酵母染色体の部分異数体ライブラリー構築と育種への応用

これまで、染色体上の特定領域の細胞内コピー数を人工的に増加させる方法として、染色体外環状DNA（EccDNA)化技術を用いてきた。染色体外環状DNAとは、染色体とは独立して細胞内で複製される環状DNAであり、細胞内のコピー数は２～数千と幅広い。これまで注目されてこなかったが、出芽酵母において自然界で多くのDNA領域がEccDNA化していることが分かっており、しかもこれが環境への適応や進化にも関わることが明らかになってきた。今年度は、熊本及び九州地方一帯の木質系、昆虫、植物、土壌などの幅広い対象からさまざまなサンプルを採取し、そこから約600株の酵母を分離した。分離した酵母中9株が出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）であった。このうち顕著な高温耐性や有機酸生産能を示した2株についてナノポアシーケンサーとイルミナMi-Seqのロングリードとショートリードによる二種類の次世代シーケンス技術を併用することにより、自然に存在する出芽酵母のゲノム配列解析を行った。その結果、興味深いことに他の領域と比較してコピー数が異なっている染色体領域が存在することを見出した。このコピー数の違いが染色体外環状DNA化しているのか、あるいは線状の染色体DNAとして存在しているのかは現在解析中であるが、自然界における染色体領域のコピー数と表現型との関連が明らかになれば将来的に望ましい形質を持つ菌株を育種するうえで有益な知見を提供することが期待される。

これまで、染色体上の特定領域の細胞内コピー数を人工的に増加させる方法として、染色体外環状DNA（EccDNA)化技術を用いてきた。染色体外環状DNAとは、染色体とは独立して細胞内で複製される環状DNAであり、細胞内のコピー数は２～数千と幅広い。これまで注目されてこなかったが、出芽酵母において自然界で多くのDNA領域がEccDNA化していることが分かっており、しかもこれが環境への適応や進化にも関わることが明らかになってきた。今年度は、熊本及び九州地方一帯の木質系、昆虫、植物、土壌などの幅広い対象からさまざまなサンプルを採取し、そこから約600株の酵母を分離した。分離した酵母中9株が出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）であった。このうち顕著な高温耐性や有機酸生産能を示した2株についてナノポアシーケンサーとイルミナMi-Seqのロングリードとショートリードによる二種類の次世代シーケンス技術を併用することにより、自然に存在する出芽酵母のゲノム配列解析を行った。その結果、興味深いことに他の領域と比較してコピー数が異なっている染色体領域が存在することを見出した。このコピー数の違いが染色体外環状DNA化しているのか、あるいは線状の染色体DNAとして存在しているのかは現在解析中であるが、自然界における染色体領域のコピー数と表現型との関連が明らかになれば将来的に望ましい形質を持つ菌株を育種するうえで有益な知見を提供することが期待される。