 추정되었다. 형질전환 체의 ${\alpha}-amylase$ 활성은 모균주와 비교하여 약 $1.2{\sim}1.9$배 증가하였다.
The antifungal mechanism of the antifungal peptide against Aspergillus fumigatus, $K^{18,19}$-CA(l-8)-ME(l-12), derived from cecropin A(l-8)-melittin(l-12) was investigated by confocal laser scanning microscopy, cell wall regeneration, ATPase activity inhibition, and released potassium ion. By confocal laser scanning microscopy, $K^{18,19}$-CA(l-8)-ME(l-12) was detected on the surface of A. fumigatus, while cecropin A used as a negative control peptide was not detected. The protoplast of A. fumigatus treated with$K^{18,19}$-CA(1-8)-ME(1-12) failed to regenerate the fungal cell walls. Compared with cecropin A, the amount of potassium ion released by $K^{18,19}$-CA(l-8)-ME(l-12) was increased. Furthermore, $K^{18,19}$-CA(l-8)-ME(l-12) inhibited the ATPase activity on the plasma membrane. These results suggested that $K^{18,19}$-CA(l-8)-ME(1-12) acts on the plasma membrane of A. fumigatus and its antifungal action is due to the ion channel or pore formation on the plasma membrane.
원형질체는 현탁배양된 세포괴로부터 1% cellulase R-10, 0.25% pectolyase Y-23, 그리고 0.5% driselase가 포함된 CPD 효소용액에서 4시간의 진탕 (40 rpm)조건에서 쉽게 분리되었다. 분리된 원형질체는 1 mg/L 2,4-D, 0.5 mg/L kinetin , 200 rng/L spermidine 그리고 68 g/L glucose가 포함된 KM 액체배지에서 배양되었으며, 또한 현탁배양중인 동종의 feeder cell이 있는 CP배지 위에 액체배양배지를 1 mL균일하게 퍼트린 후,$25^{\circ}C$, 암조건으로 4주간 양육배양하였다. 원형질체 유래 SF 캘러스는 0.05 mg/L IAA, 7 mg/L 2lip와 30mg/L sucrose가 첨가된 MS 재분화 배지에서 광조건으로 4주동안 배양되었을 때, 60% 이상의 shoot를 형성하였다. 이후, 식물의생장조절물질이 첨가되지 않은 MS 배지로 옮겨 뿌리를 유도하였으며, 재분화된 식물체는 토양으로 옮겨 배양 8주후에 종자를 형성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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