섬유소 분해효소를 생산하는 P. verruculosum F-3 의 세포융합에 관한 연구의 일환으로 균사체로부터의 원형질체 형성과 재생 최적조건을 검토하였다. 세포벽 분해효소로 유효한 각종시판효소제제중 0.5%(w/v) Novozym 234가 가장 효과적이었고 PDY 배지로 3$0^{\circ}C$ 20시간 배양한 균사체 400mg을 3$0^{\circ}C$ 1시간 반응시 가장 많은 원형질체가 형성되었다. 원형질체 형성을 위한 최적 삼투압 조절제는 0.7M sorbitol(pH5.6)이었고 원형질체 재생을 위한 최적 삼투압 조절제는 0.6M MgSO$_4$(pH 5.6)이었으며 RCM에서의 재생율은 4.6~27.8%였다. 원형질체를 RLM에 배양시 균사체로 환원되는 형태적 변화가 관찰되었다.
침엽수류(針葉樹類)의 원형질체(原形質體) 배양(培養)의 가능성(可能性)을 시험(試驗)하기 위하여 소나무 종자(種子)의 자엽(子葉)에서 원형질체(原形質體)를 나출(裸出)하여 배양(培養)을 시도(試圖)하였다. 9일(日)동안 발아(發芽)시킨 채종원산(採種園産) 소나무 종자(種子)에서 길이가 3~4mm 가량 되는 자엽(子葉)을 잘라내서 Cellulase Onozuka R-10과 Macerozyme을 첨가(添加)한 효소용액(酵素溶液)에서 8시간(時間) 처리(處理)하여, 활성(活性)이 높은 원형질체(原形質體)를 대상(大量)으로 얻었다. 나출(裸出)된 원형질체(原形質體)를 $B_5$ 배양(培養)의 무기염(無機鹽), 비타민, 아미노산, 유기산(有機酸), 당류(糖類), 식물(植物)홀몬이 들어있는 배지(培地)에 배양(培養)하였을 때, 12시간(時間) 경과(經過) 후(後) 첫 budding이 관찰(觀察)되었으며, 3~4일(日) 후(後) 3~4개(個)의 세포(細胞)로 분열(分裂)하였다. 세포분열(細胞分裂)은 적도판(赤道板)을 가운데 둔 이등분식(二等分式) 분열(分裂)이 아니고, 대부분(大部分) 효모균(酵母菌)과 같이 budding에 의한 분열(分裂)이었다. 세포분열(細胞分裂)은 4개(個)의 세포상태(細胞狀態)에서 중단(中斷)되어 더 이상 진전(進展)되지 않았다. 소나무 종자(種子)를 17일(日) 혹은 24일간(日間) 발아(發芽)시켜서 완전(完全)히 자란 자엽(子葉)을 사용(使用)했을 때에는 원형질체(原形質體) 나출(裸出)은 쉽게 이루어졌으나, 배양시(培養時)에 세포분열(細胞分裂)이 이루어지지 않았다.
버섯의 오랜 역사에도 불구하고 버섯의 유전적 기능과 분자유전학을 응용한 신품종 개발에 대한 연구는 크게 부족한 상황이다. 그러나 최근 유전자 가위인 CRISPR/Cas를 이용한 새로운 유전자 교정 기술이 개발됨에 따라 버섯 연구에서 이 기술을 이용한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 특히 선택의 용이성을 위해 외래 유전자 삽입 없이도 고효율로 유전자 편집이 가능한 RNPs를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 RNPs는 원형질체의 세포막을 통과하기에 Cas9이 너무 거대하고 guide RNA가 쉽게 파괴된다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 세포막 통과에 용이한 미네랄 성분인 CaP와 PAA를 조합하여 Nanoparticle을 형성함으로써 극복하고자 했다. 표고버섯 단핵 균주인 산조705-13을 이용하여 원형질체 분리에 적합한 Osmotic buffer를 찾기 위하여 0.6M과 1.2M의 Sucrose, Sorbitol, Mannitol, KCl을 처리하였고 그 결과 0.6M Sucrose가 가장 적합한 osmotic buffer임을 확인하였다. 또한 CaP으로 RNPs와 Nanoparticle 복합체를 형성하고 이 복합체가 RNase A로부터 RNPs의 기능을 온전히 보호하는 것을 확인할 수 있었다.
고추 C. anuumm, C. bacatuum, C chacoense의 하배축, 자엽 및 본엽을 원형질체 분리재료로 하여 실험한 결과, 원형질체 분리를 위해서 세포벽 분해효소로 1% Cellulysin과 0.25% Macerozyme 효소의 조합과 삼투조절제로 0.65 M sorbitol을 사용하였다. 항산화제인 MES를 효소용액에 첨가하여 줌으로써 원형질체 분리과정에서 발생하는 갈변을 억제시킬 수 있었다. 원형질체를 수정된 K8p 배지에 1∼5 mg/L zeatin, 0.5 mg/L IAA, 0.1∼0.5 mg/L TDZ, 1 mg/L 2,4-D를 첨가하여 배양하였을 때 5일에 분열을 시작하였으며 원형질체에서 얻어진 colony들을 agarose가 첨가된 반고체 배지에 고정하여 배양하는 방법이 액체평판배양 방법보다 더 효과적이었으며 이 방법은 세포배양시 분비되는 페놀류 물질로 인한 갈변을 방지할 수 있었다. 세 가지 다른 고추속의 원형질체 배양에서 얻어진 4000여 개의 캘러스를 식물생장조절제인 TDZ, IAA, 2ip, BAP, NAA, zeatin을 이용한 100가지 다양한 조합의 재분화 배지에 옮겼으나 캘러스가 커지거나 고사하는 현상만 관찰되었을 뿐 줄기로 재분화된 식물체는 얻을 수 없었다.
평이버섯의 유전연구(遺傳硏究)와 신품종(新品種) 육성(育成)의 기초자료(基礎資料)를 얻기 위하여 팽이버섯의 원형질체(原形質體) 나출(裸出)에 영향(影響)을 미치는 제(諸) 요인(要因)을 구명(究明)한 결과(結果)는 다음과 같다. 팽이버섯의 균사생장(菌絲生長) 및 원형질체(原形質體) 나출(裸出)에 알맞은 배지(培地)는 Potato Dextrose peptone Agar였으며 5일간(日間) 배양(培養)된 지수적(指數的) 생장기(生長期)의 균사체(菌絲體)에서 원형질체(原形質體) 나출량(裸出量)이 가장 많았다. MMM 배지(培地)에서는 전혀 나출(裸出) 되지 않았다. 원형질체(原形質體)의 나출(裸出)은 Novozyme 234+Cellulase CP를 10 mg$ml^{-1}$ 농도(濃度)로 사용(使用)하였을때 $52.0{\times}10^{5}ml^{-1}$로 가장 높았으며 최적(最適) 반응시간(反應時間)은 3시간(時間)이었다. Novozyme 단독처리구(單獨處理區)에서는 나출량(裸出量)이 반정도 였다. 효소액(酵素液) pH의 영향(影響)은 삼투압조절제(參透壓調節劑)의 종류(種類)에 따라 차이(差異)를 보였다. 예소액(醴素液)의 반응시간(反應時間)은 Novozyme 234+cellulase CP 10 mg $ml^{-1}$의 경우 3시간(時間) 후(後) 최대(最大) 조출량(操出量)을 보였다. 삼투압조절제는 0.6 M의 Sucrose가 효과적(效果的)이었으며 완형액(緩衡液)없이 pH 6.2로 사용(使用)할 때 원형질체(原形質體)의 나출량(裸出量)이 가장 많았다.
유당함유 울질로부터 알코올을 생산하기 위해 Saccharomyces cerevisiae X 2180-1 A, Candida pseudotropicalis ATCC 8619와 CBS 607 사이에 속간 및 종내 원형질체 융합을 시도하였다. S. cerevisiae X2180-1A(ade rho)와 C. pseudotropicalis CBS 607 (his met)간의 속간 융합율은 $1.0\times 10^{-5}$ C. pseudotropicalis ATCC 8619와 CBS 607 사이의 종내 융합율은 $3.9\times 10^{-6}$ - $1.0\times 10^{-4}$ 이었다. 이는 bovme serum albumin, myoinositol 그리고 ergosterol을 처리하지 않고 얻어진 원형질체 융합율과 비교해서 약 2-3.5배의 증가를 보여 이들 화합물이 속간 및 종내 융합을 증진시킨 것으로 사료된다. DNA 함량, 핵염색, UV 조사에 따른 생존력 비교 그리고 형질분리 후 교잡형 출현 등을 통해서 속간 (S. cerevisiae와 C. pseudotropicalis)과 종내 ( C psemdotropica/is strains) 융합체에서 핵융합이 일어난 것을 알 수 있었다. 또한 양친형과 비교해서 알코올 생성능이 증가된 종내 융합체를 얻었다.
진균류의 균주개발과 유전연구에 필수적인 영양요구성 균주 선발을 위하여 느타리비섯과 사철느타리버섯의 월형질체에 자외선을 조사하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 원형 질체에 자외선을 조사하여 그 생존을이$0.83{\sim}15%$일 때 가장 많은 영양 요구성 균주를 선발하였다. 2. 느타리에서 Arg, Gly Ser 그리고 Ala Orn Tyr 3균주와 사철느타리버섯에서 Ribo-1, Ribo-2, Phen, 그리고, Ade Hyp 4군주를 선발하였으며 이들 중에서 Phen 균주는 back mutation 현상이 나타났다.
Thousand actinomycetes and 50 soil samples were used for the isolation of microorganisms producing yeast cell wall lytic enzymes. Among 493 strains producing large clear zones on autolysed washed yeast (AWY), 117 strains were selected on living yeast cell agar plates. With the method of lytic activity, one strain (St-1702) was selected, which was temporarily identified as Streptomyces eurythermus. The optimal condition for enzyme production of this strain was partially determined as follows: incubation of the strain for 3 days at 30$\circ$C in the medium containing 2% freeze dried yeast cell, 1% glucose, 1% K$_{2}$HPO$_{4}$, 0.01% MgSO$_{4}$'7H$_{2}$O, 0.5% peptone, and 0.2% (NH$_{4}$)$_{2}$CO$_{3}$ with pH 7.0. The protoplast formation of yeast by using the enzyme produced by this strain was compared with commercial enzymes.
Several cultivars of rice were examined for induction of embryogenic callus on a medium containing MS salts, vitamins and 2, 4-D under darkness. Embryogenic callus was obtained from cultivar Cheonma with high ratio and embryo-like structures were formed from the callus on a medium with or without reduced 2, 4-D. Somatic embryoids with a plumule and radicle axis surrounded by a scutellum were observed. These embryoids germinated and produced plantlets in 30 days on the same medium. Protoplasts isolated from an embryogenic cell suspension culture derived from embryogenic callus were cultured either in liquid or in agar medium and protoplast derived cell colonies were obtained in 3-4 weeks.
Park, Kyunghyuk;Frost, Jennifer M.;Adair, Adam James;Kim, Dong Min;Yun, Hyein;Brooks, Janie S.;Fischer, Robert L.;Choi, Yeonhee
Molecules and Cells
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제39권10호
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pp.768-775
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2016
The Arabidopsis female gametophyte contains seven cells with eight haploid nuclei buried within layers of sporophytic tissue. Following double fertilization, the egg and central cells of the gametophyte develop into the embryo and endosperm of the seed, respectively. The epigenetic status of the central cell has long presented an enigma due both to its inaccessibility, and the fascinating epigenome of the endosperm, thought to have been inherited from the central cell following activity of the DEMETER demethylase enzyme, prior to fertilization. Here, we present for the first time, a method to isolate pure populations of Arabidopsis central cell nuclei. Utilizing a protocol designed to isolate leaf mesophyll protoplasts, we systematically optimized each step in order to efficiently separate central cells from the female gametophyte. We use initial manual pistil dissection followed by the derivation of central cell protoplasts, during which process the central cell emerges from the micropylar pole of the embryo sac. Then, we use a modified version of the Isolation of Nuclei TAgged in specific Cell Types (INTACT) protocol to purify central cell nuclei, resulting in a purity of 75-90% and a yield sufficient to undertake downstream molecular analyses. We find that the process is highly dependent on the health of the original plant tissue used, and the efficiency of protoplasting solution infiltration into the gametophyte. By isolating pure central cell populations, we have enabled elucidation of the physiology of this rare cell type, which in the future will provide novel insights into Arabidopsis reproduction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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