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JP7388628B2 - Cellulose decomposition-enhancing composition and cellulose decomposition-enhancing mutant strain - Google Patents

Cellulose decomposition-enhancing composition and cellulose decomposition-enhancing mutant strain Download PDF

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JP7388628B2 JP2019091981A JP2019091981A JP7388628B2 JP 7388628 B2 JP7388628 B2 JP 7388628B2 JP 2019091981 A JP2019091981 A JP 2019091981A JP 2019091981 A JP2019091981 A JP 2019091981A JP 7388628 B2 JP7388628 B2 JP 7388628B2
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Tsukishima Kikai Co Ltd
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Description

本発明は、セルロース分解能増強組成物、セルロース分解能増強変異株、セルロース分解促進剤及びその製造方法、セルロース分解促進方法、並びにサイレージ製造方法に関する。 The present invention relates to a cellulose decomposition-enhancing composition, a cellulose decomposition-enhancing mutant strain, a cellulose decomposition accelerator and its production method, a cellulose decomposition promotion method, and a silage production method.

酪農において牛は主に牧草を飼料とするが、牧草が生育できない冬季期間では、牧草を貯蔵したサイレージを飼料とする必要がある。「サイレージ」とは、牧草等の飼料をサイロ等に詰めて貯蔵した家畜飼料であり、特に牧草をサイロ内で乳酸発酵させることによって長期保存を可能としたものである。サイレージは、本来は冬季期間に与える飼料であったが、現在では1年を通して牛に与える主たる飼料となっている。 In dairy farming, cows mainly feed on grass, but during the winter months when grass cannot grow, they need to feed on silage containing stored grass. "Sillage" is a livestock feed made by packing feed such as grass in a silo and storing it, and in particular, it is made possible to preserve it for a long time by fermenting the grass with lactic acid in the silo. Silage was originally a feed given during the winter period, but now it is the main feed given to cattle throughout the year.

サイレージ調製用の牧草は、牧草適期、すなわち出穂始めと呼ばれる時期から出穂期までの概ね1週間~10日間に収穫しなければならない。この時期を過ぎれば、飼料の栄養価が減少し、繊維が粗剛になる。粗剛な繊維は消化性が悪く、結果として牛の採食量低下を引き起こす。採食量低下は泌乳量の低下に繋がるため消化性の良い繊維の給餌は畜産業界にとって重要事項である。 Grass for silage preparation must be harvested during the appropriate grass period, which is approximately 1 week to 10 days from the beginning of heading to the beginning of heading. After this period, the nutritional value of the feed decreases and the fiber becomes coarse and stiff. Coarse and stiff fibers have poor digestibility, resulting in a decrease in the amount of food eaten by cattle. Feeding highly digestible fiber is an important issue for the livestock industry because a decrease in food intake leads to a decrease in milk production.

ところが、近年では、台風の襲来、牧草収穫時期の長雨、日照不足による牧草の生育不良等によって適期に牧草の刈取りができない状況が頻発している。その結果、サイレージの栄養価低下及び繊維の粗剛化による採食量減少が、畜産業界における大きな問題となっている。 However, in recent years, situations have frequently occurred where grass cannot be harvested in a timely manner due to typhoons, long rains during the grass harvest period, poor grass growth due to lack of sunlight, etc. As a result, a decrease in the nutritional value of silage and a decrease in the amount of food eaten due to coarsening and stiffening of the fibers have become major problems in the livestock industry.

サイレージにおける栄養価低下はサプリメント等の添加材や飼料設計により補うことが可能である。しかしながら、繊維が粗剛になり、消化性が不良となったサイレージに起因する採食量低下は、現在のところ有効な解決策がない。 Decreased nutritional value in silage can be compensated for by additives such as supplements and feed design. However, there is currently no effective solution to the reduction in food intake caused by silage with coarse and stiff fibers and poor digestibility.

これまで、サイレージの消化性を改善し、牛の採食量低下を防止する方法として、牛に直接セルラーゼを含む酵素合剤を提供する方法が知られており、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、アミラーゼ、プロテアーゼ等を含む酵素合剤が既に市販されている。しかし、これらの酵素合剤が効果を奏するには一定量の添加が必要であり、コストが高い点が問題である。 Until now, as a method to improve the digestibility of silage and prevent cows from reducing their intake, it has been known to provide enzyme mixtures containing cellulase directly to cows, including cellulases, hemicellulases, amylases, proteases, etc. Enzyme mixtures containing these are already commercially available. However, in order for these enzyme mixtures to be effective, a certain amount must be added, which poses a problem in that they are expensive.

本発明は、牧草のサイロへの詰め込みの際に、セルラーゼを含む酵素を添加し、サイレージ貯蔵期間中にセルラーゼを含む酵素を牧草又は稲わらに作用させて繊維を部分的に分解し、そのサイレージを牛が採食した後のルーメン内消化性を向上させる技術である。サイレージ添加用のセルラーゼとしては、例えば、アクレモニウム(Acremonium)属の菌が生産するセルラーゼと、トリコデルマ(Trichoderma)属の菌が生産するセルラーゼとを、一定の割合で混合してなるサイレージ調製用セルラーゼ製剤(MA酵素)が過去に開発されている。しかし、これらはあくまでもサイレージの発酵品質改善効果を示したものであり、消化性改善効果は認められていない(特許文献1)。 The present invention involves adding an enzyme containing cellulase when stuffing grass into a silo, and allowing the enzyme containing cellulase to act on grass or rice straw to partially decompose the fibers during the silage storage period. This is a technology that improves digestibility in the rumen of cows after they have eaten it. Cellulases for silage addition include, for example, cellulases for silage preparation made by mixing cellulases produced by bacteria of the genus Acremonium and cellulases produced by bacteria of the genus Trichoderma in a fixed ratio. A formulation (MA enzyme) has been developed in the past. However, these only show the effect of improving the fermentation quality of silage, and the effect of improving digestibility has not been recognized (Patent Document 1).

近年の異常気象によりサイレージは発酵品質だけではなく、消化性も大きな問題となってきたことから、発酵品質だけではなく、消化性をも改善し得る新たな技術が望まれている。 Due to abnormal weather conditions in recent years, not only the fermentation quality but also the digestibility of silage has become a major problem, so new technology that can improve not only the fermentation quality but also the digestibility is desired.

特許第3051900号Patent No. 3051900

本発明の目的は、サイレージにおけるセルロースの分解を増強するための遺伝子及びそれを導入した糸状菌変異株を開発し、提供すると共に、消化性の高いサイレージを製造する方法を提供することである。 The purpose of the present invention is to develop and provide a gene for enhancing cellulose decomposition in silage and a filamentous fungus mutant strain into which the gene is introduced, as well as to provide a method for producing highly digestible silage.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、フェルロイルエステラーゼ遺伝子(feruloyl esterase)及びGlycoside Hydrolase family10エンドキシラナーゼ遺伝子(以下、GH10エンドキシラナーゼ遺伝子)等が導入されたタラロマイセス・セルロリティカス(Talaromyces cellulolyticus)変異株から得られる酵素が、採取した家畜飼料用植物においてセルロースの分解を増強し、サイレージの消化性を向上させる効果を示すことを見出した。本発明は上記新たな知見に基づくもので、以下を提供する。
(1)糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び前記プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたフェルロイルエステラーゼ遺伝子を含む第1の遺伝子発現システム、並びに糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び前記プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたGH10エンドキシラナーゼ遺伝子を含む第2の遺伝子発現システムを含む、タラロマイセス(Talaromyces)属におけるセルロース分解能増強組成物。
(2)前記第1の遺伝子発現システムに含まれる前記プロモーターがGH3β-キシロシダーゼ遺伝子プロモーターである、(1)に記載のセルロース分解能増強組成物。
(3)前記第2の遺伝子発現システムに含まれる前記プロモーターがGH10エンドキシラナーゼ遺伝子プロモーターである、(1)又は(2)に記載のセルロース分解能増強組成物。
(4)前記第1及び第2の遺伝子発現システムに含まれる前記プロモーター及び前記遺伝子がタラロマイセス属に由来する、(1)~(3)のいずれかに記載のセルロース分解能増強組成物。
(5)前記タラロマイセス属がタラロマイセス・セルロリティカス(T. cellulolyticus)である、(4)に記載のセルロース分解能増強組成物。
(6)糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び前記プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたフェルロイルエステラーゼ遺伝子を含む遺伝子発現システムが導入された、タラロマイセス・セルロリティカスのセルロース分解能増強変異株。
(7)前記プロモーターがGH3β-キシロシダーゼ遺伝子プロモーターである、(6)に記載のセルロース分解能増強変異株。
(8)(1)~(5)のいずれかに記載のセルロース分解能増強組成物が導入された、タラロマイセス・セルロリティカスのセルロース分解能増強変異株。
(9)セルロース分解促進剤を製造する方法であって、(6)~(8)のいずれかに記載のセルロース分解能増強変異株を培地中で培養してその培養液を得る工程を含む、前記方法。
(10)得られた培養液を菌体と培養上清に分離して培養上清を得る工程をさらに含む、(9)に記載の製造方法。
(11)得られた培養上清から固形物を除去する工程をさらに含む、(10)に記載の製造方法。
(12)得られた培養上清、又は固形物を除去して得られた溶液を乾燥させる工程をさらに含む、(10)又は(11)に記載の製造方法。
(13)(6)~(8)のいずれかに記載のセルロース分解能増強変異株を培地中で培養してその培養液を得る工程、及び得られた培養液を菌体と培養上清に分離して培養上清を得る工程を含む方法により得られた、セルロース分解促進剤。
(14)セルロース系バイオマスに対して、(13)に記載のセルロース分解促進剤を接触させる工程を含む、植物体のセルロース分解促進方法。
(15)採取した家畜飼料用植物に対して、(13)に記載のセルロース分解促進剤を接触させる工程を含む、サイレージ製造方法。
(16)乳酸菌を添加する工程をさらに含む、(15)に記載のサイレージ製造方法。
As a result of extensive research to solve the above problems, the present inventors have developed a Talaromyces strain into which the feruloyl esterase gene and the Glycoside Hydrolase family 10 endoxylanase gene (hereinafter referred to as GH10 endoxylanase gene) have been introduced. It has been found that an enzyme obtained from a Talaromyces cellulolyticus mutant strain enhances the decomposition of cellulose in collected livestock feed plants and is effective in improving the digestibility of silage. The present invention is based on the above new knowledge and provides the following.
(1) A first gene expression system comprising a promoter capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells, and a feruloyl esterase gene arranged downstream of the promoter in an expressible state, and a gene expression system in filamentous fungal cells. A composition for enhancing cellulose decomposition in the genus Talaromyces, comprising a promoter capable of inducing expression, and a second gene expression system comprising a GH10 endoxylanase gene arranged downstream of the promoter in an expressible state.
(2) The composition for enhancing cellulose decomposition according to (1), wherein the promoter included in the first gene expression system is a GH3β-xylosidase gene promoter.
(3) The composition for enhancing cellulose decomposition according to (1) or (2), wherein the promoter included in the second gene expression system is a GH10 endoxylanase gene promoter.
(4) The cellulose decomposition enhancing composition according to any one of (1) to (3), wherein the promoter and the gene contained in the first and second gene expression systems are derived from the genus Talaromyces.
(5) The cellulose decomposition ability enhancing composition according to (4), wherein the Talaromyces genus is Talaromyces cellulolyticus (T. cellulolyticus).
(6) A gene expression system of Talaromyces cellulolyticus into which a gene expression system containing a promoter capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells and a feruloyl esterase gene placed downstream of the promoter in a state capable of expression is introduced. Mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability.
(7) The mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability according to (6), wherein the promoter is a GH3β-xylosidase gene promoter.
(8) A cellulose decomposition-enhancing mutant strain of Talaromyces cellulolyticus into which the cellulose decomposition-enhancing composition according to any one of (1) to (5) has been introduced.
(9) A method for producing a cellulose decomposition promoter, comprising the step of culturing the cellulose decomposition-enhancing mutant strain according to any one of (6) to (8) in a medium to obtain a culture solution thereof. Method.
(10) The manufacturing method according to (9), further comprising a step of separating the obtained culture solution into bacterial cells and a culture supernatant to obtain a culture supernatant.
(11) The manufacturing method according to (10), further comprising the step of removing solid matter from the obtained culture supernatant.
(12) The manufacturing method according to (10) or (11), further comprising the step of drying the obtained culture supernatant or the solution obtained by removing solid matter.
(13) A step of culturing the cellulose decomposition-enhancing mutant strain according to any one of (6) to (8) in a medium to obtain a culture solution, and separating the obtained culture solution into bacterial cells and a culture supernatant. A cellulose decomposition promoter obtained by a method comprising the step of obtaining a culture supernatant.
(14) A method for promoting cellulose decomposition in plants, comprising the step of bringing the cellulose decomposition promoter according to (13) into contact with cellulosic biomass.
(15) A method for producing silage, comprising the step of contacting the collected livestock feed plant with the cellulose decomposition promoter described in (13).
(16) The method for producing silage according to (15), further comprising the step of adding lactic acid bacteria.

本発明のセルロース分解能増強組成物、及びセルロース分解能増強変異株によれば、採取した家畜飼料用植物におけるセルロースの分解を増強することができる。 According to the cellulose decomposition-enhancing composition and cellulose decomposition-enhancing mutant strain of the present invention, it is possible to enhance the decomposition of cellulose in collected livestock feed plants.

本発明のサイレージ製造方法によれば、消化性の高いサイレージを製造することができる。 According to the silage production method of the present invention, highly digestible silage can be produced.

各種酵素液(MA酵素、CBF酵素、CFX酵素)における各種酵素活性(アビセラーゼ活性、CMCase活性、エンドキシラナーゼ活性、フェルロイルエステラーゼ活性)の測定結果(各n=2の平均値)を示す図である。It is a diagram showing the measurement results (average value of each n=2) of various enzyme activities (avicerase activity, CMCase activity, endoxylanase activity, feruloyl esterase activity) in various enzyme solutions (MA enzyme, CBF enzyme, CFX enzyme). . MA酵素又はCBF酵素を用いて調製された稲わらサイレージ(過剰量添加試験;第1試験区)における遊離フェルラ酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、CBF酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。*はP<0.05、**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。It is a figure showing free ferulic acid concentration (average value, n=3) in rice straw silage (excess amount addition test; first test section) prepared using MA enzyme or CBF enzyme. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CBF enzyme added to the silage are shown below. * indicates P<0.05, ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. MA酵素又はCBF酵素を用いて調製された稲わらサイレージ(規定量添加試験;第2試験区)における遊離フェルラ酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、CBF酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。*はP<0.05(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。It is a figure showing free ferulic acid concentration (average value, n=3) in rice straw silage prepared using MA enzyme or CBF enzyme (specified amount addition test; second test section). The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CBF enzyme added to the silage are shown below. * indicates P<0.05 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. MA酵素又はCBF酵素を用いて調製された牧草(チモシー)サイレージ(規定量添加試験;第3試験区)における遊離フェルラ酸濃度及び遊離クマル酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、CBF酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。It is a figure showing free ferulic acid concentration and free coumaric acid concentration (average value, n=3) in grass (timothy) silage (specified amount addition test; 3rd test section) prepared using MA enzyme or CBF enzyme. . The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CBF enzyme added to the silage are shown below. ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. MA酵素又はCBF酵素を用いて調製された牧草(リードカナリーグラス)サイレージ(規定量添加試験;第3試験区)における遊離フェルラ酸濃度及び遊離クマル酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、CBF酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。*はP<0.05、**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。Diagram showing free ferulic acid concentration and free coumaric acid concentration (average value, n=3) in grass (reed canary grass) silage (specified amount addition test; 3rd test section) prepared using MA enzyme or CBF enzyme. It is. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CBF enzyme added to the silage are shown below. * indicates P<0.05, ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. GH10酵素を用いて調製された稲わらサイレージ(過剰量添加試験;第4試験区)における遊離フェルラ酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、GH10酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。It is a figure showing free ferulic acid concentration (average value, n=3) in rice straw silage (excess amount addition test; 4th test group) prepared using GH10 enzyme. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and GH10 enzyme added to the silage are shown below. ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. GH10酵素又はGH11酵素を用いて調製された稲わらサイレージ(過剰量添加試験;第5試験区)における遊離フェルラ酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、GH10酵素、GH11酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。*はP<0.05(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。It is a figure showing free ferulic acid concentration (average value, n=3) in rice straw silage (excess amount addition test; 5th test section) prepared using GH10 enzyme or GH11 enzyme. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, GH10 enzyme, and GH11 enzyme added to the silage are shown below. * indicates P<0.05 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. MA酵素又はCFX酵素を用いて調製された稲わらサイレージ(規定量添加試験;第6試験区)における遊離フェルラ酸濃度及び遊離クマル酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。0は、測定値が検出限界を下回ったことを示す。乳酸菌、MA酵素、CFX酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。*はP<0.05、**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。It is a figure showing free ferulic acid concentration and free coumaric acid concentration (average value, n=3) in rice straw silage (specified amount addition test; 6th test group) prepared using MA enzyme or CFX enzyme. 0 indicates that the measured value is below the detection limit. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CFX enzyme added to the silage are shown below. * indicates P<0.05, ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. MA酵素又はCFX酵素を用いて調製された牧草(チモシー2番草)サイレージ(規定量添加試験;第7試験区)における遊離フェルラ酸濃度及び遊離クマル酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、CFX酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。*はP<0.05、**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。Showing the free ferulic acid concentration and free coumaric acid concentration (average value, n=3) in grass (timothy second grass) silage (specified amount addition test; 7th test plot) prepared using MA enzyme or CFX enzyme. It is a diagram. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CFX enzyme added to the silage are shown below. * indicates P<0.05, ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation. MA酵素又はCFX酵素を用いて調製された牧草(冷凍チモシー1番草)サイレージ(規定量添加試験;第8試験区)における遊離フェルラ酸濃度及び遊離クマル酸濃度(平均値、n=3)を示す図である。乳酸菌、MA酵素、CFX酵素のうちサイレージに添加されたものの組合せを下部に示す。**はP<0.01(Tukey検定)を示す。エラーバーは標準偏差を示す。Free ferulic acid concentration and free coumaric acid concentration (average value, n=3) in grass (frozen timothy first grass) silage (specified amount addition test; 8th test plot) prepared using MA enzyme or CFX enzyme. FIG. The combinations of lactic acid bacteria, MA enzyme, and CFX enzyme added to the silage are shown below. ** indicates P<0.01 (Tukey test). Error bars indicate standard deviation.

1.セルロース分解能増強組成物
1-1.概要
本発明の第1の態様は、セルロース分解能増強組成物である。
本態様のセルロース分解能増強組成物は、フェルロイルエステラーゼ遺伝子、及び/又はGH10エンドキシラナーゼ遺伝子を含む遺伝子発現システムを有効成分とする組成物である。本態様のセルロース分解能増強組成物は、稲わらのような粗剛化した繊維を含む牧草であってもサイレージ発酵品質を向上させ、採食後の消化率を改善することができる。
1. Cellulose degradability enhancing composition 1-1. Overview The first aspect of the present invention is a composition for enhancing cellulose decomposition.
The composition for enhancing cellulose decomposition of this embodiment is a composition containing as an active ingredient a gene expression system containing a feruloyl esterase gene and/or a GH10 endoxylanase gene. The cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment can improve the quality of silage fermentation and improve the digestibility after feeding even for grasses containing coarse and stiffened fibers such as rice straw.

1-2.用語の定義
本明細書で頻用する以下の用語について定義する。
「セルロース」とは、分子式(C6H10O5)nで表される多糖類で、グルコースがβ-1,4グルコシド結合により直鎖状に重合したグルコースポリマーである。セルロースは、全ての植物の細胞壁や植物繊維の構成成分として存在する。
1-2. Definition of Terms The following terms frequently used in this specification are defined.
"Cellulose" is a polysaccharide represented by the molecular formula (C 6 H 10 O 5 ) n , and is a glucose polymer in which glucose is linearly polymerized through β-1,4 glucosidic bonds. Cellulose exists as a constituent of all plant cell walls and plant fibers.

「ヘミセルロース」とは、陸上植物細胞の細胞壁を構成する多糖類のうち、セルロースとペクチン以外の不溶性多糖類の総称である。例えば、キシラン、マンナン、グルクロノキシラン、グルコマンナン等が該当する。 "Hemicellulose" is a general term for insoluble polysaccharides other than cellulose and pectin among the polysaccharides that constitute the cell walls of land plant cells. For example, xylan, mannan, glucuronoxylan, glucomannan, etc. are applicable.

「キシラン」とは、β-1,4結合したD-キシロースを主鎖として有する糖鎖であり、この主鎖に対して、アセチル基、L-アラビノース(O-2位及び/又はO-3位)、4-メチル-D-グルクロン酸(0-2位)が部分的に修飾される場合もある。キシランは細胞壁に存在するヘミセルロースの主成分である。 "Xylan" is a sugar chain that has β-1,4-bonded D-xylose as its main chain. position), 4-methyl-D-glucuronic acid (positions 0-2) may be partially modified. Xylan is the main component of hemicellulose present in cell walls.

「セルラーゼ」とは、セルロースを、グルコース、セロビオース及びセロオリゴ糖に加水分解する酵素反応系を触媒する酵素群の総称であり、その作用様式により、エキソセルラーゼ、エンドセルラーゼ及びセロビアーゼ等に分類される。セルラーゼに含まれるこれら酵素の作用により、セルロースが最終的にグルコースまで分解される。 "Cellulase" is a general term for a group of enzymes that catalyze an enzymatic reaction system that hydrolyzes cellulose into glucose, cellobiose, and cellooligosaccharides, and is classified into exocellulases, endocellulases, cellobiases, etc. depending on their mode of action. Through the action of these enzymes contained in cellulase, cellulose is finally broken down into glucose.

「フェルロイルエステラーゼ」とは、フェルラ酸エステルを加水分解する酵素である。「フェルラ酸エステル」は、キシラン鎖側鎖のアラビノース残基とフェルラ酸のエステル化合物として細胞壁中で形成される。フェルラ酸部分が光二量化すると、キシラン鎖同士が架橋され、結果として、細胞壁を構成しているキシラン鎖やセルロース鎖に加水分解酵素が接近しにくくなる。それ故、細胞壁を構成しているキシラン鎖やセルロース鎖が分解されにくくなる。逆に、フェルロイルエステラーゼによってフェルラ酸エステルが加水分解されれば、キシラン鎖やセルロース鎖が加水分解され易くなり、細胞壁の分解が促進される。本明細書においてフェルロイルエステラーゼは、例えば、配列番号1で示すアミノ酸配列からなるペプチドが挙げられる。 "Ferruloyl esterase" is an enzyme that hydrolyzes ferulic acid ester. “Ferrulic acid ester” is formed in the cell wall as an ester compound of ferulic acid and arabinose residues on the side chains of xylan chains. When the ferulic acid moiety photodimerizes, the xylan chains are crosslinked, and as a result, it becomes difficult for hydrolytic enzymes to access the xylan chains and cellulose chains that make up the cell wall. Therefore, the xylan chains and cellulose chains that make up the cell wall become difficult to decompose. Conversely, when ferulic acid ester is hydrolyzed by feruloyl esterase, xylan chains and cellulose chains are easily hydrolyzed, promoting cell wall decomposition. As used herein, examples of feruloyl esterase include a peptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.

「エンドキシラナーゼ」とは、キシロース主鎖のD-キシロースのβ-1,4結合を加水分解する酵素である。エンドキシラナーゼは、アミノ酸配列の相同性により、GH10とGH11に分類される(Coutinho,P.M.ら、Recent Advances in Carbohydrate Bioengineering, 246,3-12(1999))。GH10エンドキシラナーゼは、一般的に分子量が30kDa以上であるが、GH11のキシラナーゼは一般的に分子量が20kDa程度と比較的小さい(Beaugrandら、Carbohydr.Res.339,2529-2540(2004))。本明細書においてGH10エンドキシラナーゼは、例えば、配列番号2で示すアミノ酸配列からなるペプチドが挙げられる。 "Endoxylanase" is an enzyme that hydrolyzes the β-1,4 bond of D-xylose in the xylose main chain. Endoxylanases are classified into GH10 and GH11 based on amino acid sequence homology (Coutinho, P.M. et al., Recent Advances in Carbohydrate Bioengineering, 246, 3-12 (1999)). GH10 endoxylanase generally has a molecular weight of 30 kDa or more, whereas GH11 xylanase generally has a relatively small molecular weight of about 20 kDa (Beaugrand et al., Carbohydr. Res. 339, 2529-2540 (2004)). As used herein, examples of GH10 endoxylanase include a peptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2.

「糸状菌」とは、菌類のうち、菌糸と呼ばれる管状の細胞から構成されているものの総称である。糸状菌は、限定されないが、例えばアクレモニウム属、アスペルギルス(Aspergillus)属、クリソスポリウム(Chrysosporium)属、フサリウム(Fusarium)属、フミコーラ(Humicola)属、ミセリオフトラ属(Myceliophthora)、ニューロスポラ(Neurospora)属、ペニシリウム(Penicillium)属、ピロマイセス(Piromyces)属、タラロマイセス属、サーモアスカス(Thermoascaceae)属、チエラビア(Thielavia)属、又はトリコデルマ(Trichoderma)属等を含む。 "Filamentous fungi" is a general term for fungi that are composed of tubular cells called hyphae. Examples of filamentous fungi include, but are not limited to, Acremonium, Aspergillus, Chrysosporium, Fusarium, Humicola, Myceliophthora, and Neurospora. The genus Penicillium, the genus Piromyces, the genus Talaromyces, the genus Thermoascaceae, the genus Thielavia, the genus Trichoderma, and the like.

本明細書における「トリコデルマ(Trichoderma)属」の具体例として、限定はしないが、トリコデルマ・リーセイ(T. reesei)、トリコデルマ・ビリデ(T. viride)、トリコデルマ・アトロビリデ(T. atroviride)、又はトリコデルマ・ロンジブラチアタム(T. longibrachiatum)が挙げられる。 Specific examples of the "Trichoderma genus" herein include, but are not limited to, T. reesei, T. viride, T. atroviride, or Trichoderma - Examples include T. longibrachiatum.

本明細書における「タラロマイセス(Talaromyces)属」の具体例として、限定はしないが、例えばタラロマイセス・セルロリティカス(T. cellulolyticus)、タラロマイセス・ベルサチリス(T. versatilis)、タラロマイセス・ベルキュロサス(T. verruculosus)、タラロマイセス・スティピタタス(T. stipitatus)、タラロマイセス・フニクロサス(T. funiculosus)、又はタラロマイセス・ピノフィラス(T. pinophilus)が挙げられる。 Specific examples of the "genus Talaromyces" in this specification include, but are not limited to, T. cellulolyticus, T. versatilis, T. verruculosus. , T. stipitatus, T. funiculosus, or T. pinophilus.

本明細書における「ペニシリウム(Penicillium)属」の具体例として、限定はしないが、例えばペニシリウム・フニクロサム(P. funiculosum)が挙げられる。 Specific examples of the "Penicillium genus" in this specification include, but are not limited to, Penicillium funiculosum (P. funiculosum).

本明細書で使用する糸状菌は、野生株又は変異株のいずれも含むものとする。例えば、T.セルロリティカスであれば、野生株の他に寄託変異株であるアクレモニウム・セルロリティカス(Acremonium cellulolyticus)C1株(FERM P-18508、特許第4998991号)、CF-2612株(FERM P-21290、特許第4986038号)、及びTN株(FERM BP-685、特許第1504657号)が含まれる。なお、アクレモニウム・セルロリティカスはT.セルロリティカスの旧名であり、同一の種を意味する(Fujiiら、FEMS Microbiol. Lett. 351,32-41 (2014))。本明細書では、以降、A.セルロリティカスをT.セルロリティカスと表記する。 The filamentous fungi used herein include both wild strains and mutant strains. For example, in the case of T. cellulolyticus, in addition to the wild strain, the deposited mutant strains Acremonium cellulolyticus C1 strain (FERM P-18508, Patent No. 4998991), CF-2612 strain ( FERM P-21290, Patent No. 4986038), and TN strain (FERM BP-685, Patent No. 1504657). Note that Acremonium cellulolyticus is the old name of T. cellulolyticus and means the same species (Fujii et al., FEMS Microbiol. Lett. 351, 32-41 (2014)). In this specification, A. cellulolyticus will be hereinafter referred to as T. cellulolyticus.

本明細書において「遺伝子発現システム」とは、生体内に導入された場合に遺伝子を発現し得る遺伝子発現系をいう。遺伝子発現システムは、必須の構成要素として、プロモーター、コード領域、ターミネーター(転写終結配列)を含み、任意選択的な要素として、エンハンサー、イントロン、ポリアデニル化シグナル、複製開始点、選択マーカー等を含む。遺伝子発現システムの具体例としては、限定はしないが、複製開始点を含む環状DNA、すなわちプラスミドや、直鎖状DNAが挙げられる。 As used herein, the term "gene expression system" refers to a gene expression system that can express a gene when introduced into a living body. A gene expression system includes a promoter, a coding region, a terminator (transcription termination sequence) as essential components, and an enhancer, an intron, a polyadenylation signal, an origin of replication, a selection marker, etc. as optional components. Specific examples of gene expression systems include, but are not limited to, circular DNA containing an origin of replication, ie, a plasmid, and linear DNA.

本明細書において「選択マーカー」とは、形質転換後の細胞集団から、実際に形質転換された細胞を選別する目的、或いは形質転換された細胞の子孫細胞から遺伝子発現システムを維持している細胞を選別する目的で使用される遺伝子である。具体的には、代謝遺伝子を欠損している栄養要求性変異株を形質転換宿主とする場合、その代謝遺伝子を選択マーカー遺伝子として用いることができる。 As used herein, the term "selectable marker" is used for the purpose of selecting actually transformed cells from a cell population after transformation, or for cells that maintain a gene expression system from descendant cells of transformed cells. This is a gene used for the purpose of screening. Specifically, when an auxotrophic mutant strain lacking a metabolic gene is used as a transformed host, the metabolic gene can be used as a selection marker gene.

本明細書において「セルフクローニング」とは、宿主生物に由来する配列のみからなる遺伝子発現システムをその宿主生物に導入する遺伝子改変技術をいう。例えば、T.セルロリティカスが宿主生物の場合、T.セルロリティカス由来の配列のみからなる遺伝子発現システムをT.セルロリティカスに導入する遺伝子改変技術が該当する。セルフクローニングによる遺伝子改変技術は、異種性の配列を含む遺伝子改変技術に比べて、一般的に安全性が高いと考えられている。 As used herein, "self-cloning" refers to a genetic modification technique in which a gene expression system consisting only of sequences derived from a host organism is introduced into the host organism. For example, when T. cellulolyticus is the host organism, a gene modification technique that involves introducing into T. cellulolyticus a gene expression system consisting only of sequences derived from T. cellulolyticus is applicable. Gene modification techniques using self-cloning are generally considered to be safer than gene modification techniques involving heterologous sequences.

本明細書において「糸状菌細胞内で安定的に維持される」とは、遺伝子発現システムに含まれる遺伝情報が実質的に同一の状態で、かつ糸状菌細胞内で世代を越えて維持されることをいう。具体的には、染色体DNAの複製時に同時に複製され、娘細胞の少なくとも一部に分配されることをいい、所定の培養条件下で増殖する細胞の実質的に全てがその遺伝子発現システムを有していることをいう。遺伝子発現システムがプラスミドである場合、糸状菌細胞内で安定的に維持されるためには、通常、プラスミドが選択マーカーを含んでいる必要がある。また、遺伝子発現システムが直鎖状DNAである場合、糸状菌細胞内で安定的に維持されるためには、その遺伝子発現システムが染色体DNAに組み込まれることが必要である。 As used herein, "stablely maintained within the filamentous fungal cell" means that the genetic information contained in the gene expression system is maintained in substantially the same state within the filamentous fungal cell over generations. Say something. Specifically, it means that when chromosomal DNA replicates, it is simultaneously replicated and distributed to at least some of the daughter cells, and virtually all cells that proliferate under given culture conditions have this gene expression system. It means that When the gene expression system is a plasmid, the plasmid usually needs to contain a selection marker in order to be stably maintained in filamentous fungal cells. Furthermore, when the gene expression system is a linear DNA, the gene expression system must be integrated into the chromosomal DNA in order to be stably maintained within the filamentous fungal cell.

本明細書においてアミノ酸配列の「同一性」とは、二つのアミノ酸配列を整列(アラインメント)し、必要に応じてギャップを導入して、両アミノ酸配列のアミノ酸一致度が最も高くなるようにしたときの、ペプチドの全アミノ酸残基数に対する比較するペプチドのアミノ酸配列中の同一アミノ酸残基数の割合(%)をいう。 As used herein, "identity" of amino acid sequences refers to when two amino acid sequences are aligned, gaps are introduced as necessary, and the degree of amino acid identity between both amino acid sequences is maximized. The ratio (%) of the number of identical amino acid residues in the amino acid sequences of the peptides being compared to the total number of amino acid residues in the peptides.

本明細書において「複数個のアミノ酸残基」とは、2~30個、2~14個、2~10個、2~8個、2~6個、2~5個、2~4個、又は2~3個のアミノ酸残基をいう。 As used herein, "a plurality of amino acid residues" refers to 2 to 30, 2 to 14, 2 to 10, 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, 2 to 4, Or two to three amino acid residues.

本明細書において塩基配列の「同一性」とは、二つの塩基配列を整列(アラインメント)し、必要に応じてギャップを導入して、両塩基配列の塩基一致度が最も高くなるようにしたときの、塩基配列の全塩基数に対する比較する塩基配列中の同一塩基数の割合(%)をいう。 In this specification, "identity" of base sequences refers to when two base sequences are aligned, gaps are introduced as necessary, and the degree of base identity between both base sequences is maximized. The ratio (%) of the number of identical bases in the base sequences to be compared to the total number of bases in the base sequences.

本明細書において「複数個の塩基」とは、2~30個、2~14個、2~10個、2~8個、2~6個、2~5個、2~4個、又は2~3個の塩基をいう。 As used herein, "a plurality of bases" refers to 2 to 30 bases, 2 to 14 bases, 2 to 10 bases, 2 to 8 bases, 2 to 6 bases, 2 to 5 bases, 2 to 4 bases, or 2 Refers to ~3 bases.

1-3.構成
1-3-1.構成成分
本発明のセルロース分解能増強組成物は、有効成分及びそれ以外の成分によって構成されている。以下、各構成成分について具体的に説明をする。
1-3. Configuration 1-3-1. Constituent Components The composition for enhancing cellulose decomposition of the present invention is composed of an active ingredient and other ingredients. Each component will be specifically explained below.

(1)有効成分
本態様のセルロース分解能増強組成物は、必須の有効成分として、フェルロイルエステラーゼ遺伝子を含む第1遺伝子発現システム及び/又はGH10エンドキシラナーゼ遺伝子を含む第2遺伝子発現システムを含む。
(1) Active Ingredients The cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment includes, as essential active ingredients, a first gene expression system containing a feruloyl esterase gene and/or a second gene expression system containing a GH10 endoxylanase gene.

(i)第1遺伝子発現システム
「第1(の)遺伝子発現システム」は、糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び当該プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたフェルロイルエステラーゼ遺伝子を含む。
(i) First gene expression system The "first gene expression system" consists of a promoter capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells, and a feruloyl esterase placed downstream of the promoter in a state capable of expression. Contains genes.

「糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター」(本明細書では、以下しばしば単に「プロモーター」と略記する)は、本発明の遺伝子発現システムを糸状菌細胞内に導入した時に遺伝子発現システムに包含される目的の遺伝子及び/又はマーカー遺伝子の発現を誘導し得る任意のプロモーターである。プロモーターの種類は、特に限定はしない。一般的には、例えば、発現対象である目的の遺伝子を、宿主内で過剰に発現可能な過剰発現型プロモーター、宿主内で恒常的に発現可能な構成的活性型プロモーター、宿主の発生段階に応じて発現制御できる時期特異的活性型プロモーター、宿主内で自由に発現制御できる発現誘導型プロモーター、そして宿主の特定組織や特定部位で選択的に発現することができる部位特異的プロモーター等が知られている。本発明のセルロース分解能増強組成物の使用用途を勘案して適宜定めればよい。 A "promoter that can induce gene expression in filamentous fungal cells" (hereinafter often simply referred to as "promoter") is a gene expression system that can be used when the gene expression system of the present invention is introduced into filamentous fungal cells. Any promoter that can induce the expression of a gene of interest and/or a marker gene included in The type of promoter is not particularly limited. In general, for example, the target gene to be expressed can be expressed using an overexpression type promoter that can be overexpressed in the host, a constitutively active promoter that can be constantly expressed in the host, or a constitutively active promoter that can be expressed constitutively in the host, depending on the developmental stage of the host. Time-specific active promoters that can control expression within the host, expression-inducible promoters that can freely control expression within the host, and site-specific promoters that can selectively express in specific tissues or sites of the host are known. There is. It may be determined as appropriate in consideration of the intended use of the cellulose decomposition-enhancing composition of the present invention.

本発明の遺伝子発現システムで使用可能なプロモーターとしては、例えば、限定しないが、セルラーゼ遺伝子プロモーター、キシラナーゼ遺伝子プロモーター、ペクチナーゼ遺伝子プロモーター、又は他の酵素遺伝子のプロモーターが挙げられる。 Examples of promoters that can be used in the gene expression system of the present invention include, but are not limited to, cellulase gene promoters, xylanase gene promoters, pectinase gene promoters, or promoters of other enzyme genes.

セルラーゼ遺伝子プロモーターとしては、例えば、エンドセルラーゼ(EC 3.2.1.4)、エキソセルラーゼ(EC 3.2.1.91、EC 3.2.1.176)、又はセロビアーゼ(EC 3.2.1.21)等の遺伝子プロモーターを使用することができる。なお、各酵素名に付したEC番号は国際生化学分子生物学連合の酵素委員会によって付された酵素番号を示す(以下、同様とする)。 As the cellulase gene promoter, for example, gene promoters such as endocellulase (EC 3.2.1.4), exocellulase (EC 3.2.1.91, EC 3.2.1.176), or cellobiase (EC 3.2.1.21) can be used. The EC number attached to each enzyme name indicates the enzyme number assigned by the Enzyme Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (hereinafter the same shall apply).

キシラナーゼ遺伝子プロモーターとしては、例えば、エンドキシラナーゼ(EC 3.2.1.8)、キシラン 1,4-β-キシロシダーゼ(EC 3.2.1.37)、endo-1,3-β-キシラナーゼ(EC 3.2.1.32)、キシラン 1,3-β-キシロシダーゼ(EC 3.2.1.72)、又はα-キシロシダーゼ等の遺伝子プロモーターを使用することができる。 Examples of xylanase gene promoters include endoxylanase (EC 3.2.1.8), xylan 1,4-β-xylosidase (EC 3.2.1.37), endo-1,3-β-xylanase (EC 3.2.1.32), xylan 1 Gene promoters such as , 3-β-xylosidase (EC 3.2.1.72), or α-xylosidase can be used.

ペクチナーゼ遺伝子プロモーターとしては、例えば、ポリガラクツロナーゼ(EC 3.2.1.15)、ラムノガラクツロナンアセチルエステラーゼ(EC 3.1.1.86)、ペクチンエステラーゼ(EC 3.1.1.11)、α-L-ラムノシダーゼ(EC 3.2.1.40)、α-L-アラビノフラノシダーゼ(EC 3.2.1.55)、β-L-アラビノシダーゼ(EC 3.2.1.88)、アラビナン エンド-1,5-α-L-アラビノシダーゼ(EC 3.2.1.99)、マンナン 1,4-マンノビオシダーゼ(EC 3.2.1.100)、マンナン エンド-1,6-α-マンノシダーゼ(EC 3.2.1.101)、α-マンノシダーゼ(EC 3.2.1.24)、β-マンノシダーゼ(EC 3.2.1.25)、1,6-α-D-マンノシダーゼ(EC 3.2.1.163)、ラムノガラクツロナンヒドロラーゼ(EC 3.2.1.171)、ラムノガラクツロナン ガラクツロノヒドロラーゼ(EC 3.2.1.173)、ラムノガラクツロナン ラムノヒドロラーゼ(EC 3.2.1.174)等の遺伝子プロモーターを使用することができる。 Examples of pectinase gene promoters include polygalacturonase (EC 3.2.1.15), rhamnogalacturonan acetyl esterase (EC 3.1.1.86), pectin esterase (EC 3.1.1.11), and α-L-rhamnosidase (EC 3.2). .1.40), α-L-arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55), β-L-arabinosidase (EC 3.2.1.88), Arabinan endo-1,5-α-L-arabinosidase (EC 3.2) .1.99), mannan 1,4-mannobiosidase (EC 3.2.1.100), mannan endo-1,6-α-mannosidase (EC 3.2.1.101), α-mannosidase (EC 3.2.1.24), β-mannosidase ( EC 3.2.1.25), 1,6-α-D-mannosidase (EC 3.2.1.163), rhamnogalacturonan hydrolase (EC 3.2.1.171), rhamnogalacturonan galacturonohydrolase (EC 3.2.1.173) Gene promoters such as Rhamnogalacturonan Rhamnohydrolase (EC 3.2.1.174) can be used.

他の酵素遺伝子のプロモーターとしては、例えば、フェルロイルエステラーゼ(EC 3.1.1.73)、タンナーゼ(EC 3.1.1.20)、クチナーゼ(EC 3.1.1.74)、グルコノラクトナーゼ(EC 3.1.1.17)、イヌリナーゼ(EC 3.2.1.7)、デキストラーゼ(EC 3.2.1.11)、キチナーゼ(EC 3.2.1.14)、β‐ガラクトシダーゼ(EC 3.2.1.23)、β-フルクトフラノシダーゼ(EC 3.2.1.26)、トレハラーゼ(EC 3.2.1.28)、エンド-1,3(4)-β-グルカナーゼ(EC 3.2.1.6)、α-アミラーゼ(EC 3.2.1.1.)、β-アミラーゼ(EC 3.2.1.2)、エキソ-1,4-α-グルコシダーゼ(グルコアミラーゼ)(EC 3.2.1.3)、α-グルコシダーゼ(EC 3.2.1.20)、イソアミラーゼ(EC3.2.1.68)、イソプルラナーゼ(EC 3.2.1.57)、又はエンド-1,3(4)-β-グルカナーゼ(EC 3.2.1.6)等の遺伝子プロモーターを使用することができる。 Examples of promoters of other enzyme genes include feruloylesterase (EC 3.1.1.73), tannase (EC 3.1.1.20), cutinase (EC 3.1.1.74), gluconolactonase (EC 3.1.1.17), and inulinase (EC 3.1.1.17). EC 3.2.1.7), dextrase (EC 3.2.1.11), chitinase (EC 3.2.1.14), β-galactosidase (EC 3.2.1.23), β-fructofuranosidase (EC 3.2.1.26), trehalase (EC 3.2) .1.28), endo-1,3(4)-β-glucanase (EC 3.2.1.6), α-amylase (EC 3.2.1.1.), β-amylase (EC 3.2.1.2), exo-1,4- α-glucosidase (glucoamylase) (EC 3.2.1.3), α-glucosidase (EC 3.2.1.20), isoamylase (EC 3.2.1.68), isoplulanase (EC 3.2.1.57), or endo-1,3( 4) Gene promoters such as -β-glucanase (EC 3.2.1.6) can be used.

上記プロモーターの中でも、限定はしないが、エキソセルラーゼ(EC 3.2.1.91、EC 3.2.1.176)として、GH7エキソセルラーゼ若しくはGH6エキソセルラーゼ;エンドセルラーゼ(EC 3.2.1.4)として、GH7エンドセルラーゼ若しくはGH5エンドセルラーゼ;セロビアーゼ(EC 3.2.1.21)として、GH3セロビアーゼ若しくはGH1セロビアーゼ;キシラン 1,4-β-キシロシダーゼ(EC 3.2.1.37)として、GH3β-キシロシダーゼ若しくはGH43β-キシロシダーゼ;フェルロイルエステラーゼ(EC 3.1.1.73)として、フェルロイルエステラーゼ;又はエンドキシラナーゼ(EC 3.2.1.8)として、GH10エンドキシラナーゼ若しくはGH11エンドキシラナーゼの遺伝子プロモーターは好適である。 Among the above promoters, examples include, but are not limited to, exocellulase (EC 3.2.1.91, EC 3.2.1.176) such as GH7 exocellulase or GH6 exocellulase; endocellulase (EC 3.2.1.4) such as GH7 endocellulase or GH5 endocellulase. ; as cellobiase (EC 3.2.1.21), GH3 cellobiase or GH1 cellobiase; as xylan 1,4-β-xylosidase (EC 3.2.1.37), GH3β-xylosidase or GH43β-xylosidase; as feruloyl esterase (EC 3.1.1.73); , feruloyl esterase; or endoxylanase (EC 3.2.1.8), the gene promoters of GH10 endoxylanase or GH11 endoxylanase are suitable.

プロモーターが由来する生物種は、糸状菌に含まれる種であれば限定しない。例えば、前述の定義に記載した糸状菌種が挙げられる。 The biological species from which the promoter is derived is not limited as long as it is a species included in filamentous fungi. Examples include the filamentous fungal species listed in the definitions above.

例えば、T.セルロリティカス由来のプロモーターの例は、限定はしないが、GH7エキソセルラーゼとして、Cel7A;GH7エンドセルラーゼとしてCel7B;GH3セロビアーゼとして、Bgl3A;GH6エキソセルラーゼとして、Cel6A;GH5エンドセルラーゼとして、Cel5A;GH3β-キシロシダーゼとして、Bxy3B;フェルロイルエステラーゼとして、FaeB;GH10エンドキシラナーゼとして、Xyl10A;GH11エンドキシラナーゼとして、Xyl11A、Xyl11B、Xyl11C、Xyl11E、Xyl11F、及びXyl11Gの遺伝子プロモーターが挙げられる。本態様の第1の遺伝子発現システムに使用されるプロモーターの具体例として、配列番号3で示す塩基配列からなるbxy3B遺伝子プロモーター、配列番号3で示す塩基配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上の同一性を有する配列からなりbxy3B遺伝子プロモーターと同等以上の発現誘導活性を有するプロモーター、又は配列番号3で示す塩基配列において1個又は複数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなりbxy3B遺伝子プロモーターと同等以上の発現誘導活性を有するプロモーターが挙げられる。 For example, examples of promoters derived from T. cellulolyticus include, but are not limited to, Cel7A as GH7 exocellulase; Cel7B as GH7 endocellulase; Bgl3A as GH3 cellobiase; Cel6A as GH6 exocellulase; Cel5A; GH3β-xylosidase; Bxy3B; feruloyl esterase; FaeB; GH10 endoxylanase; Xyl10A; GH11 endoxylanase; As a specific example of the promoter used in the first gene expression system of this embodiment, a bxy3B gene promoter consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, 70% or more, 75% or more of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, Sequences with an identity of 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more, and expression inducing activity equivalent to or higher than that of the bxy3B gene promoter. or a promoter comprising a base sequence in which one or more bases have been deleted, substituted, or added to the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, and has an expression-inducing activity equal to or higher than that of the bxy3B gene promoter.

第1の遺伝子発現システムに使用される「フェルロイルエステラーゼ遺伝子」は、前記フェルロイルエステラーゼをコードする遺伝子、又はフェルロイルエステラーゼ活性を有するペプチドをコードする遺伝子をいう。本発明に使用されるフェルロイルエステラーゼ遺伝子の由来生物種は、限定はしない。例えば、糸状菌由来、例えばタラロマイセス属由来のフェルロイルエステラーゼ遺伝子が挙げられる。ここで言うフェルロイルエステラーゼは、限定はしないが、例えば、配列番号1で示すアミノ酸配列からなるT.セルロリティカス由来のフェルロイルエステラーゼB(FaeB)が挙げられる。その他にも、配列番号4で示すアミノ酸配列からなるAspergillus niger由来のフェルロイルエステラーゼ(VRIESら, APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY,vol63,p4638-4644(1997))、配列番号5で示すアミノ酸配列からなるPenicillium funiculosum由来のフェルロイルエステラーゼ(Kroonら, Eur. J. Biochem. vol267, 6740-6752 (2000))、及び配列番号6で示すアミノ酸配列からなるAspergillus niger由来のフェルロイルエステラーゼ(Anthonyら, Protein Expression and Purification,vol37,p126-133(2004))の他、配列番号1、4、5又は6で示すアミノ酸配列に対して85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上のアミノ酸同一性を有する塩基配列からなり、かつT.セルロリティカス由来のFaeBと同等以上の酵素活性を有するポリペプチド、又は配列番号1、4、5又は6で示すアミノ酸配列において1個又は複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され、かつT.セルロリティカス由来のFaeBと同等以上の酵素活性を有するポリペプチドが挙げられる。そのようなフェルロイルエステラーゼをコードするフェルロイルエステラーゼ遺伝子の具体例として、限定はしないが、例えば、配列番号7で示す塩基配列からなるfaeB遺伝子、配列番号8、9又は10で示す塩基配列からなるフェルロイルエステラーゼ遺伝子が挙げられる。その他にも、配列番号7、8、9又は10で示す塩基配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上の塩基同一性を有する塩基配列からなり、それらがコードするポリペプチドがT.セルロリティカス由来のFaeBと同等以上の活性を有するポリヌクレオチド、配列番号7、8、9又は10で示す塩基配列において1個又は複数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなり、それらがコードするポリペプチドがT.セルロリティカス由来のFaeBと同等以上の活性を有するポリヌクレオチド、配列番号1、4、5又は6で示すアミノ酸配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列からなり、それらがコードするポリペプチドがT.セルロリティカス由来のFaeBと同等以上の活性を有するポリヌクレオチドが挙げられる。「フェルロイルエステラーゼ遺伝子」は、プロモーター領域やターミネーター領域を除いたコード領域を意味するものとするが、当該コード領域はイントロンを含む遺伝子配列、例えば又は配列番号11で示すゲノム配列であってもよく、或いはイントロン配列を含まない遺伝子配列、例えば配列番号7で示すcDNA配列であってもよい。 The "feruloyl esterase gene" used in the first gene expression system refers to a gene encoding the aforementioned feruloyl esterase or a gene encoding a peptide having feruloyl esterase activity. The species of origin of the feruloyl esterase gene used in the present invention is not limited. For example, a feruloyl esterase gene derived from a filamentous fungus, such as a gene derived from the genus Talaromyces, may be mentioned. The feruloyl esterase mentioned here is not limited to, but includes, for example, feruloyl esterase B (FaeB) derived from T. cellulolyticus and having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. In addition, Aspergillus niger-derived feruloyl esterase has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 (VRIES et al., APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, vol 63, p4638-4644 (1997)), and Penicillium funiculosum has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5. feruloylesterase derived from Aspergillus niger (Kroon et al., Eur. J. Biochem. vol267, 6740-6752 (2000)), and feruloylesterase derived from Aspergillus niger consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (Anthony et al., Protein Expression and Purification). , vol37, p126-133 (2004)), as well as 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98 % or more, or a polypeptide consisting of a base sequence having 99% or more amino acid identity and having an enzyme activity equal to or higher than that of FaeB derived from T. cellulolyticus, or represented by SEQ ID NO: 1, 4, 5, or 6. Examples include polypeptides in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence, and which have an enzyme activity equal to or higher than that of FaeB derived from T. cellulolyticus. Specific examples of the feruloyl esterase gene encoding such feruloyl esterase include, but are not limited to, the faeB gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 7, and the faeB gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 8, 9, or 10. Examples include the feruloyl esterase gene. In addition, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% of the base sequence shown in SEQ ID NO: 7, 8, 9 or 10. A polynucleotide consisting of a base sequence having a base identity of 98% or more or 99% or more, and a polypeptide encoded by the base sequence having an activity equal to or higher than that of FaeB derived from T. cellulolyticus, SEQ ID NO: 7, Consists of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted, or added in the base sequence shown by 8, 9, or 10, and the polypeptide encoded by these base sequences is equivalent to or higher than FaeB derived from T. cellulolyticus. Active polynucleotide, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 4, 5 or 6, A polypeptide consisting of a base sequence encoding an amino acid sequence having an identity of 97% or more, 98% or more, or 99% or more, and whose polypeptide has an activity equivalent to or higher than that of FaeB derived from T. cellulolyticus. Examples include nucleotides. "Ferruloyl esterase gene" shall mean a coding region excluding the promoter region and terminator region, but the coding region may be a gene sequence containing an intron, for example, or the genomic sequence shown in SEQ ID NO: 11. Alternatively, it may be a gene sequence that does not contain an intron sequence, such as a cDNA sequence shown in SEQ ID NO: 7.

(ii)第2の遺伝子発現システム
「第2の遺伝子発現システム」は、糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び当該プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたGH10エンドキシラナーゼ遺伝子を含む。
(ii) Second gene expression system The "second gene expression system" consists of a promoter capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells, and a GH10 endoxylanase gene placed downstream of the promoter in a state capable of expression. including.

本態様の第2の遺伝子発現システムに使用されるプロモーターは、前記第1の遺伝子発現システムに記載のプロモーターを使用することができる。本態様の第2の遺伝子発現システムに使用されるプロモーターの具体例として、配列番号12で示す塩基配列からなるGH10エンドキシラナーゼA(xyl10A)遺伝子プロモーター、配列番号12で示す塩基配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上の同一性を有する配列からなりGH10エンドキシラナーゼA(xyl10A)遺伝子プロモーターと同等以上の発現誘導活性を有するプロモーター、又は配列番号12で示す塩基配列において1個又は複数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなりGH10エンドキシラナーゼA(xyl10A)遺伝子プロモーターと同等以上の発現誘導活性を有するプロモーターが挙げられる。 As the promoter used in the second gene expression system of this aspect, the promoter described in the first gene expression system can be used. As a specific example of the promoter used in the second gene expression system of this embodiment, a GH10 endoxylanase A (xyl10A) gene promoter consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 12, 70% of the base sequence shown in SEQ ID NO: 12 GH10 endoxylanase A (xyl10A) A promoter that has an expression-inducing activity equivalent to or higher than that of the gene promoter, or a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted, or added to the base sequence shown in SEQ ID NO: 12, and GH10 endoxylanase A ( xyl10A) gene promoter having an expression inducing activity equal to or higher than that of the gene promoter.

第2の遺伝子発現システムに使用される「GH10エンドキシラナーゼ遺伝子」は、前記GH10エンドキシラナーゼをコードする遺伝子、又はGH10エンドキシラナーゼ活性を有するペプチドをコードする遺伝子をいう。本発明に使用されるGH10エンドキシラナーゼ遺伝子の由来生物種は、限定はしない。例えば、糸状菌由来、例えばタラロマイセス属由来のGH10エンドキシラナーゼ遺伝子が挙げられる。ここで言うGH10エンドキシラナーゼは、限定はしないが、配列番号2で示すアミノ酸配列からなるT.セルロリティカス由来のGH10エンドキシラナーゼA(Xyl10A)が挙げられる。その他にも、配列番号13で示すアミノ酸配列からなるPenicillium funiculosum由来のGH10エンドキシラナーゼ(Lafondら,Microbial Cell Factories 10;20(2011))、配列番号2、13で示すアミノ酸配列に対して85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつT.セルロリティカス由来のXyl10Aと同等以上の酵素活性を有するポリペプチド、又は配列番号2,13で示すアミノ酸配列において1個又は複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され、かつT.セルロリティカス由来のXyl10Aと同等以上の酵素活性を有するポリペプチドが挙げられる。そのようなGH10エンドキシラナーゼをコードするGH10エンドキシラナーゼ遺伝子の具体例として、限定はしないが、例えば、配列番号14で示す塩基配列からなるT.セルロリティカス由来のxyl10A遺伝子、配列番号15で示す塩基配列からなるGH10エンドキシラナーゼ遺伝子が挙げられる。その他にも、配列番号14、又は15で示す塩基配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上の塩基同一性を有する塩基配列からなり、それらがコードするポリペプチドがT.セルロリティカス由来のXyl10Aと同等以上の活性を有するポリヌクレオチド、配列番号14、又は15で示す塩基配列において1個又は複数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列からなり、それらがコードするポリペプチドがT.セルロリティカス由来のXyl10Aと同等以上の活性を有するポリヌクレオチド、配列番号2,13で示すアミノ酸配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、若しくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列からなり、それらがコードするポリペプチドがT.セルロリティカス由来のXyl10Aと同等以上の活性を有するポリヌクレオチドが挙げられる。「GH10エンドキシラナーゼ遺伝子」はプロモーター領域やターミネーター領域を除いたコード領域を意味するものとするが、当該コード領域はイントロンを含む遺伝子配列、例えば又は配列番号16で示すゲノム配列であってもよく、或いはイントロン配列を含まない遺伝子配列、例えば配列番号14で示すcDNA配列であってもよい。 The "GH10 endoxylanase gene" used in the second gene expression system refers to a gene encoding the GH10 endoxylanase or a gene encoding a peptide having GH10 endoxylanase activity. The species of origin of the GH10 endoxylanase gene used in the present invention is not limited. For example, the GH10 endoxylanase gene derived from filamentous fungi, such as from the genus Talaromyces, can be mentioned. The GH10 endoxylanase referred to herein includes, but is not limited to, GH10 endoxylanase A (Xyl10A) derived from T. cellulolyticus and having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2. In addition, GH10 endoxylanase derived from Penicillium funiculosum, which has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13 (Lafond et al., Microbial Cell Factories 10;20 (2011)), is 85% or more of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and 13. , an enzyme consisting of an amino acid sequence having an amino acid identity of 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more, and that is equivalent to or more than Xyl10A derived from T. cellulolyticus. An active polypeptide, or a polypeptide in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 13, and has an enzyme activity equivalent to or higher than that of Xyl10A derived from T. cellulolyticus. Examples include polypeptides. Specific examples of the GH10 endoxylanase gene encoding such GH10 endoxylanase include, but are not limited to, the xyl10A gene derived from T. cellulolyticus consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 14, and the base sequence shown in SEQ ID NO: 15. Examples include the GH10 endoxylanase gene consisting of the sequence. In addition, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98 % or more or 99% or more of base identity, and the polypeptide encoded by them has an activity equivalent to or more than that of Xyl10A derived from T. cellulolyticus, SEQ ID NO: 14 or 15. A polynucleotide consisting of a base sequence in which one or more bases have been deleted, substituted, or added in the base sequence shown, and the polypeptide encoded by these has an activity equivalent to or higher than that of Xyl10A derived from T. cellulolyticus, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% of the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 2 and 13. Examples include polynucleotides consisting of nucleotide sequences encoding amino acid sequences having % or more identity, and the polypeptides encoded by these having an activity equivalent to or higher than that of Xyl10A derived from T. cellulolyticus. "GH10 endoxylanase gene" shall mean the coding region excluding the promoter region and terminator region, but the coding region may be a gene sequence containing an intron, for example, or the genomic sequence shown in SEQ ID NO: 16, Alternatively, it may be a gene sequence that does not contain an intron sequence, such as a cDNA sequence shown in SEQ ID NO: 14.

(iii)各遺伝子発現システムの構成
本態様の第1及び/又は第2の遺伝子発現システムは、糸状菌細胞内で安定的に維持され得るものであれば、環状DNAでもよく、又は直鎖状DNAでもよい。本態様の第1及び/又は第2の遺伝子発現システムが環状DNAである場合、糸状菌細胞内で安定的に維持されるプラスミドであってもよい。ここでいう糸状菌細胞内で安定的に維持されるプラスミドは、限定しないが、例えば、アスペルギルス属用自律複製型ベクターのpAUR316 DNA又はpPTR II DNA(タカラバイオ株式会社)が挙げられる。
(iii) Configuration of each gene expression system The first and/or second gene expression system of this embodiment may be circular DNA or linear DNA as long as it can be stably maintained within the filamentous fungal cell. It can also be DNA. When the first and/or second gene expression system of this embodiment is a circular DNA, it may be a plasmid that is stably maintained within filamentous fungal cells. The plasmid that is stably maintained within the filamentous fungal cells mentioned herein includes, but is not limited to, pAUR316 DNA or pPTR II DNA (Takara Bio Inc.), which are autonomously replicating vectors for the genus Aspergillus.

本態様の第1及び/又は第2の遺伝子発現システムは、トランスポザーゼ認識配列を含んでもよい。 The first and/or second gene expression system of this embodiment may include a transposase recognition sequence.

第1及び/又は第2の遺伝子発現システムを構成するプロモーター、及び/又は遺伝子は、互いに同一生物種由来であってもよいし、異なる生物種由来であってもよい。また、それらの遺伝子発現システムを導入する宿主由来であってもよいし、宿主とは異なる生物種由来であってもよい。例えば、本態様のセルロース分解能増強組成物を用いて、セルフクローニングによってT.セルロリティカスを形質転換する場合、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムは、全てT.セルロリティカスのみに由来する塩基配列とすることができる。 The promoters and/or genes constituting the first and/or second gene expression systems may be derived from the same biological species or may be derived from different biological species. Further, the gene expression system may be derived from a host into which the gene expression system is introduced, or may be derived from a species different from the host. For example, when T. cellulolyticus is transformed by self-cloning using the cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment, the first and/or second gene expression systems are all derived only from T. cellulolyticus. The base sequence can be the following.

本態様のセルロース分解能増強組成物は、必須の有効成分として、第1の遺伝子発現システムのみを含んでもよいし、第2の遺伝子発現システムのみを含んでもよい。或いは、本態様のセルロース分解能増強組成物は、必須の有効成分として第1及び第2の遺伝子発現システムの両方を含んでもよい。 The cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment may contain only the first gene expression system or only the second gene expression system as an essential active ingredient. Alternatively, the composition for enhancing cellulose decomposition of this embodiment may contain both the first and second gene expression systems as essential active ingredients.

本態様のセルロース分解能増強組成物は、選択的な構成成分として選択マーカーを含むことができる。選択マーカーは、1遺伝子システム当たりに1以上含むことができる。通常、第1遺伝子発現システムと第2遺伝子発現システムでは、異なる選択マーカーが使用されるが、本発明では特段の制限はない。遺伝子発現システム間の選択マーカーは同一でもよいし、異なっていてもよい。 The cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment can include a selection marker as a selective component. One or more selectable markers can be included per gene system. Usually, different selection markers are used in the first gene expression system and the second gene expression system, but there is no particular restriction in the present invention. The selection markers between gene expression systems may be the same or different.

各選択マーカーは、同一の、又は異なるプロモーターの下流に連結され、その制御下に配置されている。このプロモーターは、前述の糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーターであれば限定はしない。例えば、各遺伝子発現システムの必須の構成成分であるフェルロイルエステラーゼ遺伝子又はGH10エンドキシラナーゼ遺伝子を発現制御するプロモーターと同一のプロモーターであってもよいし、異なるプロモーターであってもよい。第1発現システムと第2発現システムのそれぞれに含まれる選択マーカーの発現を制御するプロモーターが、同一であってもよいし、異なっていてもよい。プロモーターの具体的な構成については、「(i)第1遺伝子発現システム」の項に記載のプロモーターに準ずる。 Each selection marker is linked downstream of and placed under the control of the same or different promoter. This promoter is not limited as long as it is a promoter that can induce gene expression in the above-mentioned filamentous fungal cells. For example, the promoter may be the same as the promoter that controls the expression of the feruloyl esterase gene or the GH10 endoxylanase gene, which are essential components of each gene expression system, or may be a different promoter. The promoters that control the expression of the selection marker contained in each of the first expression system and the second expression system may be the same or different. The specific structure of the promoter conforms to the promoter described in the section "(i) First gene expression system."

(2)有効成分以外の成分
有効成分以外の成分は、特に限定はしない。例えば、マーカー遺伝子発現システム、担体、他の酵素等が挙げられる。以下、それぞれの成分について具体的に説明をする。
(2) Ingredients other than active ingredients Ingredients other than active ingredients are not particularly limited. Examples include marker gene expression systems, carriers, other enzymes, and the like. Each component will be specifically explained below.

(2-1)マーカー遺伝子発現システム
本態様のセルロース分解能増強組成物は、必要に応じて、マーカー遺伝子発現システムを含むことができる。
(2-1) Marker gene expression system The cellulose decomposition enhancing composition of this embodiment can include a marker gene expression system, if necessary.

本明細書において「マーカー遺伝子発現システム」とは、前記第1及び第2遺伝子発現システムとは独立した、選択マーカーを含む遺伝子発現システムをいう。したがって、マーカー遺伝子発現システムには、原則としてフェルロイルエステラーゼ遺伝子やGH10エンドキシラナーゼ遺伝子が含まれない。 As used herein, the term "marker gene expression system" refers to a gene expression system that includes a selection marker and is independent of the first and second gene expression systems. Therefore, the marker gene expression system does not, in principle, include the feruloyl esterase gene or the GH10 endoxylanase gene.

本態様のマーカー遺伝子発現システムに使用されるマーカー遺伝子は、形質転換体を選別する目的で使用できるものであれば特に限定しないが、例えば、薬剤耐性遺伝子や栄養要求性相補遺伝子を使用することができる。薬剤耐性遺伝子としては、例えばデストマイシン、ベノミル、オリゴマイシン、ハイグロマイシン、G418、ブレオマイシン、フレオマイシン、フォスフィノスリシン等を使用することができる。栄養要求性相補遺伝子としては、pyrF、pyrG、argB、trpC、niaD等を使用することができる。 The marker gene used in the marker gene expression system of this embodiment is not particularly limited as long as it can be used for the purpose of selecting transformants, but for example, drug resistance genes or auxotrophic complementary genes may be used. can. Examples of drug resistance genes that can be used include destomycin, benomyl, oligomycin, hygromycin, G418, bleomycin, phleomycin, and phosphinothricin. As the auxotrophic complementary genes, pyrF, pyrG, argB, trpC, niaD, etc. can be used.

本態様のマーカー遺伝子発現システムに使用されるマーカー遺伝子は、本態様のセルロース分解能増強組成物が導入される生物に応じて選択することができる。例えば、本態様のセルロース分解能増強組成物でオロト酸ホスホリボシルトランスフェラーゼ(pyrF)遺伝子欠損型ウラシル要求性株を形質転換する場合、マーカー遺伝子としてpyrF遺伝子を使用することができる。本態様のマーカー遺伝子発現システムに使用されるプロモーターは限定しない。例えば、上記「(1)有効成分(i)第1遺伝子発現システム」において「糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター」として挙げたプロモーターの中から選択してもよく、或いはpyrF遺伝子プロモーターを使用してもよい。 The marker gene used in the marker gene expression system of this embodiment can be selected depending on the organism to which the cellulose decomposition enhancing composition of this embodiment is introduced. For example, when transforming an orotate phosphoribosyltransferase (pyrF) gene-deficient uracil auxotrophic strain with the cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment, the pyrF gene can be used as a marker gene. The promoter used in the marker gene expression system of this embodiment is not limited. For example, the promoters may be selected from among the promoters listed as "promoters capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells" in "(1) Active ingredient (i) First gene expression system" above, or the pyrF gene promoter. may be used.

マーカー遺伝子発現システムは、環状DNAであってもよいし、直鎖状DNAであってもよい。 The marker gene expression system may be circular DNA or linear DNA.

本態様のマーカー遺伝子発現システムは、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムの配列が由来する種と同一の種に由来する配列以外の配列を含んでもよく、或いは第1及び/又は第2の遺伝子発現システムの配列が由来する種と同一の種に由来する配列以外の配列を実質的に含まないものとしてもよい。例えば、本態様のセルロース分解能増強組成物でセルフクローニングによってT.セルロリティカスを形質転換する場合、本態様のマーカー遺伝子発現システムは、T.セルロリティカスに由来する配列以外の配列を実質的に含まないものとすることができる。 The marker gene expression system of this embodiment may include a sequence other than the sequence derived from the same species as the species from which the sequences of the first and/or second gene expression system are derived; The gene expression system may be substantially free of sequences other than those derived from the same species as the one from which the sequence of the gene expression system is derived. For example, when T. cellulolyticus is transformed by self-cloning with the cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment, the marker gene expression system of this embodiment substantially eliminates sequences other than sequences derived from T. cellulolyticus. It may not be included.

(2-2)担体
本態様のセルロース分解能増強組成物は、必要に応じて製薬上許容可能な担体を含むことができる。
製薬上許容可能な担体とは、製剤技術分野において通常使用する添加剤をいう。本態様のセルロース分解能増強組成物は、有効成分が核酸であるため、核酸を保存や移動に際して、安定的に維持し得る担体が好適である。例えば、溶媒、賦形剤、充填剤、乳化剤、流動添加調節剤、pH調整剤等が挙げられる。
(2-2) Carrier The cellulose degradability enhancing composition of this embodiment can contain a pharmaceutically acceptable carrier as necessary.
A pharmaceutically acceptable carrier refers to an excipient commonly used in the pharmaceutical art. Since the active ingredient of the cellulose decomposition-enhancing composition of this embodiment is a nucleic acid, a carrier that can stably maintain the nucleic acid during storage or transportation is suitable. Examples include solvents, excipients, fillers, emulsifiers, fluidity additives, pH adjusters, and the like.

溶媒は、例えば、水若しくはそれ以外の水溶液、又は有機溶剤のいずれであってもよい。水溶液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助剤を含む等張液、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液、TE緩衝液が挙げられる。補助剤としては、例えば、D-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウム、その他にも低濃度の非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等が挙げられる。 The solvent may be, for example, water or other aqueous solution, or an organic solvent. Examples of aqueous solutions include physiological saline, isotonic solutions containing glucose and other adjuvants, phosphate buffers, sodium acetate buffers, and TE buffers. Examples of the adjuvant include D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, sodium chloride, low concentration nonionic surfactants, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and the like.

賦形剤には、例えば、単糖、二糖類、シクロデキストリン及び多糖類のような糖、金属塩、クエン酸、酒石酸、グリシン、ポリエチレングリコール、プルロニック、カオリン、ケイ酸、又はそれらの組み合わせが挙げられる。 Excipients include, for example, sugars such as monosaccharides, disaccharides, cyclodextrins, and polysaccharides, metal salts, citric acid, tartaric acid, glycine, polyethylene glycol, pluronic, kaolin, silicic acid, or combinations thereof. It will be done.

充填剤としては、ワセリン、前記糖及び/又はリン酸カルシウムが例として挙げられる。 Examples of fillers include petrolatum, the aforementioned sugars and/or calcium phosphate.

乳化剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステルが例として挙げられる。 Examples of the emulsifier include sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, and propylene glycol fatty acid ester.

流動添加調節剤としては、ケイ酸塩、タルク、ステアリン酸塩又はポリエチレングリコールが例として挙げられる。 Examples of flow additives include silicates, talc, stearates or polyethylene glycols.

このような担体は、主として剤形形成を容易にし、また剤形及び薬剤効果を維持する他、有効成分である第1及び第2の遺伝子発現システムの酵素等による分解を防止又は回避するために用いられるものであって、必要に応じて適宜使用すればよい。 Such a carrier is mainly used to facilitate the formation of a dosage form, to maintain the dosage form and drug effect, and to prevent or avoid decomposition of the first and second gene expression systems, which are active ingredients, by enzymes, etc. It is used, and may be used appropriately as necessary.

また、本態様のセルロース分解能増強組成物には、糸状菌細胞の形質転換用の成分を含めてもよい。糸状菌細胞の形質転換用の成分には、例えばD-ソルビトール、塩化カルシウム、トリス-塩酸緩衝液、ポリエチレングリコール400等が挙げられる。 Furthermore, the composition for enhancing cellulose decomposition ability of this embodiment may contain a component for transforming filamentous fungal cells. Components for transforming filamentous fungal cells include, for example, D-sorbitol, calcium chloride, Tris-HCl buffer, polyethylene glycol 400, and the like.

1-3-2.使用方法
本態様のセルロース分解能増強組成物の使用方法は、特に限定しない。例えば、本態様のセルロース分解能増強組成物を宿主糸状菌に導入して、セルロース分解能が増強された形質転換体を得てもよい。宿主糸状菌は、限定はしない。例えば、セルラーゼ生産菌が挙げられる。
1-3-2. Method of Use The method of using the composition for enhancing cellulose decomposition of this embodiment is not particularly limited. For example, the composition for enhancing cellulose decomposition ability of this embodiment may be introduced into a host filamentous fungus to obtain a transformant with enhanced cellulose decomposition ability. The host filamentous fungus is not limited. Examples include cellulase-producing bacteria.

セルラーゼ生産菌が、例えばT.セルロリティカス変異株の場合、限定しないが、前術のC1株、CF‐2612株、TN株又はそれらの変異株に由来するさらなる変異株であってもよい。なお、セルラーゼ生産菌、及びセルロース分解能が増強された形質転換体については、次章「2.セルロース分解能増強変異株」で詳述するので、ここでの説明は省略する。 When the cellulase-producing bacterium is, for example, a T. cellulolyticus mutant strain, it may be, but is not limited to, the C1 strain, CF-2612 strain, TN strain described above, or a further mutant strain derived from these mutant strains. Note that the cellulase-producing bacteria and the transformant with enhanced cellulose decomposition ability will be described in detail in the next chapter, "2. Cellulose decomposition ability-enhanced mutant strain," so their explanation will be omitted here.

1-4.効果
本態様のセルロース分解能増強組成物を糸状菌に導入することで、多量のフェルロイルエステラーゼ及び/又はGH10エンドキシラナーゼを生産する形質転換体を得ることができる。その形質転換体から得られる培養液、培養上清は、高いセルロース分解能を有し、サイレージに添加することで、植物体を構成するセルロース等の分解を促進し、消化性の向上したサイレージを得ることができる。
1-4. Effects By introducing the cellulose decomposition ability enhancing composition of this embodiment into a filamentous fungus, a transformant that produces a large amount of feruloyl esterase and/or GH10 endoxylanase can be obtained. The culture solution and culture supernatant obtained from the transformant have high cellulose decomposition ability, and when added to silage, promote the decomposition of cellulose, etc. that make up the plant body, and obtain silage with improved digestibility. be able to.

2.セルロース分解能増強変異株
2-1.概要
本発明の第2の態様は、セルロース分解能増強変異株である。
本態様のセルロース分解能増強変異株は、第1態様のセルロース分解能増強組成物が導入されたセルラーゼ生産菌の変異株である。
2. Mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability 2-1. Overview The second aspect of the present invention is a mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability.
The cellulose decomposition-enhancing mutant strain of this embodiment is a mutant strain of a cellulase-producing bacterium into which the cellulose decomposition-enhancing composition of the first embodiment has been introduced.

本態様のセルロース分解能増強変異株では、所定の培養条件下において培養することにより、第1態様の組成物導入前に比べて、フェルロイルエステラーゼ及び/又はGH10エンドキシラナーゼの発現レベルが有意に増加している。 In the cellulose decomposition-enhanced mutant strain of this embodiment, when cultured under predetermined culture conditions, the expression level of feruloyl esterase and/or GH10 endoxylanase significantly increases compared to before introduction of the composition of the first embodiment. ing.

2-2.構成
本態様のセルロース分解能増強変異株は、第1態様のセルロース分解能増強組成物が導入されたセルラーゼ生産菌の変異株である。
2-2. Structure The cellulose decomposition-enhancing mutant strain of the present embodiment is a mutant strain of a cellulase-producing bacterium into which the cellulose decomposition-enhancing composition of the first embodiment has been introduced.

本態様で導入されるセルロース分解能増強組成物の構成は、第1態様のセルロース分解能増強組成物における「1-3.構成」に記載の内容と実質的に同一である。それ故、ここでは、その具体的な説明は省略する。 The composition of the cellulose decomposition-enhancing composition introduced in this embodiment is substantially the same as the content described in "1-3. Configuration" of the cellulose decomposition-enhancing composition of the first embodiment. Therefore, a detailed explanation thereof will be omitted here.

本明細書において「セルラーゼ生産菌」とは、細胞内でセルラーゼを生産できる微生物を生産できる微生物をいう。ヘミセルロースを分解するヘミセルラーゼをさらに生産できる微生物であってもよい。例えば、T.セルロリティカス、T.リーセイ、T.ビリデの他、アスペルギルス属、ペニシリウム属等に属する微生物を含む。 As used herein, the term "cellulase-producing microorganism" refers to a microorganism capable of producing a microorganism capable of producing cellulase within its cells. It may also be a microorganism that can further produce hemicellulase that decomposes hemicellulose. For example, it includes microorganisms belonging to the genus Aspergillus, Penicillium, etc. in addition to T. cellulolyticus, T. reesei, and T. viride.

本態様のセルロース分解能増強変異株において、セルロース分解能増強組成物を構成する遺伝子発現システムの導入形態は、特に限定しない。例えば、プラスミドとして導入され、セルラーゼ生産菌の細胞内でもその状態で安定的に維持されていてもよい。一方、遺伝子発現システムが、セルラーゼ生産菌の染色体中に挿入され、糸状菌細胞内で安定的に維持されていてもよい。導入された遺伝子発現システムの各々について、セルラーゼ生産菌の染色体中に1コピー又は複数コピーが挿入されていればよい。遺伝子発現システムの挿入位置は、限定はしないが、作出された形質転換体の生育や酵素生産性を損なわないものであることが好ましい。 In the cellulose decomposition-enhancing mutant strain of this embodiment, the introduction mode of the gene expression system constituting the cellulose decomposition-enhancing composition is not particularly limited. For example, it may be introduced as a plasmid and stably maintained in the cells of cellulase-producing bacteria. On the other hand, the gene expression system may be inserted into the chromosome of a cellulase-producing bacterium and stably maintained within the filamentous fungal cells. For each introduced gene expression system, one copy or multiple copies may be inserted into the chromosome of the cellulase-producing bacterium. Although the insertion position of the gene expression system is not limited, it is preferable that it does not impair the growth or enzyme productivity of the created transformant.

2-3.作出方法
宿主へのセルロース分解能増強組成物の導入は、常法に従って行うことができる。例えばエレクトロポレーション法、ポリエチレングリコール法、アグロバクテリウム法等を用いることができる。限定しないが、ポリエチレングリコール法(Fujiiら、Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 245-9(2012))が好適である。
2-3. Production method The composition for enhancing cellulose decomposition ability can be introduced into the host according to a conventional method. For example, electroporation method, polyethylene glycol method, Agrobacterium method, etc. can be used. Although not limited, the polyethylene glycol method (Fujii et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 245-9 (2012)) is suitable.

セルロース分解能増強組成物が導入された形質転換株は、まず、セルロース分解能増強組成物に含まれる選択マーカーに応じた方法により選別することができる。例えば、選択マーカーとして使用する薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤を含む培地、或いは栄養要求性相補遺伝子に対応する栄養成分を含まない培地を用いて形質転換株を選別することができる。例えば、pyrF遺伝子をマーカー遺伝子とする場合は、ウリジンならびにウラシルを含まないMM寒天培地(1%グルコース、10 mM 塩化アンモニウム、10 mMリン酸2水素カリウム、7 mM KCl、2 mM硫酸マグネシウム、0.001% ZnSO4、0.001% MnSO4、0.001% CuSO4、1 Mスクロース、1.5% 寒天、pH6.5)にて生育する株を形質転換株として選択することができる。 The transformed strain into which the cellulose decomposition-enhancing composition has been introduced can first be selected by a method depending on the selection marker contained in the cellulose-degrading ability-enhancing composition. For example, transformed strains can be selected using a medium containing a drug corresponding to a drug resistance gene used as a selection marker, or a medium containing no nutrient component corresponding to an auxotrophic complementary gene. For example, when using the pyrF gene as a marker gene, use MM agar medium that does not contain uridine or uracil (1% glucose, 10 mM ammonium chloride, 10 mM potassium dihydrogen phosphate, 7 mM KCl, 2 mM magnesium sulfate, 0.001% A strain that grows in ZnSO 4 , 0.001% MnSO 4 , 0.001% CuSO 4 , 1 M sucrose, 1.5% agar, pH 6.5) can be selected as a transformed strain.

次に、得られた形質転換株に第1及び/又は第2の遺伝子発現システムが導入されていることを確認するために、当該形質転換株のゲノムを用いたサザンブロットハイブリダイゼーション解析(サザンブロット解析)を行うことができる。サザンブロット解析では、形質転換株から抽出されたゲノムDNAを制限酵素処理によって断片化し、得られたゲノムDNA断片をアガロース電気泳動により断片サイズに従って分離し、続いてニトロセルロース又はナイロンの膜に転写した後、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムの配列をプローブとして使用し、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムに由来するDNA断片を検出する。なお、サザンブロット解析では、ゲノム上の異なる位置に導入された配列は、制限酵素処理によってサイズの異なるDNA断片となるため、泳動度の異なるバンドとして検出される。したがって、導入された第1及び/又は第2の遺伝子発現システムのコピー数を確認する手段としても有効である。 Next, in order to confirm that the first and/or second gene expression system has been introduced into the obtained transformed strain, Southern blot hybridization analysis (Southern blot analysis). For Southern blot analysis, genomic DNA extracted from transformed strains was fragmented by restriction enzyme treatment, and the resulting genomic DNA fragments were separated according to fragment size by agarose electrophoresis, and subsequently transferred to nitrocellulose or nylon membranes. Thereafter, the sequences of the first and/or second gene expression systems are used as probes to detect DNA fragments derived from the first and/or second gene expression systems. In addition, in Southern blot analysis, sequences introduced at different positions on the genome become DNA fragments of different sizes by restriction enzyme treatment, and therefore are detected as bands with different electrophoretic mobilities. Therefore, it is also effective as a means for confirming the copy number of the introduced first and/or second gene expression system.

第1及び/又は第2の遺伝子発現システムが形質転換されたことを確認するには、形質転換株のゲノムを鋳型にPCR増幅を行うPCR検出法を使用してもよい。PCR検出法は、サザンブロット解析よりも簡便な選別方法として使用することができる。PCR検出法では、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムに含まれるが、宿主ゲノムには含まれないDNA領域をPCR増幅の標的として選択し、プライマー配列を設計すればよい。例えば、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムに含まれるプロモーター又はコード領域のいずれかが宿主と異なる種に由来する場合、当業者であれば容易に適切な検出用プライマーを設計することができる。或いは、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムに含まれるプロモーター及びコード領域の両方が宿主に由来する配列であっても、その組合せが宿主ゲノムに存在しないものであれば、プロモーターとコード領域との間の領域を標的とすればよく、当業者であれば容易に適切な検出用プライマーを設計することができる。一方、上記以外の場合、すなわち、第1及び/又は第2の遺伝子発現システムに含まれるプロモーター及びコード領域の両方が宿主に由来し、その組合せが宿主ゲノムに存在するものである場合、PCRによる検出は困難である。この場合は、以下の第3の態様に従って形質転換体から酵素液を調製し、酵素活性が形質転換前の宿主に比べて有意に増強された株を形質転換体として選抜することができる。 To confirm that the first and/or second gene expression system has been transformed, a PCR detection method may be used in which PCR amplification is performed using the genome of the transformed strain as a template. PCR detection can be used as a simpler selection method than Southern blot analysis. In the PCR detection method, a DNA region included in the first and/or second gene expression system but not included in the host genome may be selected as a target for PCR amplification, and a primer sequence may be designed. For example, if either the promoter or the coding region contained in the first and/or second gene expression system is derived from a species different from the host, those skilled in the art can easily design appropriate detection primers. can. Alternatively, even if both the promoter and the coding region contained in the first and/or second gene expression system are sequences derived from the host, if the combination does not exist in the host genome, the promoter and the coding region A person skilled in the art can easily design an appropriate detection primer. On the other hand, in cases other than the above, that is, when both the promoter and the coding region contained in the first and/or second gene expression system are derived from the host and the combination is present in the host genome, PCR Detection is difficult. In this case, an enzyme solution can be prepared from the transformant according to the third embodiment below, and a strain whose enzyme activity is significantly enhanced compared to that of the host before transformation can be selected as a transformant.

2-4.効果
本態様のセルロース分解能増強変異株によれば、所定の培養条件下で培養することで、第1態様のセルロース分解能増強組成物の導入前の株と比較して、フェルロイルエステラーゼ及び/又はGH10エンドキシラナーゼの発現レベルが有意に増加した変異株を得ることができる。
2-4. Effects According to the cellulose decomposition-enhancing mutant strain of the present embodiment, by culturing under predetermined culture conditions, compared to the strain before introduction of the cellulose decomposition-enhancing composition of the first embodiment, feruloyl esterase and/or GH10 Mutant strains in which the expression level of endoxylanase is significantly increased can be obtained.

3.セルロース分解促進剤の製造方法
3-1.概要
本発明の第3の態様は、セルロース分解促進剤の製造方法である。
本態様のセルロース分解促進剤の製造方法によれば、サイレージに含まれるセルロースの分解を促進し得るセルロース分解促進剤を容易かつ比較的安価で製造することができる。
3. Method for producing cellulose decomposition accelerator 3-1. Overview The third aspect of the present invention is a method for producing a cellulose decomposition promoter.
According to the method for producing a cellulose decomposition accelerator of this embodiment, a cellulose decomposition accelerator that can promote the decomposition of cellulose contained in silage can be easily and relatively inexpensively produced.

3-2.方法
本態様のセルロース分解促進剤の製造方法は、培養工程を必須の工程として含み、必要に応じて分離工程、除去工程、乾燥工程等を含む。以下、各工程を具体的に説明する。
3-2. Method The method for producing a cellulose decomposition accelerator of this embodiment includes a culturing step as an essential step, and includes a separation step, a removal step, a drying step, etc. as necessary. Each step will be specifically explained below.

3-2-1.培養工程
「培養工程」とは、第2態様に記載のセルロース分解能増強変異株を培地中で培養してその培養液を得る工程である。
3-2-1. Cultivation Step The “cultivation step” is a step of culturing the cellulose decomposition-enhanced mutant strain according to the second aspect in a medium to obtain a culture solution thereof.

本態様の培養工程において培養されるセルロース分解能増強変異株は、第2態様のセルロース分解能増強変異株における「2-2.構成」に記載の内容と実質的に同一である。それ故、ここでは、その具体的な説明は省略する。 The cellulose decomposition-enhancing mutant strain cultured in the culturing step of this embodiment is substantially the same as that described in "2-2. Configuration" of the cellulose decomposition-enhancing mutant strain of the second embodiment. Therefore, a detailed explanation thereof will be omitted here.

本培養工程に使用する培地は特に限定しない。培地は、炭素源として、粉末セルロース(アビセルを含む)、セロビオース、瀘紙、一般紙類、古紙類、木材、ふすま、麦わら、稲わら、もみがら、バガス、大豆粕、大豆おから、コーヒー粕、米ぬか、ラクトース、ラクトース水和物、乳清(ホエイ)、乳製品及びこれらの混合物、グルコース、シュークロース、水飴、デキストリン、澱粉、グリセロール、糖蜜、動・植物油等が使用できる。窒素源として、硫安、硝安等の無機アンモニウム塩、尿素、アミノ酸、肉エキス、酵母エキス、ポリペプトン、大豆粉、小麦胚芽、コーン・スティープ・リカー、綿実粕、及びタンパク質分解物等の有機窒素含有物、並びに無機塩類として、硫酸マグネシウム、リン酸2水素カリウム、酒石酸カリウム、硫酸亜鉛、硫酸マンガン、硫酸銅、塩化カルシウム、塩化鉄、塩化マンガン等を含むことができる。必要ならば有機微量栄養物を含有する培地を使用してもよい。培地は、寒天やゼラチンを加えて固化した固体培地、低濃度の寒天を加えた半流動培地、培地成分のみを入れた液体培地(ブイヨン、又はブロスともいう)を用いることができるが、液体培地が好ましい。 The medium used in the main culture step is not particularly limited. The medium contains powdered cellulose (including Avicel), cellobiose, filter paper, general paper, waste paper, wood, bran, wheat straw, rice straw, rice husk, bagasse, soybean meal, soybean okara, and coffee grounds as carbon sources. , rice bran, lactose, lactose hydrate, whey, dairy products and mixtures thereof, glucose, sucrose, starch syrup, dextrin, starch, glycerol, molasses, animal and vegetable oils, etc. can be used. Nitrogen sources include inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate and ammonium nitrate, urea, amino acids, meat extract, yeast extract, polypeptone, soybean flour, wheat germ, corn steep liquor, cottonseed meal, and organic nitrogen containing products such as protein decomposition products. and inorganic salts such as magnesium sulfate, potassium dihydrogen phosphate, potassium tartrate, zinc sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium chloride, iron chloride, manganese chloride, and the like. If necessary, a medium containing organic micronutrients may be used. The medium can be a solid medium that has been solidified by adding agar or gelatin, a semi-liquid medium that has added a low concentration of agar, or a liquid medium that contains only medium components (also called bouillon or broth). is preferred.

培地の具体例を挙げると、セルロース培地(5% Solka Floc 40、0.1% CSL、0.24% KH2PO4、0.05% (NH4)2SO4、0.047% Potassium tartrate、0.1% tween80、0.12% MgSO4、0.2% Urea、0.001% ZnSO4、0.001% MnSO4、0.001% CuSO4、pH4.0)、上記セルロース培地からUrea濃度のみ0.4%に変更した培地、GY培地(3%グルコース、2% Bacto Yeast Extract)、又はPD培地(2.4% Difco Potato Dextrose Broth)を使用してもよい。 Specific examples of media include cellulose media (5% Solka Floc 40, 0.1% CSL, 0.24% KH 2 PO 4 , 0.05% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.047% Potassium tartrate, 0.1% tween80, 0.12% MgSO 4 , 0.2% Urea, 0.001% ZnSO 4 , 0.001% MnSO 4 , 0.001% CuSO 4 , pH 4.0), medium in which only the Urea concentration was changed from the above cellulose medium to 0.4%, GY medium (3% glucose, 2% Bacto Yeast Extract) or PD medium (2.4% Difco Potato Dextrose Broth) may be used.

本培養工程の培養条件は特に限定しない。セルロース分解能増強変異株の至適増殖条件で培養すればよい。例えば、培養温度は、セルロース分解能増強変異株の至適温度範囲であればよい。例えば、20~40℃、25~35℃、25~30℃、26~30℃、28~30℃の温度範囲内、例えば、28℃、29℃、若しくは30℃で培養することができる。 The culture conditions for the main culture step are not particularly limited. The mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability may be cultured under optimal growth conditions. For example, the culture temperature may be within the optimal temperature range for the mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability. For example, culture can be carried out within a temperature range of 20-40°C, 25-35°C, 25-30°C, 26-30°C, 28-30°C, for example, 28°C, 29°C, or 30°C.

培養液のpHもセルロース分解能増強変異株の至適pHに調整すればよい。例えば、pH 2~8、pH 3~7、若しくはpH 4~6の範囲内のpH、例えばpH 4、若しくはpH 5で培養することができる。 The pH of the culture solution may also be adjusted to the optimum pH for the cellulose decomposition-enhancing mutant strain. For example, it can be cultured at a pH within the range of pH 2-8, pH 3-7, or pH 4-6, such as pH 4 or pH 5.

また、通気性に関しても、使用するセルロース分解能増強変異株が良好に増殖できる状態であればよい。本発明のセルロース分解能増強変異株は、通常、好気性であることから、培養に際してはエアレーション(曝気)により、培地中に酸素を溶解させることが好ましい。本培養方法は、セルロース分解能増強変異株を培養できる方法であれば限定はしない。例えば本培養方法は静置培養でもよいが、培地に流動性を付与する流動培養が好ましい。流動培養は、例えば、振盪培養、回転培養、又は撹拌培養を含む。 In addition, regarding air permeability, it is sufficient that the cellulose decomposition-enhancing mutant strain to be used can proliferate well. Since the cellulose decomposition-enhancing mutant strain of the present invention is usually aerobic, it is preferable to dissolve oxygen in the medium by aeration during culturing. The main culture method is not limited as long as it is a method that can culture a mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability. For example, the main culture method may be static culture, but flow culture, which imparts fluidity to the medium, is preferred. Flow culture includes, for example, shaking culture, rotation culture, or stirring culture.

本培養期間は限定しない。セルロース分解能増強変異株が十分な濃度に達し、培養液中の酵素濃度が十分な濃度に達するまで培養を行う。培養液中の酵素濃度が十分な濃度に達したことは、例えば、検量線に牛由来BSAを用いて、培養液中のタンパク質濃度をブラッドフォード試薬にて確認することができる。タンパク質濃度が、例えば、前培養では1500μg/mL-2500μg/mL、本培養では2000μg/mL-5000μg/mLに達していれば、酵素濃度が十分な濃度に達したと確認される。例えば、1~10日間、3~7日間、例えば5日間培養を行ってもよい。本培養工程で得られた培養液は、そのままセルロース分解促進剤として使用することができる。 The main culture period is not limited. Culture is carried out until the cellulose decomposition-enhanced mutant strain reaches a sufficient concentration and the enzyme concentration in the culture solution reaches a sufficient concentration. Whether the enzyme concentration in the culture solution has reached a sufficient concentration can be confirmed by, for example, using bovine BSA as a calibration curve and checking the protein concentration in the culture solution using Bradford reagent. If the protein concentration reaches, for example, 1500 μg/mL to 2500 μg/mL in the preculture and 2000 μg/mL to 5000 μg/mL in the main culture, it is confirmed that the enzyme concentration has reached a sufficient concentration. For example, culture may be carried out for 1 to 10 days, 3 to 7 days, for example 5 days. The culture solution obtained in the main culture step can be used as it is as a cellulose decomposition promoter.

3-2-2.分離工程
「分離工程」とは、培養工程で得られた培養液を菌体と培養上清に分離して培養上清を得る工程で、本製造方法における選択工程である。
3-2-2. Separation Step The "separation step" is a step of separating the culture fluid obtained in the culture step into bacterial cells and a culture supernatant to obtain a culture supernatant, and is a selection step in the present production method.

本分離工程で使用することができる培養上清分離方法は、培養液から菌体を除去することができる方法であれば特に限定しないが、例えば遠心分離法、沈殿法、濾過法、及びこれらの組合せが挙げられる。遠心分離法を用いる場合、培養液中にセルロース分解能増強変異株より分泌された酵素(フェルロイルエステラーゼ、GH10エンドキシラナーゼ等)が失活しない条件、例えば4℃、3500rpm、15分の遠心分離により、培養液から菌体を分離して培養上清を得ればよい。遠心分離法や沈殿法により菌体から分離された培養上清は、さらにデカンテーション等によって単離することができる。また、濾過法を用いる場合、例えば濾紙又はメンブレンフィルターを通過させる方法が挙げられる。 The culture supernatant separation method that can be used in this separation step is not particularly limited as long as it can remove bacterial cells from the culture solution, but examples include centrifugation, precipitation, filtration, and these methods. Examples include combinations. When using the centrifugation method, the enzymes (feruloyl esterase, GH10 endoxylanase, etc.) secreted by the cellulose-degrading mutant strain in the culture solution are not inactivated, for example, by centrifugation at 4°C, 3500 rpm, 15 minutes, The culture supernatant may be obtained by separating the bacterial cells from the culture solution. The culture supernatant separated from the bacterial cells by centrifugation or precipitation can be further isolated by decantation or the like. Further, when using a filtration method, for example, a method of passing through a filter paper or a membrane filter can be mentioned.

本分離工程で得られた培養上清をセルロース分解促進剤として使用することができる。 The culture supernatant obtained in this separation step can be used as a cellulose decomposition promoter.

3-2-3.除去工程
「除去工程」とは、得られた培養上清から固形物を除去する工程で、本製造方法における選択工程である。本工程は、前記分離工程後に行われる工程であって、培養上清に含まれる分離工程で分離できなかった菌体や他の夾雑物等からなる固形物が除去される。
3-2-3. Removal Step The "removal step" is a step of removing solid matter from the obtained culture supernatant, and is a selection step in the present production method. This step is a step performed after the separation step, in which solid matter such as bacterial cells and other impurities contained in the culture supernatant that could not be separated in the separation step is removed.

ここでいう「固形物」とは、培養液中に含まれる所定のサイズよりも大きな粒子であり、例えば、0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm又は10μmよりも大きな粒子であり、例えば0.2μmよりも大きな粒子である。例えば、分離工程後に夾雑物として残っているセルラーゼ生産菌の菌体、培養過程で混入した他の微生物種、培養液中に残っている繊維、又は培養液中に生じた培地成分の結晶である。 The "solid matter" here refers to particles larger than a predetermined size contained in the culture solution, for example, particles larger than 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm, or 10 μm, such as Particles larger than 0.2 μm. For example, cells of cellulase-producing bacteria remaining as contaminants after the separation process, other microbial species mixed in during the culture process, fibers remaining in the culture solution, or crystals of medium components generated in the culture solution. .

本工程で用いる固形物除去方法は、特に限定しないが、前述の分離工程と同様に、濾過法、遠心分離法、沈殿法の他、溶菌法、及びこれらの組合せを含む。ただし、培養上清から固形物をより完全に除去する目的から、分離工程よりもストリンジェントな条件の方法を採用することが好ましい。例えば、濾過法であれば、分離工程で使用したフィルターよりもよりポアサイズの小さいフィルターを用いて濾過する方法、遠心分離法であれば分離工程で使用した回転数や回転時間よりもより高い回転数と回転時間で遠心する方法、そして沈殿法であれば、分離工程で使用した沈殿時間よりもより長い時間で沈殿させ、上清のみを吸引する方法等が挙げられる。より具体的には、セルラーゼ生産菌を通さないフィルターを通過させる方法、界面活性剤処理や酵素処理等によって菌体を溶菌する方法、又はこれらの組み合わせであってもよい。例えば、濾過を用いる場合、限定しないが、0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm又は10μmのポアサイズを有するメンブレンフィルターを通過させる方法を使用することができる。 The solid matter removal method used in this step is not particularly limited, but similarly to the separation step described above, includes a filtration method, a centrifugation method, a precipitation method, a lysis method, and a combination thereof. However, in order to more completely remove solids from the culture supernatant, it is preferable to use a method with more stringent conditions than the separation step. For example, in the case of a filtration method, filtration is performed using a filter with a smaller pore size than the filter used in the separation process, and in the case of a centrifugation method, the number of rotations is higher than the rotation speed and rotation time used in the separation process. For example, a method of centrifugation with a rotation time of 100 mL, and a method of performing precipitation for a longer time than the precipitation time used in the separation step, and a method of aspirating only the supernatant. More specifically, a method of passing the cellulase-producing bacteria through a filter, a method of lysing the bacterial cells by surfactant treatment, enzyme treatment, etc., or a combination thereof may be used. For example, when using filtration, a method of passing through a membrane filter having a pore size of, but not limited to, 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm or 10 μm can be used.

本固形物除去工程により得られた溶液は除菌されていてもよい。
本工程により得られた溶液は、セルロース分解促進剤として使用することができる。
The solution obtained by this solid matter removal step may be sterilized.
The solution obtained in this step can be used as a cellulose decomposition promoter.

3-2-4.乾燥工程
「乾燥工程」とは、前記培養工程、分離工程、及び/又は除去工程後に得られる培養上清又は溶液を乾燥処理し、蒸発によって水分量を減少させる、又は水分を除去して固形物を得る工程で、本製造方法における選択工程である。
3-2-4. Drying process The "drying process" refers to drying the culture supernatant or solution obtained after the culture process, separation process, and/or removal process to reduce the water content by evaporation or remove water to form solids. This is a selection step in the present manufacturing method.

本工程は、本製造方法における上記いずれかの工程後に得られる液体(培養上清又は溶液)に対して行われる工程であって、本明細書に記載する工程では最後に実施される。 This step is a step performed on the liquid (culture supernatant or solution) obtained after any of the above steps in the present production method, and is performed last in the steps described in this specification.

乾燥方法は、前記液体中に含まれる水分を減じることができ、かつセルロース分解能増強変異株より分泌された酵素が失活しない方法であれば特に限定はしない。例えば、外気に晒す自然乾燥法、除湿剤とともに密閉空間内で一定期間置く除湿乾燥法、日光と外気に当てて乾燥させる天日干し法、送風装置等を用いて温風や冷風を当てる風乾法、ヒーター等の熱源を用いて乾燥させる加熱乾燥法、容器内で真空ポンプ等を用いて脱気し、蒸発させる減圧乾燥法、液体を凍らせたままの状態で乾燥する凍結乾燥(フリーズドライ)法、又はそれらの組み合わせが挙げられる。 The drying method is not particularly limited as long as it can reduce the water content in the liquid and does not deactivate the enzyme secreted by the cellulose decomposition-enhanced mutant strain. For example, natural drying method where you are exposed to the outside air, dehumidification drying method where you are left in a sealed space with a dehumidifier for a certain period of time, sun drying method where you are exposed to sunlight and outside air to dry, air drying method where you are exposed to hot or cold air using a blower, etc. Thermal drying method uses a heat source such as a heater to dry, the reduced pressure drying method uses a vacuum pump etc. to degas and evaporate the liquid inside a container, and the freeze drying method uses drying the liquid while it remains frozen. , or a combination thereof.

液体中の水分の除去は、部分除去であっても、完全除去であってもよい。部分除去の場合、液体中の前記酵素濃度を濃縮することができる。また完全除去の場合、本発明のセルロース分解促進剤を軽量化することができる。本工程で除去する水分量は、必要に応じて適宜定めればよい。固形化したセルロース分解促進剤は、ブロック状、薄片状、顆粒状、粉末状に加工することもできる。 The removal of water in the liquid may be partial or complete removal. In the case of partial removal, the enzyme concentration in the liquid can be concentrated. Moreover, in the case of complete removal, the weight of the cellulose decomposition accelerator of the present invention can be reduced. The amount of water to be removed in this step may be appropriately determined as necessary. The solidified cellulose decomposition accelerator can also be processed into blocks, flakes, granules, and powders.

セルロース分解促進剤に含まれる水分量を減ずることで、運搬効率を高め、保管スペースを軽減することができる。 By reducing the amount of water contained in the cellulose decomposition accelerator, transportation efficiency can be increased and storage space can be reduced.

4.セルロース分解促進剤
4-1.概要
本発明の第4の態様は、セルロース分解促進剤である。本態様のセルロース分解促進剤は、第3態様のセルロース分解促進剤の製造方法によって得られるセルロース分解促進剤である。本態様のセルロース分解促進剤によれば、植物体に接触させた際にセルロース分解能を有し、サイレージに添加するとその消化性を向上させることができる。
4. Cellulose decomposition accelerator 4-1. Overview The fourth aspect of the present invention is a cellulose decomposition promoter. The cellulose decomposition accelerator of this aspect is a cellulose decomposition accelerator obtained by the method for producing a cellulose decomposition accelerator of the third aspect. According to the cellulose decomposition accelerator of this embodiment, it has the ability to decompose cellulose when brought into contact with plants, and when added to silage, its digestibility can be improved.

4-2.構成
本態様のセルロース分解促進剤は、本発明のセルロース分解能増強組成物が導入されたセルラーゼ生産菌の培養液から得られる。セルラーゼ生産菌の培養液には、セルラーゼ分解に関わる優れたセルラーゼ活性を有する様々な酵素成分が含まれている。しかし、その培養液中に含まれる全ての成分とその含有量は、その製造方法により特定されるものであって、具体的に特定することはできない。
4-2. Structure The cellulose decomposition accelerator of this embodiment is obtained from a culture solution of cellulase-producing bacteria into which the cellulose decomposition ability enhancing composition of the present invention has been introduced. The culture solution of cellulase-producing bacteria contains various enzyme components that have excellent cellulase activity related to cellulase decomposition. However, all components contained in the culture solution and their contents are determined by the manufacturing method and cannot be specifically specified.

5.セルロース系バイオマスのセルロース分解促進方法
5-1.概要
本発明の第5の態様は、セルロース系バイオマスのセルロース分解促進方法である。本態様のセルロース分解促進方法によれば、セルロース系バイオマスにおけるセルロースの分解を促進することができる。
5. Method for promoting cellulose decomposition of cellulosic biomass 5-1. Overview The fifth aspect of the present invention is a method for promoting cellulose decomposition of cellulosic biomass. According to the method for promoting cellulose decomposition of this embodiment, the decomposition of cellulose in cellulosic biomass can be promoted.

5-2.方法
本態様のセルロース分解促進方法は、必須の工程として接触工程を含む。
「接触工程」とは、セルロース系バイオマスに対してセルロース分解促進剤を接触させる工程である。
5-2. Method The method for promoting cellulose decomposition of this embodiment includes a contact step as an essential step.
The "contact step" is a step of bringing a cellulose biomass into contact with a cellulose decomposition promoter.

本態様における「セルロース系バイオマス」とは、セルロースを主成分とする有機資源をいう。例えば、草本系バイオマスや木質系バイオマス等の植物体、草本系廃棄物、及び木質系廃棄物が該当する。草本系バイオマスの例としては、牧草、植物性農業廃棄物(例えば、茎、葉、穀粒皮等、具体的には、稲わら、麦わら、もみ殻、麦殻、綿実殻、フスマ、トウモロコシの茎、葉及び穂軸、並びにソルガム茎及び葉を含む)が挙げられる。木質系バイオマスの例としては、針葉樹又は広葉樹の林地残材、間伐材、未利用樹、短周期栽培木材、街路樹及び公園等の剪定材が挙げられる。草本系廃棄物の例としては、植物体の搾汁残渣(ビール粕、バガス、ビートパルプ、オカラ、綿実粕、及び油粕を含む)が挙げられる。木質系廃棄物の例としては、建築廃材、製材残材(バーク、オガクズ、プレナー屑、及び短材を含む)、紙資源(例えば、新聞紙、雑誌、廃棄OA紙、ダンボール)が挙げられる。本工程で使用する「セルロース分解促進剤」は、第3態様の製造方法で製造される、又は第4態様に記載のセルロース分解促進剤である。セルロース分解促進剤の状態は問わない。液体であってもよいし、固体(例えば、粉末固体や顆粒固体)であってもよい。 In this embodiment, "cellulose biomass" refers to an organic resource containing cellulose as a main component. For example, plants such as herbaceous biomass and woody biomass, herbaceous waste, and woody waste fall under this category. Examples of herbaceous biomass include grass, plant agricultural waste (e.g., stems, leaves, grain husks, etc.), specifically rice straw, wheat straw, rice husk, wheat husk, cotton seed husk, bran, and corn. sorghum stems, leaves and cobs, and sorghum stems and leaves). Examples of woody biomass include forest residues of coniferous or broad-leaved trees, thinned wood, unused trees, short-cycle cultivated wood, roadside trees, and pruned wood from parks and the like. Examples of herbaceous wastes include plant juice residues (including beer lees, bagasse, beet pulp, okara, cottonseed lees, and oil lees). Examples of wood-based waste include construction debris, lumber residues (including bark, sawdust, planer scraps, and short lumber), and paper resources (e.g., newspapers, magazines, waste office paper, and cardboard). The "cellulose decomposition accelerator" used in this step is the cellulose decomposition accelerator produced by the manufacturing method of the third aspect or described in the fourth aspect. The state of the cellulose decomposition accelerator does not matter. It may be a liquid or a solid (for example, a powdered solid or a granular solid).

本工程における「接触」とは、対象物が目的物と物理的に直接触れ合うことをいう。本発明の場合、本発明の対象物であるセルロース分解促進剤が、目的物であるセルロース系バイオマスに触れることをいう。接触方法は、特に限定しない。例えば、本発明のセルロース分解促進剤を含む液体、粉末又は顆粒状のセルロース分解促進剤をセルロース系バイオマスに噴霧、散布、浸漬、若しくは塗布する方法、又はこれらの方法の組合せが挙げられる。接触は、必要に応じて複数回繰り返してもよい。 "Contact" in this process refers to direct physical contact between the object and the target object. In the case of the present invention, this means that the cellulose decomposition accelerator, which is the object of the present invention, comes into contact with the cellulosic biomass, which is the object. The contact method is not particularly limited. Examples include a method of spraying, scattering, dipping, or applying a liquid, powder, or granular cellulose decomposition promoter containing the cellulose decomposition promoter of the present invention onto cellulosic biomass, or a combination of these methods. Contact may be repeated multiple times if necessary.

本態様のセルロース分解促進方法によれば、植物に由来するセルロース系バイオマスを部分分解することができる。それによってセルロース系バイオマスを活用しやすくすることが可能となる。 According to the method for promoting cellulose decomposition of this embodiment, cellulosic biomass derived from plants can be partially decomposed. This makes it possible to utilize cellulosic biomass more easily.

6.サイレージ製造方法
6-1.概要
本発明の第6の態様は、サイレージ製造方法である。本態様のサイレージ製造方法によれば、消化性が向上したサイレージを製造することができる。
6. Silage production method 6-1. Overview The sixth aspect of the present invention is a method for producing silage. According to the silage production method of this embodiment, silage with improved digestibility can be produced.

6-2.方法
本態様のサイレージ製造方法は、接触工程を必須の工程として含み、任意選択で乳酸菌添加工程を含む。なお、本態様における「接触工程」は、第5態様における「5-2-1.接触工程」に記載の内容と実質的に同一である。それ故、ここでは、その具体的な説明は省略し、本工程に特徴的な工程である乳酸菌添加工程を以下で具体的に説明する。
6-2. Method The silage manufacturing method of this embodiment includes a contacting step as an essential step, and optionally includes a lactic acid bacteria addition step. Note that the "contact step" in this embodiment is substantially the same as the content described in "5-2-1. Contact step" in the fifth embodiment. Therefore, the specific explanation thereof will be omitted here, and the lactic acid bacteria addition step, which is a characteristic step of this step, will be specifically explained below.

「乳酸菌添加工程」は、採取した家畜飼料用植物に対して、乳酸菌を添加する工程である。この場合、本工程は、セルロース分解促進剤の接触工程よりも前に行ってもよいし、後に行ってもよく、又は同時に行ってもよい。或いは、予め乳酸菌をセルロース分解促進剤と混合し、一緒に家畜飼料用植物に接触させてもよい。 The "lactic acid bacteria addition step" is a step of adding lactic acid bacteria to the collected livestock feed plants. In this case, this step may be performed before, after, or simultaneously with the cellulose decomposition accelerator contact step. Alternatively, lactic acid bacteria may be mixed with a cellulose decomposition promoter in advance and brought into contact with livestock feed plants together.

本明細書において「家畜飼料用植物」とは、家畜に飼料として供することができる任意の植物体をいう。例えば、サイレージに用いられる飼料用植物が挙げられる。具体的には、例えば、牧草、飼料作物等が該当する。牧草には、例えば、イネ科牧草のチモシー、リードカナリーグラス、オーチャードグラス、イタリアンライグラス、ペレニアルライグラス、フェストロリウム、ハイブリッドライグラス、ケンタッキーブルーグラス、レッドトップ、メドウフェスク、ギニアグラス、トールフェスク、スムーズロームグラス、ダリグラス、及びバヒァグラス、マメ科牧草のアルファルファ、アカクローバ、シロクローバ等が挙げられる。飼料作物には、例えば、トウモロコシ、ソルガム、スーダングラス、大麦、ライムギ、ライコムギ等が挙げられる。好ましくは、牧草、イネ(稲わら)であり、牧草は、チモシー、オーチャードグラスが好適である。 As used herein, the term "plant for livestock feed" refers to any plant that can be provided as feed to livestock. Examples include feed plants used for silage. Specifically, for example, grass, feed crops, etc. fall under this category. For example, grasses include timothy, reed canary grass, orchard grass, Italian rye grass, perennial rye grass, festlorium, hybrid rye grass, Kentucky bluegrass, red top, meadow fescue, guinea grass, tall fescue, smooth loam grass, Examples include dalli grass, bahia grass, leguminous grasses such as alfalfa, red clover, and white clover. Examples of feed crops include corn, sorghum, sudan grass, barley, rye, and triticale. Preferably, grass or rice (rice straw) is used, and timothy or orchard grass is preferable as the grass.

本明細書において「家畜」とは、乳製品、肉、卵、皮革等の畜産物を得るために繁殖又は飼育される動物である。例えば、限定しないが、ウシ、ウマ、ブタ、ヤギ、ヒツジ、ニワトリ、スイギュウ、ヤク、ロバ、ラバ、ラクダ、ラマ、アルパカ、イノシシ、モルモット、ウサギ、アヒル、シチメンチョウ、ウズラが挙げられる。 As used herein, "livestock" refers to animals that are bred or raised to obtain livestock products such as dairy products, meat, eggs, and leather. Examples include, but are not limited to, cows, horses, pigs, goats, sheep, chickens, buffalo, yaks, donkeys, mules, camels, llamas, alpacas, wild boars, guinea pigs, rabbits, ducks, turkeys, and quail.

本明細書において「採取した(家畜飼料用植物)」とは、天然物又は栽培物を問わず、自然界で繁殖していた植物体を人為的に採取したものをいう。採取によって成育環境から分離されるため、再度成育環境に置かれない限り、原則として長期にわたる成長、増殖は行なわない植物体をいう。したがって、圃場等で成育中の植物体は除かれる。 As used herein, "collected (plant for livestock feed)" refers to a plant that has been propagated in nature and is artificially collected, regardless of whether it is a natural product or a cultivated product. A plant that is separated from the growing environment by collection and therefore does not, in principle, grow or multiply over a long period of time unless it is placed in the growing environment again. Therefore, plants growing in fields etc. are excluded.

「乳酸菌」とは、糖類を代謝して乳酸を産生する細菌類の総称である。本態様における乳酸菌は、家畜飼料用植物から生じたグルコース、セロビオース、セロオリゴ糖、キシロース、キシロビオース、キシロオリゴ糖等を代謝して乳酸、酢酸等を産生する細菌であれば、限定しない。例えば、ビフィドバクテリウム(Bifidobacterium)属(本明細書では、以下ビフィドバクテリウム属を総称して「ビフィズス菌」と呼ぶ)に属する種、ラクトバチルス(Lactobacillales)目に属する種が挙げられる。ラクトバチルス(Lactobacillales)目に属する種としては、例えば、ラクトバチルス(Lactobacillus)属、ラクトコッカス(Lactococcus)属、エンテロコッカス(Enterococcus)属、ロイコノストク(Leuconostoc)属、ウェイセラ(Weissella)属、ペディオコッカス(Pediococcus)属が挙げられる。ラクトバチルス属は、例えばラクトバチルス・プランタラム(L. plantarum)を使用してもよく、より具体的には、例えば乳酸菌畜草1号(雪印種苗株式会社)を使用してもよい。ビフィズス菌は、いずれの種であってもよい。例えば、B.ビフィドゥム(B. bifidum)、B.ロンガム(B. longum)、B.ブレイブ(B. brave)、B.インファンティス(B. infantis)及びB.アドレセンティス(B.adolescentis)が挙げられる。ラクトバチルス目に属する種はいずれの種であってもよい。例えば、L.パラカゼイ(Lactobacillus paracasei)、L.ラクチス(Lactococcus lactis)、E. フェシウム(Enterococcus faecium)が挙げられる。本工程における「添加」とは、乳酸菌が家畜飼料用植物に接触することを含む方法であれば、特に限定しない。例えば、上記のセルロース分解促進剤の接触工程とは別に家畜飼料用植物に噴霧、散布、浸漬、若しくは塗布する方法、又はこれらの方法の組合せが挙げられる。 "Lactic acid bacteria" is a general term for bacteria that metabolize sugars and produce lactic acid. The lactic acid bacteria in this embodiment are not limited as long as they are bacteria that metabolize glucose, cellobiose, cellooligosaccharides, xylose, xylobiose, xylooligosaccharides, etc. produced from livestock feed plants to produce lactic acid, acetic acid, etc. Examples include species belonging to the genus Bifidobacterium (hereinafter, the genus Bifidobacterium will be collectively referred to as "Bifidobacteria") and species belonging to the order Lactobacillus. Species belonging to the order Lactobacillus include, for example, the genus Lactobacillus, genus Lactococcus, genus Enterococcus, genus Leuconostoc, genus Weissella, and genus Pediococcus ( Examples include the genus Pediococcus. As the Lactobacillus genus, for example, Lactobacillus plantarum (L. plantarum) may be used, and more specifically, for example, Lactic Acid Bacterium Kuso No. 1 (Snow Brand Seed Co., Ltd.) may be used. The bifidobacterium may be any species. For example, B. Bifidum (B. bifidum), B. longum (B. longum), B. Brave (B. brave), B. B. infantis and B. infantis. An example is B.adolescentis. The species belonging to the order Lactobacillus may be any species. Examples include L. paracasei, L. lactis, and E. faecium. "Addition" in this step is not particularly limited as long as it is a method that involves bringing lactic acid bacteria into contact with livestock feed plants. For example, apart from the above-mentioned contacting step with the cellulose decomposition accelerator, methods of spraying, scattering, dipping, or coating livestock feed plants, or a combination of these methods may be mentioned.

本工程によって添加された乳酸菌は、セルロース分解によって生じたグルコースを消費し乳酸を産生することで、サイレージpHを低下させて有害な微生物の増殖を抑制し、密封貯蔵中の酪酸菌が原因となる酪酸発酵を抑える効果や、サイレージ開封後に酵母等が増えることで発熱、変敗する二次発酵を抑える効果を有する。 The lactic acid bacteria added through this process consume glucose produced by cellulose decomposition and produce lactic acid, thereby lowering the silage pH and suppressing the growth of harmful microorganisms, which are caused by butyric acid bacteria during sealed storage. It has the effect of suppressing butyric acid fermentation and the effect of suppressing secondary fermentation, which causes heat generation and deterioration due to the increase of yeast etc. after silage is opened.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using Examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these Examples.

<実施例1:CBF株及びCFX株の作製、並びに各種酵素液の調製と活性測定>
(目的)
T.セルロリティカス変異株を作製し、その培養液から各種酵素液を調製する。さらに、酵素活性を測定する。
<Example 1: Production of CBF strain and CFX strain, preparation of various enzyme solutions and activity measurement>
(the purpose)
A T. cellulolyticus mutant strain is created, and various enzyme solutions are prepared from the culture fluid. Additionally, enzyme activity is measured.

(方法)
(1)CBF株の作製方法
T.セルロリティカスのゲノムDNAを鋳型として使用し、GH3β-キシロシダーゼB(bxy3B)遺伝子プロモーター領域(配列番号3)を標的として配列番号17、配列番号18で示すプライマーセットを用いてPCR増幅を行い、増幅したbxy3B遺伝子プロモーター断片をプラスミドpbs-pyrF (Fujiiら、Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 245-9(2012))に挿入することにより、pANC701プラスミドを構築した。他方、T.セルロリティカスのゲノムDNAを鋳型として使用し、フェルロイルエステラーゼB(faeB)遺伝子におけるコード領域(イントロンを含む)からターミネーター領域までを標的として配列番号19及び配列番号20で示すプライマーを用いてPCR増幅を行い、増幅されたDNA断片をSalI制限酵素処理した。これをEcoRV/SalI制限酵素処理したpANC701プラスミドにライゲーションにより挿入することで、Pbxy3B-faeB発現プラスミド(pANC749)を構築した。
(Method)
(1) Method for producing CBF strain
Using T. cellulolyticus genomic DNA as a template, PCR amplification was performed using the primer set shown in SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18 targeting the GH3β-xylosidase B (bxy3B) gene promoter region (SEQ ID NO: 3). The pANC701 plasmid was constructed by inserting the amplified bxy3B gene promoter fragment into the plasmid pbs-pyrF (Fujii et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 245-9 (2012)). On the other hand, using the genomic DNA of T. cellulolyticus as a template, primers shown in SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20 were targeted to the feruloyl esterase B (faeB) gene from the coding region (including introns) to the terminator region. PCR amplification was performed using the DNA fragment, and the amplified DNA fragment was treated with SalI restriction enzyme. A Pbxy3B-faeB expression plasmid (pANC749) was constructed by inserting this into pANC701 plasmid treated with EcoRV/SalI restriction enzymes by ligation.

12μg分のプラスミドが溶解したDNA溶液に1/2倍量の酢酸アンモニウム、2倍量の100%氷冷エタノールを添加し、-20℃にて2時間以上放置してDNAを沈殿させた。14,000rpm、4℃にて10分間遠心した後に上清を除き、初期DNA溶液の1.1倍量の70%氷冷エタノールを加え、DNAを洗浄した。洗浄後、再び14,000rpm、4℃にて10分間遠心し、上清を捨て、吸引乾燥した後、DNAをEBバッファー10μLに溶かした。1~2μLを使用し、ナノドロップを使用して濃度を測定した後、EBバッファーを用いてDNA濃度を800~850 ng/μLに調整した。このDNA溶液を次の形質転換に使用した。 A 1/2 volume of ammonium acetate and 2 volumes of 100% ice-cold ethanol were added to a DNA solution in which 12 μg of plasmid had been dissolved, and the DNA was precipitated by standing at -20°C for 2 hours or more. After centrifugation at 14,000 rpm and 4°C for 10 minutes, the supernatant was removed, and 1.1 times the volume of the initial DNA solution of 70% ice-cold ethanol was added to wash the DNA. After washing, the mixture was centrifuged again at 14,000 rpm and 4°C for 10 minutes, the supernatant was discarded, and the DNA was dried by suction, and the DNA was dissolved in 10 μL of EB buffer. After using 1-2 μL and measuring the concentration using Nanodrop, the DNA concentration was adjusted to 800-850 ng/μL using EB buffer. This DNA solution was used for the next transformation.

形質転換の方法はプロトプラスト-PEG法を用いた(Fujiiら、Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 245-9(2012))。宿主は、CF-2612株にUV変異を加えてウラシル要求性にしたCFP3株を使用した。滅菌済みエッペンドルフチューブにプロトプラスト化し、専用バッファー(1.2 M sorbitol、10 mM トリス塩酸緩衝液 pH 7.5、10 mM CaCl2)に懸濁したCFP3株を50μl(1x107 cells)ずつ分注した。そこへプラスミドを4μl、PEG溶液(40%ポリエチレングリコール、10mM トリス塩酸緩衝液 pH7.5、10 mM塩化カルシウム)を25μlずつ加えて氷中に30分間静置した。30分後クリーンベンチにてPEG溶液 500μlをゆっくりと加え、優しくピペッティングして懸濁した後、これをディスポチューブに全量入れ、30℃で15分間静置した。静置後、ディスポチューブに予め45℃に温めておいたMM-スクロース軟寒天培地(MM寒天培地に1Mスクロースを添加、0.7%寒天含む)30mlを加え、すぐにMM-スクロース寒天培地(MM寒天培地に1Mスクロースを添加)に撒いて慣らした。そのまま静置して固めた後に30℃で5日間培養して、生育してきたコロニーを植え継いだ。植え継いで生育の見られた形質転換体に対して、コロニーPCR及びフェルロイルエステラーゼ活性の測定等に用い、株の選抜を行った。得られた株はCF-Pbxy3B-faeB発現株の頭文字をとり、「CBF株」とし、CBF株から得られる酵素液を「CBF酵素」と称する。 The protoplast-PEG method was used for transformation (Fujii et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 245-9 (2012)). The host used was the CFP3 strain, which had UV mutations added to the CF-2612 strain to make it auxotrophic for uracil. 50 μl (1x10 7 cells) of the CFP3 strain, which had been protoplasted and suspended in a dedicated buffer (1.2 M sorbitol, 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.5, 10 mM CaCl 2 ), was dispensed into sterilized Eppendorf tubes. 4 μl of plasmid and 25 μl of PEG solution (40% polyethylene glycol, 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.5, 10 mM calcium chloride) were added thereto, and the mixture was left standing on ice for 30 minutes. After 30 minutes, 500 μl of PEG solution was slowly added on a clean bench and suspended by gentle pipetting, and the entire amount was put into a disposable tube and left at 30° C. for 15 minutes. After standing, add 30 ml of MM-sucrose soft agar medium (MM agar medium with 1M sucrose added, containing 0.7% agar) pre-warmed to 45°C to the disposable tube, and immediately add MM-sucrose agar medium (MM agar medium). The cells were plated on a medium (with 1M sucrose added) and allowed to acclimate. After being allowed to stand and harden, it was cultured at 30°C for 5 days, and the colonies that grew were transplanted. The transformants that were sub-planted and found to grow were used for colony PCR and measurement of feruloyl esterase activity, etc., and strains were selected. The obtained strain will be referred to as the "CBF strain," an acronym for CF-Pbxy3B-faeB expression strain, and the enzyme solution obtained from the CBF strain will be referred to as "CBF enzyme."

(2)CFX株の作製方法
T.セルロリティカスゲノム配列に由来する3種類の直鎖状DNAカセット:(i) bxy3B遺伝子プロモーター並びにfaeB遺伝子のコード領域(イントロンを含む)及びターミネーター領域からなる第1遺伝子カセット(配列番号21で示すPbxy3B-faeB-TfaeB)、(ii) pyrF遺伝子のプロモーター、コード領域(イントロンを含む)及びターミネーター領域からなるマーカー遺伝子カセット(配列番号22で示すPpyrF-pyrF-TpyrF)、(iii) GH10エンドキシラナーゼA(xyl10A)遺伝子プロモーター、xyl10A遺伝子のコード領域(イントロンを含む)及びターミネーター領域からなる第2遺伝子カセット(配列番号23で示すPxyl10A-xyl10A-Txyl10A)で、CF-2612株にUV変異を加えてウラシル要求性にしたCFP3株を形質転換した。形質転換はプロトプラスト-PEG法により行った。
(2) Method for producing CFX strain
Three types of linear DNA cassettes derived from the T. cellulolyticus genome sequence: (i) The first gene cassette (SEQ ID NO: 21) consisting of the bxy3B gene promoter and the faeB gene coding region (including introns) and terminator region; Pbxy3B-faeB-TfaeB), (ii) a marker gene cassette consisting of the pyrF gene promoter, coding region (including introns), and terminator region (PpyrF-pyrF-TpyrF shown in SEQ ID NO: 22), (iii) GH10 endoxylanase A (xyl10A) gene promoter, xyl10A gene coding region (including intron), and terminator region. CFP3 strain made uracil auxotrophic was transformed. Transformation was performed by the protoplast-PEG method.

1次スクリーニングでは、マーカー遺伝子カセットの導入によるウラシル要求性からの復帰を指標として、形質転換の成功の有無を判定した。2次スクリーニングでは、bxy3B遺伝子プロモーターとfaeB遺伝子コード領域の間の配列を増幅するコロニーPCRによって、第1遺伝子カセットの導入が確認された。3次スクリーニングでは、形質転換候補株のエンドキシラナーゼ活性を測定し、活性の増加により第2遺伝子カセットの導入が確認された。第2遺伝子カセットはPCRによって内在性xyl10A遺伝子から区別できないためである。4次スクリーニングでは、フェルロイルエステラーゼ活性を測定することで、faeB遺伝子がタンパク質として発現しているかを確認した。 In the primary screening, the success or absence of transformation was determined using the return from uracil auxotrophy due to the introduction of the marker gene cassette as an indicator. In the secondary screening, the introduction of the first gene cassette was confirmed by colony PCR that amplified the sequence between the bxy3B gene promoter and the faeB gene coding region. In the tertiary screening, the endoxylanase activity of the transformed candidate strain was measured, and introduction of the second gene cassette was confirmed by an increase in activity. This is because the second gene cassette cannot be distinguished from the endogenous xyl10A gene by PCR. In the fourth screening, we confirmed whether the faeB gene was expressed as a protein by measuring feruloyl esterase activity.

得られた株では、ベクター等を使用せず、セルフクローニングによって遺伝子が導入されている。導入された各遺伝子は、それぞれ概ね1~2コピーが染色体上の非相同部位に入っていることがサザン解析によって確認された。これらの遺伝子は、ゲノム中に安定に維持されている。 In the obtained strain, the gene was introduced by self-cloning without using a vector or the like. It was confirmed by Southern analysis that approximately 1 to 2 copies of each introduced gene were located at non-homologous sites on the chromosome. These genes are stably maintained in the genome.

得られた株はCF-faeB-xyl10A株の頭文字をとり、「CFX株」とし、CFX株から得られる酵素液を「CFX酵素」と称する。 The obtained strain will be referred to as the "CFX strain" by taking the initials of the CF-faeB-xyl10A strain, and the enzyme solution obtained from the CFX strain will be referred to as the "CFX enzyme."

(3)CBF酵素、CFX酵素の調製方法
ポテトデキストロースアガー(PDA)培地に充分生育させたCBF株、CFX株を1cm四方ほど切り取り、10 mlのセルロース培地(5% Solka Floc 40、0.1% CSL、0.24% KH2PO4、0.05% (NH4)2SO4、0.047% Potassium tartrate、0.1% tween80、0.12% MgSO4、0.2% Urea、0.001% ZnSO4、0.001% MnSO4、0.001% CuSO4、pH4.0)に植菌し、5日間、230rpmにて28℃で前培養した。培養後の培養液を新しいセルロース培地(Urea濃度のみ0.4%に変えたもの)に0.5 mL植菌し、5日間、230 rpmにて28℃で振盪培養した。続いて培養液を4℃、3500rpmにて15分遠心し、その上清を0.2μmのフィルターを用いてろ過し、その濾液を酵素液として各種活性測定及び各種サイレージの調製に使用した。CBF株、CFX株由来の酵素液をそれぞれCBF酵素、CFX酵素と称する。
(3) Preparation method of CBF enzyme and CFX enzyme Cut a 1cm square cut of the CBF strain and CFX strain grown sufficiently in potato dextrose agar (PDA) medium, and add to 10 ml of cellulose medium (5% Solka Floc 40, 0.1% CSL, 0.24% KH 2 PO 4 , 0.05% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.047% Potassium tartrate, 0.1% tween80, 0.12% MgSO 4 , 0.2% Urea, 0.001% ZnSO 4 , 0.001% MnSO 4 , 0.001% CuSO 4 , pH 4.0) and precultured at 28°C at 230 rpm for 5 days. After culturing, 0.5 mL of the culture solution was inoculated into a new cellulose medium (only the Urea concentration was changed to 0.4%), and cultured with shaking at 230 rpm and 28°C for 5 days. Subsequently, the culture solution was centrifuged at 4° C. and 3500 rpm for 15 minutes, and the supernatant was filtered using a 0.2 μm filter, and the filtrate was used as an enzyme solution for various activity measurements and for the preparation of various silages. Enzyme solutions derived from CBF strain and CFX strain are referred to as CBF enzyme and CFX enzyme, respectively.

(4)アビセラーゼ活性測定方法
結晶セルロースに対する分解能力の指標として、結晶セルロース(アビセル)を基質として調製した各酵素液のアビセラーゼ活性を測定した。
(4) Avicelase activity measurement method As an indicator of the ability to decompose crystalline cellulose, the avicelase activity of each enzyme solution prepared using crystalline cellulose (avicel) as a substrate was measured.

2% アビセル懸濁液(2% アビセル、0.04% グルコースを脱イオン水に懸濁)2.5 mL、0.05 M 酢酸緩衝液2.0 mLをL型試験管に取り、卓上型振とう恒温槽 (PERSONAL-11,株式会社タイテック)で50℃にて10分間、回転数60rpmで振盪させながら予熱した。10分後、適切に希釈した酵素液を0.5 mL加え、50℃にて30分間振盪させながら反応させた。30分後、0.5N NaOH 0.5 mLを加え、反応を停止させた。サンプル全量を遠沈管に移し、遠心分離(3000 rpm、10分)後、上清0.5 mLを取り、そこに1.5 mLのDNS試薬を加え、撹拌した。撹拌後、沸騰水浴中で5分間加熱反応させた後、直ちに氷水で反応を停止させた。反応後の反応液に4.0 mLの脱イオン水を加え、540 nmの吸光度を測定した。ブランクは酵素液0.5 mLを先に試験管に加え、0.5 N NaOH 0.5 mL、2% アビセル懸濁液2.5 mL、0.05 M 酢酸緩衝液2.0 mLの順番に加えたものを用いた。遠心分離以後の操作はサンプルと同様に行った。検量線はグルコース溶液(0.2、0.4、0.6、0.8 mg/mLの4種類)0.5 mLにDNS 1.5 mLを加えたものを用いた。サンプル、ブランクとDNS反応条件を一致させるためサンプル、ブランク、検量線用サンプルは同じタイミングで加熱反応させた。反応後、同様に4.0 mLの脱イオン水を加え、540 nm吸光度を測定し、検量線の作成を行った。アビセラーゼ活性は1分間に1μmolのグルコースを遊離する酵素量を1Uとして計算した。算出式は、以下の式1で示す。 Transfer 2.5 mL of 2% Avicel suspension (2% Avicel, 0.04% glucose in deionized water) and 2.0 mL of 0.05 M acetate buffer to an L-shaped test tube, and place in a tabletop shaking constant temperature bath (PERSONAL-11). , Taitec Co., Ltd.) at 50°C for 10 minutes with shaking at a rotational speed of 60 rpm. After 10 minutes, 0.5 mL of an appropriately diluted enzyme solution was added and reacted at 50°C for 30 minutes with shaking. After 30 minutes, 0.5 mL of 0.5N NaOH was added to stop the reaction. The entire sample was transferred to a centrifuge tube, and after centrifugation (3000 rpm, 10 minutes), 0.5 mL of supernatant was taken, 1.5 mL of DNS reagent was added thereto, and the mixture was stirred. After stirring, the reaction mixture was heated in a boiling water bath for 5 minutes, and the reaction was immediately stopped with ice water. After the reaction, 4.0 mL of deionized water was added to the reaction solution, and the absorbance at 540 nm was measured. A blank was used in which 0.5 mL of enzyme solution was first added to a test tube, followed by 0.5 mL of 0.5 N NaOH, 2.5 mL of 2% Avicel suspension, and 2.0 mL of 0.05 M acetate buffer. Operations after centrifugation were performed in the same manner as for the sample. The calibration curve was prepared by adding 1.5 mL of DNS to 0.5 mL of glucose solution (4 types: 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8 mg/mL). In order to match the DNS reaction conditions with the sample and blank, the sample, blank, and calibration curve sample were heated and reacted at the same timing. After the reaction, 4.0 mL of deionized water was similarly added, the absorbance at 540 nm was measured, and a calibration curve was created. Avicelase activity was calculated based on the assumption that 1 U is the amount of enzyme that releases 1 μmol of glucose per minute. The calculation formula is shown in Formula 1 below.

Figure 0007388628000001
Figure 0007388628000001

(5)CMCase活性測定方法
可溶性のあるセルロース基質として、カルボキシルメチルセルロース(CMC)を用いてCMCase活性を測定した。カルボキシルメチルセルロースは、セルロースに含まれる水酸基の一部がカルボキシルメチル化されている。
(5) CMCase activity measurement method CMCase activity was measured using carboxymethylcellulose (CMC) as a soluble cellulose substrate. In carboxylmethylcellulose, some of the hydroxyl groups contained in cellulose are carboxylmethylated.

基質溶液(1% カルボキシルメチルセルロース(CMC)、0.04% グルコースを0.1 M 酢酸緩衝溶液(pH4.5)に溶解させた溶液)0.25 mLを試験管に加え、50℃、10分予熱した。予熱後、適切に希釈した酵素液を0.25 mL加え、50℃にて30分静置して酵素反応を行った。30分の酵素反応後、DNS溶液1.5 mLを加えることで酵素反応を停止させた。酵素反応停止後、沸騰水浴中にて5分間糖とDNS試薬を化学反応させ、5分後直ちに氷水に入れることで化学反応を停止させた。化学反応停止後4.0 mLの蒸留水を加え、撹拌後540 nmの吸光度を測定した。ブランクは酵素液0.25mL、DNS試薬1.5mL、基質溶液0.25 mLの順番に添加したものを用いた。検量線はアビセラーゼ活性測定と同様にグルコース溶液(0.2、0.4、0.6、0.8 mg/mLの4種類)0.5mLにDNS 1.5 mLを加えたものを用いた。DNSと糖の化学反応条件を一致させるためにサンプル、ブランク、検量線サンプルは同時に沸騰水浴中で反応させた。反応終了後、540nm吸光度波長を測定した。CMCase活性もアビセラーゼ活性と同様に1分間に1μmolのグルコースを遊離する酵素量を1Uとして計算した。算出式は、以下の式2で示す。 0.25 mL of a substrate solution (1% carboxymethyl cellulose (CMC), 0.04% glucose dissolved in 0.1 M acetate buffer solution (pH 4.5)) was added to the test tube, and the tube was preheated at 50°C for 10 minutes. After preheating, 0.25 mL of an appropriately diluted enzyme solution was added, and the mixture was left standing at 50°C for 30 minutes to perform an enzyme reaction. After 30 minutes of enzymatic reaction, the enzymatic reaction was stopped by adding 1.5 mL of DNS solution. After stopping the enzymatic reaction, the sugar and DNS reagent were allowed to chemically react in a boiling water bath for 5 minutes, and immediately after 5 minutes, the chemical reaction was stopped by placing them in ice water. After the chemical reaction had stopped, 4.0 mL of distilled water was added, and after stirring, the absorbance at 540 nm was measured. A blank was used in which 0.25 mL of enzyme solution, 1.5 mL of DNS reagent, and 0.25 mL of substrate solution were added in this order. The calibration curve was prepared by adding 1.5 mL of DNS to 0.5 mL of glucose solution (4 types: 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8 mg/mL), as in the case of Avicelase activity measurement. In order to match the chemical reaction conditions of DNS and sugar, the sample, blank, and calibration curve sample were reacted simultaneously in a boiling water bath. After the reaction was completed, the absorbance wavelength was measured at 540 nm. Similarly to Avicelase activity, CMCase activity was calculated based on the assumption that 1U is the amount of enzyme that releases 1 μmol of glucose per minute. The calculation formula is shown in Formula 2 below.

Figure 0007388628000002
Figure 0007388628000002

(6)エンドキシラナーゼ活性測定方法
基質溶液(2%キシラン、0.04%キシロースを0.1 M 酢酸緩衝溶液(pH4.5)に溶解させた溶液)0.25 mLを試験管に加え、50℃にて10分予熱した。予熱後、適切に希釈した酵素液を0.25 mL加え、50℃にて30分静置して酵素反応を行った。30分の酵素反応後、DNS溶液1.5 mLを加えることで酵素反応を停止させた。酵素反応停止後、沸騰水浴中にて5分間糖とDNS試薬を化学反応させ、5分後直ちに氷水に入れることで化学反応を停止させた。化学反応停止後4.0 mLの蒸留水を加え、3000rpmにて10分遠心を行い、その上清を用いて540 nmの吸光度を測定した。ブランクは酵素液0.25mL、DNS試薬1.5mL、基質溶液0.25 mLの順番に添加したものを用いた。検量線はキシロース溶液(0.2、0.4、0.6、0.8 mg/mLの4種類)0.5mLにDNS 1.5 mLを加えたものを用いた。DNSと糖の化学反応条件を一致させるためにサンプル、ブランク、検量線サンプルは同時に沸騰水浴中で反応させた。反応終了後、サンプルは540nm吸光度波長測定に用いられた。活性は1分間に1μmolのキシロースを遊離する酵素量を1Uとして計算した。算出式は、以下の式3で示す。
(6) Endoxylanase activity measurement method Add 0.25 mL of substrate solution (2% xylan, 0.04% xylose dissolved in 0.1 M acetate buffer solution (pH 4.5)) to a test tube and preheat at 50℃ for 10 minutes. did. After preheating, 0.25 mL of an appropriately diluted enzyme solution was added, and the mixture was left standing at 50°C for 30 minutes to perform an enzyme reaction. After 30 minutes of enzymatic reaction, the enzymatic reaction was stopped by adding 1.5 mL of DNS solution. After stopping the enzymatic reaction, the sugar and DNS reagent were allowed to chemically react in a boiling water bath for 5 minutes, and immediately after 5 minutes, the chemical reaction was stopped by placing them in ice water. After the chemical reaction was stopped, 4.0 mL of distilled water was added, centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes, and the absorbance at 540 nm was measured using the supernatant. A blank was used in which 0.25 mL of enzyme solution, 1.5 mL of DNS reagent, and 0.25 mL of substrate solution were added in this order. The calibration curve was prepared by adding 1.5 mL of DNS to 0.5 mL of xylose solution (4 types: 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8 mg/mL). In order to match the chemical reaction conditions of DNS and sugar, the sample, blank, and calibration curve sample were reacted simultaneously in a boiling water bath. After the reaction was completed, the sample was used for absorbance wavelength measurement at 540 nm. The activity was calculated based on the assumption that 1 U is the amount of enzyme that releases 1 μmol of xylose per minute. The calculation formula is shown in Equation 3 below.

Figure 0007388628000003
Figure 0007388628000003

(7)フェルロイルエステラーゼ活性測定方法
基質溶液(0.01%フェルラ酸メチルを0.1M酢酸緩衝液(pH4.5)に溶解した溶液)0.25 mLをエッペンチューブに加え、50℃に設定したドライバスで10分間予熱した。予熱後、適切に希釈した酵素液を0.25 mL添加し、50℃にて30分間酵素反応を行った。酵素反応後、メタノール酢酸溶液(メタノール98%、酢酸2%)0.5 mLを加え、反応を停止させた。反応停止後、13,000rpmにて10分間遠心し、上清を0.2μmのフィルターでろ過した。ろ過後、HPLCでフェルラ酸遊離量を測定した。HPLCは島津社製のLC-30AD、SIL-30AC、CTO-20A、SPD-M20Aを用いた。カラムはYMC-Triart C18を用い、移動相には40%メタノール、1%酢酸を用いた。HPLCの条件は、流速0.6 mL/分、カラム温度40℃、吸収波長320nm、アイソラクティック条件とした。検量線には0.0003125%、0.000625%、0.00125%、0.0025%、0.005%、0.01%のフェルラ酸溶液を用いた。活性は1分間に1μmolのフェルラ酸を遊離する酵素量を1Uとして計算した。算出式は、以下の式4で示す。
(7) Method for measuring feruloyl esterase activity Add 0.25 mL of substrate solution (0.01% methyl ferulate dissolved in 0.1M acetate buffer (pH 4.5)) to an Eppendorf tube and incubate in a dry bath set at 50℃ for 10 minutes. Preheated for minutes. After preheating, 0.25 mL of an appropriately diluted enzyme solution was added, and an enzyme reaction was performed at 50°C for 30 minutes. After the enzyme reaction, 0.5 mL of methanol acetic acid solution (98% methanol, 2% acetic acid) was added to stop the reaction. After stopping the reaction, the mixture was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was filtered through a 0.2 μm filter. After filtration, the amount of ferulic acid released was measured by HPLC. For HPLC, LC-30AD, SIL-30AC, CTO-20A, and SPD-M20A manufactured by Shimadzu Corporation were used. YMC-Triart C18 was used as the column, and 40% methanol and 1% acetic acid were used as the mobile phase. The HPLC conditions were a flow rate of 0.6 mL/min, a column temperature of 40°C, an absorption wavelength of 320 nm, and isolactic conditions. Ferulic acid solutions of 0.0003125%, 0.000625%, 0.00125%, 0.0025%, 0.005%, and 0.01% were used for the calibration curve. The activity was calculated based on the assumption that 1 U is the amount of enzyme that releases 1 μmol of ferulic acid per minute. The calculation formula is shown in Formula 4 below.

Figure 0007388628000004
Figure 0007388628000004

(8)全タンパク質濃度の定量方法
各酵素液における活性測定値を、各酵素液の全タンパク質濃度で標準化するために、各酵素液について全タンパク質濃度を測定した。
(8) Method for quantifying total protein concentration In order to standardize the activity measurements in each enzyme solution with the total protein concentration of each enzyme solution, the total protein concentration was measured for each enzyme solution.

酵素液の全タンパク質濃度測定にはWAKO社製のProtein Assay Bradford Reagentを用いた。酵素試料を適正な濃度に希釈した後、酵素希釈液100μL、ブラッドフォード試薬100μLの順番にマイクロプレートリーダーのウェルに添加し、10分間、室温で反応を行った。反応は96穴マイクロプレートリーダーで行い、反応後はサーモサイエンティフィック社製マイクロプレートリーダー Varioskan Flashを用いて595nmの吸光度を測定した。検量線はWAKO社製牛血清アルブミンBSA 25、12.5、6.25、3.125、1.5625、0.78125 (μg/mL)の6種類を用いて作成した。反応はサンプル同様に各濃度のBSA溶液100μL、ブラッドフォード試薬100μLの順番にマイクロプレートリーダーに加え、10分、室温で行った。反応後は595nmの吸光度を測定し、検量線作成に用いた。 WAKO's Protein Assay Bradford Reagent was used to measure the total protein concentration of the enzyme solution. After diluting the enzyme sample to an appropriate concentration, 100 μL of the enzyme dilution solution and 100 μL of Bradford reagent were added in this order to the wells of a microplate reader, and the reaction was performed for 10 minutes at room temperature. The reaction was performed using a 96-well microplate reader, and after the reaction, absorbance at 595 nm was measured using a microplate reader Varioskan Flash manufactured by Thermo Scientific. A calibration curve was created using six types of bovine serum albumin BSA 25, 12.5, 6.25, 3.125, 1.5625, and 0.78125 (μg/mL) manufactured by WAKO. As with the samples, 100 μL of BSA solution of each concentration and 100 μL of Bradford reagent were added to the microplate reader in this order, and the reaction was carried out for 10 minutes at room temperature. After the reaction, absorbance at 595 nm was measured and used to create a calibration curve.

(結果)
(1)各種酵素液の酵素活性
各種酵素液の活性測定の結果を図1に示す。
各酵素液における活性測定値は、各酵素液の全タンパク質濃度で標準化し、かつMA酵素の活性を1とした相対値で示されている。CBF酵素及びCFX酵素は、雪印種苗株式会社で従来用いてきたMA酵素に比べて、エンドキシラナーゼ活性及びフェルロイルエステラーゼ活性が上昇していた(図1)。
(result)
(1) Enzyme activity of various enzyme solutions The results of activity measurements of various enzyme solutions are shown in FIG.
The activity measurement value for each enzyme solution was standardized by the total protein concentration of each enzyme solution, and is shown as a relative value with MA enzyme activity as 1. The CBF enzyme and CFX enzyme had increased endoxylanase activity and feruloyl esterase activity compared to the MA enzyme conventionally used by Snow Brand Seed Co., Ltd. (Figure 1).

<実施例2:CBF酵素を用いて調製されたサイレージにおける発酵品質評価>
(目的)
CBF酵素を用いて調製されたサイレージの発酵品質を評価する。
<Example 2: Evaluation of fermentation quality in silage prepared using CBF enzyme>
(the purpose)
Evaluate the fermentation quality of silage prepared using CBF enzymes.

(方法)
(1)稲わらサイレージ調製方法
サイレージ調製に用いた稲わらは、北海道の農家から食用米収穫後のものを入手した。初めに、稲わらを60℃で2日間以上乾燥させた。この乾燥処理はサイレージ調製前の水分量を調整するために行った。
(Method)
(1) Rice straw silage preparation method The rice straw used for silage preparation was obtained from a farmer in Hokkaido after harvesting edible rice. First, rice straw was dried at 60°C for more than 2 days. This drying treatment was performed to adjust the moisture content before silage preparation.

次に、粉砕機にて1 mmメッシュに通し、乾燥稲わら粉末を得た。 Next, it was passed through a 1 mm mesh in a pulverizer to obtain dried rice straw powder.

続いて、乾燥稲わら粉末に、設定量の蒸留水を添加した。この設定量は、2水準量(70%及び80%の水分量)とし、乾燥後の水分量を0%として計算した。第1、第4、第5試験区では水分量を80%に設定し、第2、第6試験区では水分量を70%に設定した。水分設定値を2水準量としたのは、一般的に刈取り後の水分は70%(すなわち常識的にサイレージを調製する水分条件は70%)であるが、水分が高いほど酵素の反応(すなわちサイレージ貯蔵後の乾物消失率)が良好になる傾向を示すためである。 Subsequently, a set amount of distilled water was added to the dried rice straw powder. This set amount was calculated using two levels (70% and 80% moisture content) and assuming the moisture content after drying as 0%. The moisture content was set at 80% in the 1st, 4th, and 5th test plots, and 70% in the 2nd and 6th test plots. The reason why we set the moisture setting value at two levels is because the moisture content after cutting is generally 70% (i.e., the common sense moisture condition for preparing silage is 70%), but the higher the moisture content, the faster the enzyme reaction (i.e. This is because the dry matter loss rate after silage storage tends to improve.

その後、基準量(1×105 cfu / 生草牧草g)の乳酸菌畜草1号(雪印種苗販売)、並びに2水準量(過剰量及び規定量)の試験酵素を霧吹きで添加した。 Thereafter, a standard amount (1×10 5 cfu/g fresh grass grass) of lactic acid bacterium No. 1 (Snow Brand Seedlings) and two standard amounts (excess amount and specified amount) of the test enzyme were added by sprayer.

第1、第4、第5試験区は過剰添加量試験、第2、第6試験区は規定量添加試験とした。「規定量」とは、雪印種苗株式会社で使用しているサイレージ用セルラーゼMA酵素の製品推奨量(牧草10トンあたりMA酵素製品150g)に対して、アビセラーゼ活性で相当する試験酵素添加量のことである。MA酵素製品150gに含まれるアビセラーゼ活性(約13.85 U / 生草牧草kg)は製造ロットによって若干変動し得るため、対照として用いるMA酵素製品の製造ロットの違いにより、試験酵素添加量も試験ごとに相違し得る。また、「過剰添加量」又は「過剰量」とは、55.4 U / 生草牧草kgのアビセラーゼ活性が含まれる試験酵素添加量のことである。これに相当するMA酵素の添加量もまた、製造ロットによって若干変動し得る。 The 1st, 4th, and 5th test sections were tests for excessive amounts added, and the 2nd and 6th test sections were tests for adding specified amounts. "Specified amount" refers to the amount of test enzyme added that corresponds to the avicelase activity relative to the product recommended amount of cellulase MA enzyme for silage used by Snow Brand Seed Co., Ltd. (150 g of MA enzyme product per 10 tons of pasture). It is. Avicelase activity (approximately 13.85 U / kg fresh grass grass) contained in 150 g of MA enzyme product may vary slightly depending on the production lot, so the amount of test enzyme added may vary from test to test due to differences in the production lot of MA enzyme product used as a control. It can be different. In addition, "excess amount added" or "excess amount" refers to the amount of test enzyme added that contains the avicelase activity of 55.4 U/kg of fresh grass grass. The corresponding amount of MA enzyme added may also vary slightly depending on the manufacturing lot.

第4試験区では、エンドキシラナーゼ活性の比でMA酵素の2倍に相当するGH10エンドキシラナーゼを添加した。 In the fourth test group, GH10 endoxylanase, which has an endoxylanase activity equivalent to twice that of MA enzyme, was added.

乳酸菌及び試験酵素を噴霧添加した稲わらサイレージ100g又は200gをパウチ袋(旭化成パックス株式会社、規格袋 飛竜 N-9)に詰め、業務用卓上密封包装機(SQ-303W)を用いて脱気密閉した。脱気密閉後、37℃又は25℃の温度で、2週間から1ヶ月貯蔵し、開封後、有機酸含量、pH、水分含量、及びフェルラ酸・クマル酸遊離量の測定、繊維分析、乾物消失率の測定を行った。クマル酸はフェルラ酸と同様にヒドロキシケイ皮酸の一種であり、リグニンと細胞壁多糖とのエーテル結合を媒介している。本試験においてはフェルラ酸を主として測定していたが、測定過程でフェルラ酸だけではなく、クマル酸も有意に遊離していることが確認されたことから定量を行うこととした。結果は原物重量(Fresh matter;FM)に対する繊維含量の重量パーセントとして示した。例えば、水分70%を含んだ稲わら100 g中に0.0001 gのフェルラ酸が遊離している場合、原物中に遊離しているフェルラ酸濃度は0.0001%FMと表記する。 Pack 100g or 200g of rice straw silage to which lactic acid bacteria and test enzymes have been sprayed into pouch bags (Asahi Kasei Packs Co., Ltd., standard bag Hiryu N-9) and deaerate using a commercial tabletop sealing packaging machine (SQ-303W). It was sealed. After degassing and sealing, store at a temperature of 37℃ or 25℃ for 2 weeks to 1 month, and after opening, measure organic acid content, pH, moisture content, and amount of ferulic acid/coumaric acid released, fiber analysis, and dry matter disappearance. The rate was measured. Coumaric acid, like ferulic acid, is a type of hydroxycinnamic acid and mediates ether bonds between lignin and cell wall polysaccharides. In this test, ferulic acid was mainly measured, but it was confirmed that not only ferulic acid but also coumaric acid was significantly liberated during the measurement process, so it was decided to perform quantitative analysis. The results are expressed as weight percentage of fiber content relative to fresh matter (FM). For example, if 0.0001 g of ferulic acid is liberated in 100 g of rice straw containing 70% moisture, the concentration of ferulic acid liberated in the original material is expressed as 0.0001% FM.

(2)牧草(チモシー1番草、リードカナリーグラス、チモシー2番草)サイレージ調製方法
チモシー、リードカナリーグラス、チモシー2番草は、サイレージ調製当日に、牧草地にて、鎌を用いて手刈りで採取したものを用いた。生育ステージは適期刈りであった。適期とは出穂始のことを示しており、具体的には3本程度/m2の穂が見られた時期である。本試験ではチモシー、リードカナリーグラス、シバムギを6月初旬から中旬までの間に刈り取り、チモシー2番草は8月中旬に刈取りを行ったものを用いた。
(2) Grass (timothy 1st grass, reed canary grass, timothy 2nd grass) silage preparation method Timothy, reed canary grass, timothy 2nd grass are cut by hand using a sickle in the meadow on the day of silage preparation. The one collected in was used. The growth stage was harvested at the appropriate time. The appropriate period refers to the beginning of heading, and specifically, the period when approximately 3 ears/m 2 of ears are observed. In this test, timothy, reed canary grass, and grasshopper were cut from early to mid-June, and timothy second grass was cut in mid-August.

刈取られた牧草は裁断機を用いて切断長1cmになるように細断し、手で良く撹拌した後にサイレージ調製に用いた。 The cut grass was chopped into pieces with a cutting length of 1 cm using a cutting machine, and after stirring well by hand, it was used for silage preparation.

サイレージ調製には、乳酸菌として、サイマスターAC(雪印種苗販売)に使われている、それぞれ基準量(1×105 cfu / 生草牧草g)のSBS0001s株(Lactococcus lactis)及びSBS0003株(Lactobacillus paracasei)、並びに規定量(上記(1)に準ずる)の試験酵素を霧吹きで噴霧添加した。
上記の点以外の調製方法は(1)に準じた。
For silage preparation, standard amounts (1 x 10 5 cfu / g of raw grass) of the SBS0001s strain (Lactococcus lactis) and SBS0003 strain (Lactobacillus paracasei), which are used in Cymaster AC (Snow Brand Seedling Sales), were used as lactic acid bacteria. ) and a specified amount (according to (1) above) of the test enzyme were added by spraying with a sprayer.
The preparation method other than the above points was in accordance with (1).

(3)有機酸分析方法とpH測定方法
開封後のサイレージ30gをストマフィルター(セントラル科学貿易社製)に量り取り、オートクレーブ(121℃、15分)済みのメスシリンダーを用いて滅菌済みの蒸留水を90 mL加えた後、マスティケーターS型(セントラル科学貿易社製)にて1分間揉みこんだ。その後、4℃にて一晩サンプルを静置することで可溶性成分を水画分に移行させた。一晩静置後、ADVANTEC、No.5Aのろ紙を用いてろ過したサンプルを、pHの測定及び有機酸分析に用いた。有機酸分析には、ろ液を純水で10倍希釈した後0.22μmのフィルター(メルクミリポア社製、Millex GP)でろ過したものを用いた。有機酸分析には島津社製LC-20AD、LC-30AD、SIL-30AC、CTO-20A、SPD-M20Aを用いた。移動相(A液)には0.75mMの硫酸を用い、反応液(C液)にはBTB溶液(0.1mM BTB、7.5mM Na2HPO4)を用いた。分析はポストカラム法で行った。カラムにはTOSOHのTSKgel OApak-Aを用い、カラム温度は40℃、流速はA液、C液ともに0.8mL/分とした。検量線には乳酸、酢酸、酪酸を用いており、それぞれ0.1%、0.05%、0.01%を×1溶液として×2、×10溶液を準備し、3点で検量線を作成した。
(3) Organic acid analysis method and pH measurement method Weigh 30g of silage after opening into a stoma filter (manufactured by Central Scientific Trading Co., Ltd.), and use sterilized distilled water using a graduated cylinder that has been autoclaved (121℃, 15 minutes). After adding 90 mL of the mixture, the mixture was rubbed for 1 minute using a masticator S type (manufactured by Central Scientific Trading Co., Ltd.). Thereafter, the soluble components were transferred to the water fraction by allowing the sample to stand overnight at 4°C. After standing overnight, the sample was filtered using ADVANTEC No. 5A filter paper and used for pH measurement and organic acid analysis. For organic acid analysis, the filtrate was diluted 10 times with pure water and filtered through a 0.22 μm filter (Millex GP, manufactured by Merck Millipore). For organic acid analysis, Shimadzu LC-20AD, LC-30AD, SIL-30AC, CTO-20A, and SPD-M20A were used. 0.75mM sulfuric acid was used as the mobile phase (liquid A), and a BTB solution (0.1mM BTB, 7.5mM Na 2 HPO 4 ) was used as the reaction solution (liquid C). Analysis was performed using a post-column method. TOSOH's TSKgel OApak-A was used as the column, the column temperature was 40°C, and the flow rate was 0.8 mL/min for both liquids A and C. Lactic acid, acetic acid, and butyric acid were used for the calibration curve. ×2 and ×10 solutions were prepared using 0.1%, 0.05%, and 0.01% as ×1 solution, respectively, and a calibration curve was created at three points.

(4)フェルラ酸・クマル酸分析方法
上記(3)と同様に調製したサイレージ抽出液500μLとメタノール酢酸溶液(メタノール98%、酢酸2%)500μLを混合し、14,000rpmにて10分遠心した後、0.22μmのフィルターでろ過したサンプルをHPLC分析に用いた。HPLCは島津社製のLC-30AD、SIL-30AC、CTO-20A、SPD-M20Aを用い、カラムにはphenomenex社のsynegi Hydro-RPを用いた。移動相には40%メタノール・1%酢酸溶液を用いた。HPLCの条件は、流速1mL/分、カラム温度40℃、吸光波長320nm、アイソラクティック条件とした。検量線には0.0003125%、0.000625%、0.00125%、0.0025%、0.005%、0.01%のフェルラ酸、クマル酸溶液を用いた。
(4) Ferulic acid/coumaric acid analysis method Mix 500 μL of the silage extract prepared in the same manner as in (3) above and 500 μL of methanol acetic acid solution (98% methanol, 2% acetic acid), and centrifuge at 14,000 rpm for 10 minutes. , samples filtered through a 0.22 μm filter were used for HPLC analysis. For HPLC, LC-30AD, SIL-30AC, CTO-20A, and SPD-M20A manufactured by Shimadzu Corporation were used, and synegi Hydro-RP manufactured by phenomenex was used as the column. A 40% methanol/1% acetic acid solution was used as the mobile phase. The HPLC conditions were a flow rate of 1 mL/min, a column temperature of 40°C, an absorption wavelength of 320 nm, and isolactic conditions. For the calibration curve, ferulic acid and coumaric acid solutions of 0.0003125%, 0.000625%, 0.00125%, 0.0025%, 0.005%, and 0.01% were used.

(5)水分測定方法
始めに、開封後のサイレージを紙袋に全量入れ、重量を測定した。次に、紙袋の口を閉じて60℃で2日間乾燥させ、再度重量を測定した。紙袋の重量を「袋重量」、乾燥前のサイレージの重量(紙袋の重量を除く)を「サイレージ重量」、乾燥後におけるサイレージの紙袋を含めた重量を「乾物重量」として、以下の式5で示す算出式を用いて水分量を計算した。
(5) Moisture measurement method First, the entire amount of silage after opening was put into a paper bag, and the weight was measured. Next, the paper bag was closed and dried at 60°C for 2 days, and the weight was measured again. The weight of the paper bag is the "bag weight", the weight of the silage before drying (excluding the weight of the paper bag) is the "silage weight", and the weight of the silage after drying, including the paper bag, is the "dry weight". The moisture content was calculated using the formula shown.

Figure 0007388628000005
Figure 0007388628000005

残ったサイレージの乾物は繊維分析及び乾物消失率試験に用いた。 The remaining dry matter of the silage was used for fiber analysis and dry matter loss test.

(6)繊維分析方法
分析項目は酵素分画法を用いた総繊維含量(OCW)、高消化性繊維含量(Oa)、低消化性繊維含量(Ob)の3項目とした。分析方法の詳細は社団法人日本草地協会発行の「粗飼料の品質評価ガイドブック」に記載されている。高消化性繊維含量(Oa)とはルーメン内で直ちに分解される繊維画分、低消化性繊維含量(Ob)とはルーメン内にて消化に時間のかかる繊維画分として評価されている(牧草と園芸(1985、12月号))。特にObが粗飼料の消化率に与える影響は大きく、Oaがルーメン内にて97%消化されるのに対してObは37%と言われている。結果は乾物(dry matter;DM)に対する繊維含量の重量パーセントとして示した。例えば、水分70%を含んだ稲わら100 g中に24 gの繊維(OCW)がある場合、水分70%を除いた乾物30 g中の24 gが繊維画分であり、80%DMとなる。
(6) Fiber analysis method Three items were analyzed: total fiber content (OCW) using enzyme fractionation, highly digestible fiber content (Oa), and low digestible fiber content (Ob). Details of the analysis method are described in the "Roughage Quality Evaluation Guidebook" published by the Japan Grassland Association. Highly digestible fiber content (Oa) is evaluated as the fiber fraction that is immediately degraded in the rumen, and low digestible fiber content (Ob) is evaluated as the fiber fraction that takes time to digest in the rumen (grass and Horticulture (1985, December issue)). In particular, Ob has a large effect on the digestibility of forage, with 97% of Oa being digested in the rumen, while 37% of Ob is said to be digested. Results are expressed as weight percent fiber content relative to dry matter (DM). For example, if there is 24 g of fiber (OCW) in 100 g of rice straw containing 70% moisture, 24 g of the 30 g of dry matter excluding 70% moisture is the fiber fraction, which is 80% DM. .

(結果)
(1)CBF酵素を用いて調製された稲わらサイレージの発酵品質評価(過剰量添加試験;第1試験区)
稲わら乾燥粉末に対して1.214 [mgタンパク質/稲わら100g]の酵素を添加した。サイレージの貯蔵は37℃で2週間行った。
その結果、CBF酵素を添加して調製された稲わらサイレージでは、無添加、乳酸菌のみの添加、及びMA酵素に比べて、サイレージ抽出液中の遊離フェルラ酸量が増加していた(図2)。CBF酵素では、フェルロイルエステラーゼの発現量が増加した結果、単位タンパク質重量に含まれる、MA酵素に対する相対的なアビセラーゼ活性やCMCase活性が低下する傾向を示したが(図1)、発酵品質は既存MA酵素と比較しても遜色ないものであった(表1、図2)。
(result)
(1) Fermentation quality evaluation of rice straw silage prepared using CBF enzyme (excess amount addition test; 1st test group)
1.214 [mg protein/100g rice straw] of enzyme was added to dry rice straw powder. Silage was stored at 37°C for 2 weeks.
As a result, in rice straw silage prepared with the addition of CBF enzyme, the amount of free ferulic acid in the silage extract was increased compared to those without additive, with addition of lactic acid bacteria only, and with MA enzyme (Figure 2) . With the CBF enzyme, as a result of the increased expression level of feruloyl esterase, the relative avicelase activity and CMCase activity relative to the MA enzyme contained in the unit protein weight tended to decrease (Figure 1), but the fermentation quality was It was comparable to MA enzyme (Table 1, Figure 2).

Figure 0007388628000006
Figure 0007388628000006

繊維分析の結果、CBF酵素区の総繊維含量(OCW)は、乳酸菌のみの添加、及びMA酵素区と比較して有意に低下する傾向を示した(表2)。フェルロイルエステラーゼ活性の増加が、アビセラーゼ活性やCMCase活性の低下に関わらず、総繊維含量(OCW)を低下させたことから、サイレージ調製においては、酵素液に含まれる各種酵素活性の比率が重要であると考えられた。 As a result of fiber analysis, the total fiber content (OCW) of the CBF enzyme group showed a tendency to decrease significantly compared to the addition of lactic acid bacteria only and the MA enzyme group (Table 2). The increase in feruloyl esterase activity decreased the total fiber content (OCW) regardless of the decrease in avicelase activity and CMCase activity, so the ratio of various enzyme activities contained in the enzyme solution is important in silage preparation. It was thought that there was.

Figure 0007388628000007
Figure 0007388628000007

(2)CBF酵素を用いて調製された稲わらサイレージの発酵品質評価(規定量添加試験;第2試験区)
稲わらサイレージの調製において使用する試験酵素の添加量を規定量(上記(1)における過剰添加量の約4分の1)とした。稲わら乾燥粉末に対して0.239 [mgタンパク質/稲わら100g]の酵素を添加した。サイレージの貯蔵は37℃で1ヶ月行った。
(2) Fermentation quality evaluation of rice straw silage prepared using CBF enzyme (specified amount addition test; 2nd test section)
The amount of test enzyme added in the preparation of rice straw silage was a specified amount (approximately one-fourth of the excess amount added in (1) above). 0.239 [mg protein/100g rice straw] of enzyme was added to dry rice straw powder. Silage was stored at 37°C for 1 month.

結果は、過剰量添加試験と同様の傾向を示した(図3、表3)。CBF酵素を添加して調製したサイレージ抽出液では、無添加、及び乳酸菌のみの添加に比べて、遊離フェルラ酸量が有意に増加した(図3)。 The results showed a similar trend to the excess addition test (Figure 3, Table 3). In the silage extract prepared by adding CBF enzyme, the amount of free ferulic acid was significantly increased compared to the case without addition or the addition of lactic acid bacteria only (Figure 3).

Figure 0007388628000008
Figure 0007388628000008

(3)CBF酵素を用いて調製された牧草サイレージの発酵品質評価(規定量添加試験;第3試験区)
牧草に対する規定量のCBF酵素の効果を検討した。牧草は、稲わらに比べ、線維源として粗剛性が低い飼料である。サイレージ調製に用いる牧草の草種には、チモシー及びリードカナリーグラスを用いた。
(3) Fermentation quality evaluation of grass silage prepared using CBF enzyme (specified amount addition test; 3rd test area)
The effect of a defined amount of CBF enzyme on grass was investigated. Grass is a feed with lower coarse stiffness as a fiber source than rice straw. Timothy and reed canary grass were used as grass species for silage preparation.

牧草(チモシー又はリードカナリーグラス)に対して0.264 [mgタンパク質/生牧草 100g]の酵素を添加し、サイレージの貯蔵は25℃で1ヶ月行った。 0.264 [mg protein/100g fresh grass] of enzyme was added to grass (timothy or reed canary grass), and the silage was stored at 25°C for one month.

その結果、チモシーサイレージ及びリードカナリーグラスサイレージのいずれにおいても、CBF酵素はMA酵素と比較して総有機酸含量が増加し、pHが低い傾向にあった(表4、表5)。したがって、CBF酵素は牧草において、MA酵素よりも発酵品質向上効果が高い。また、CBF酵素では、MA酵素と比較して、フェルラ酸遊離量及びクマル酸遊離量が有意に向上していた(図4、図5)。 As a result, in both timothy silage and reed canary grass silage, the CBF enzyme tended to have an increased total organic acid content and a lower pH compared to the MA enzyme (Tables 4 and 5). Therefore, CBF enzyme is more effective in improving fermentation quality than MA enzyme in grass. Furthermore, in the CBF enzyme, compared to the MA enzyme, the amount of ferulic acid released and the amount of coumaric acid released were significantly improved (FIGS. 4 and 5).

Figure 0007388628000009
Figure 0007388628000009

Figure 0007388628000010
Figure 0007388628000010

<実施例3:GH10酵素を用いて調製されたサイレージの発酵品質評価>
(目的)
エンドキシラナーゼは、糖質加水分解酵素ファミリー(glycoside hydrolase family; GHファミリー)GH10及びGH11に分類される。GH10エンドキシラナーゼとGH11エンドキシラナーゼでは、側鎖の少ないキシランを基質として用いた場合、GH11エンドキシラナーゼの方がGH10よりもエンドキシラナーゼ活性が高いことが知られている。GH11エンドキシラナーゼに対して、GH10エンドキシラナーゼは酵素の分子量が大きく巨大な基質ポケットを持つため、植物バイオマスのような雑多な基質に対する酵素活性能力が高いとされる。GH11は低分子量で小さな基質ポケットを有し、側鎖を多く持つようなキシランの分解は不得意とするのに対して、巨大基質ポケットをもつGH10は多少の側鎖を問題視せず、キシラン鎖を切断できる能力を有する。本発明では、牧草や稲わらのような雑多なバイオマスに対して有効に働き得るエンドキシラナーゼとして、GH10エンドキシラナーゼに着目した。
<Example 3: Fermentation quality evaluation of silage prepared using GH10 enzyme>
(the purpose)
Endoxylanases are classified into the glycoside hydrolase family (GH family) GH10 and GH11. It is known that between GH10 and GH11 endoxylanases, GH11 endoxylanase has higher endoxylanase activity than GH10 when xylan with fewer side chains is used as a substrate. Compared to GH11 endoxylanase, GH10 endoxylanase has a larger enzyme molecular weight and a huge substrate pocket, so it is said to have a higher enzymatic activity ability on miscellaneous substrates such as plant biomass. GH11 has a low molecular weight and a small substrate pocket, and is not good at degrading xylan with many side chains, whereas GH10, which has a large substrate pocket, does not consider some side chains to be a problem and can degrade xylan. It has the ability to cut chains. In the present invention, we focused on GH10 endoxylanase as an endoxylanase that can effectively act on miscellaneous biomass such as grass and rice straw.

サイレージ発酵品質に対するGH10エンドキシラナーゼ添加の効果を検討するために、MA酵素にGH10酵素を添加した混合酵素液を添加してサイレージを調製し、サイレージ発酵品質を評価する。 In order to examine the effect of adding GH10 endoxylanase on silage fermentation quality, silage was prepared by adding a mixed enzyme solution in which GH10 enzyme was added to MA enzyme, and the silage fermentation quality was evaluated.

(方法)
(1)GH10酵素、GH11酵素の調製方法
T. セルロリティカス由来のGH10エンドキシラナーゼA(xyl10A)遺伝子をグルコアミラーゼプロモーターの制御下に組み込んだ発現プラスミドをT. セルロリティカス YP-4宿主株(pyrF遺伝子欠損株)に導入し、デンプンを炭素源として特異的にXyl10Aを誘導生産させることが出来る組換えT. セルロリティカス Y208株(Kishishitaら、Protein.Expr.Purif. 94,40-45(2014))、並びに同様の手法を用いてT. セルロリティカス由来のGH11エンドキシラナーゼC(Xyl11C)を誘導生産させることが出来る組換えT. セルロリティカス Y223株(Watanabeら、AMB Express 4,27(2014))をデンプン液体培地(2% Starch、0.1% CSL、0.24% KH2PO4、0.05% (NH4)2SO4、0.047% Potassium tartrate、0.1% tween80、0.12% MgSO4、0.2% Urea、0.001% ZnSO4、0.001% MnSO4、0.001% CuSO4、pH4.0)に植菌し、5日間、230rpmにて28℃で振盪培養した。5日間振盪培養した培養液を4℃、3500rpmにて15分遠心し、菌体を除去した後、その上清を0.2μmのフィルターでろ過した濾液を酵素液とした。GH10生産株、GH11生産株から得られた酵素をそれぞれGH10酵素、GH11酵素と称し、各種活性測定及び各種サイレージの作成に使用した。
(Method)
(1) Method for preparing GH10 enzyme and GH11 enzyme
An expression plasmid containing the GH10 endoxylanase A (xyl10A) gene derived from T. cellulolyticus under the control of the glucoamylase promoter was introduced into the T. cellulolyticus YP-4 host strain (pyrF gene-deficient strain), and starch Using a recombinant T. cellulolyticus strain Y208 that can specifically induce production of Xyl10A as a carbon source (Kishishita et al., Protein. Expr. Purif. 94, 40-45 (2014)), and a similar method. Recombinant T. cellulolyticus strain Y223 (Watanabe et al., AMB Express 4,27 (2014)), which can induce production of GH11 endoxylanase C (Xyl11C) derived from T. cellulolyticus, was cultured in starch liquid medium (2% Starch, 0.1% CSL, 0.24% KH 2 PO 4 , 0.05% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.047% Potassium tartrate, 0.1% tween80, 0.12% MgSO 4 , 0.2% Urea, 0.001% ZnSO 4 , 0.001% MnSO 4 , 0.001% CuSO 4 , pH 4.0) and cultured with shaking at 28° C. at 230 rpm for 5 days. The culture solution cultured with shaking for 5 days was centrifuged at 4° C. and 3500 rpm for 15 minutes to remove bacterial cells, and the supernatant was filtered through a 0.2 μm filter, and the filtrate was used as an enzyme solution. The enzymes obtained from the GH10-producing strain and the GH11-producing strain were referred to as GH10 enzyme and GH11 enzyme, respectively, and were used for various activity measurements and for the production of various silages.

(2)稲わらサイレージ調製方法
稲わらサイレージの調製は、実施例2に記載の方法に準じた。
(2) Rice straw silage preparation method Rice straw silage was prepared according to the method described in Example 2.

(結果)
(1)GH10酵素を用いて調製された稲わらサイレージの発酵品質評価(過剰量添加試験;第4試験区)
乳酸菌及びMA酵素の添加(乳酸菌/MA酵素)では、稲わら乾燥粉末に対して1.214 [mgタンパク質/稲わら100g]の酵素を添加した。乳酸菌、MA酵素及びGH10酵素の添加(乳酸菌/MA酵素/GH10酵素)では、さらにエンドキシラナーゼ活性でMA酵素の2倍量に相当する(タンパク質重量比でMA酵素の約15%に相当する)GH10酵素を添加した。稲わらサイレージの貯蔵は37℃で2週間行った。
(result)
(1) Fermentation quality evaluation of rice straw silage prepared using GH10 enzyme (excess amount addition test; 4th test group)
For addition of lactic acid bacteria and MA enzyme (lactic acid bacteria/MA enzyme), 1.214 [mg protein/100 g of rice straw] of enzyme was added to dry rice straw powder. Addition of lactic acid bacteria, MA enzyme, and GH10 enzyme (lactic acid bacteria/MA enzyme/GH10 enzyme) further increases the endoxylanase activity of GH10, which is equivalent to twice the amount of MA enzyme (corresponding to about 15% of MA enzyme in protein weight ratio). Added enzyme. Rice straw silage was stored at 37°C for 2 weeks.

その結果、MA酵素にGH10酵素を添加した場合(乳酸菌/MA酵素/GH10酵素)では、MA酵素(乳酸菌/MA酵素)と比較してフェルラ酸遊離量が増加した(図6)。GH10エンドキシラナーゼによるキシランの分解によって、フェルロイルエステラーゼによるフェルラ酸遊離が促進される可能性が示唆された。 As a result, when GH10 enzyme was added to MA enzyme (lactic acid bacteria/MA enzyme/GH10 enzyme), the amount of ferulic acid released increased compared to MA enzyme (lactic acid bacteria/MA enzyme) (Figure 6). It was suggested that the degradation of xylan by GH10 endoxylanase may promote the release of ferulic acid by feruloyl esterase.

Figure 0007388628000011
Figure 0007388628000011

また、MA酵素にGH10酵素を添加した場合(乳酸菌/MA酵素/GH10酵素)には、総繊維含量(OCW)は無添加及び乳酸菌のみの添加と比較して有意に低下しており、低消化性繊維(Ob)は他の試験区と比較して有意に低下していた(表7)。一般に低消化性繊維(Ob)が低下すると繊維消化性が向上することから、GH10酵素の添加により繊維消化性が向上する可能性が示唆された。 In addition, when GH10 enzyme was added to MA enzyme (lactic acid bacteria/MA enzyme/GH10 enzyme), the total fiber content (OCW) was significantly lower than when no additive was added or when only lactic acid bacteria were added, resulting in low digestibility. Sexual fiber (Ob) was significantly decreased compared to other test plots (Table 7). Since fiber digestibility generally improves when low-digestible fiber (Ob) decreases, it was suggested that the addition of GH10 enzyme may improve fiber digestibility.

Figure 0007388628000012
Figure 0007388628000012

(2)GH10酵素又はGH11酵素を用いて調製された稲わらサイレージの発酵品質評価(過剰量添加試験;第5試験区)
本試験では、GH10酵素及びGH11酵素を用いて(1)と同様の試験を行った。
MA酵素にGH10酵素又はGH11酵素を追加して添加しても有機酸含量やpHに特段大きな差は認められなかったが(表8)、MA酵素にGH10酵素又はGH11酵素を追加して添加したいずれの場合も、MA酵素のみの添加に比べてフェルラ酸遊離量が有意に増加していた(図7)。
(2) Fermentation quality evaluation of rice straw silage prepared using GH10 enzyme or GH11 enzyme (excess amount addition test; 5th test section)
In this test, a test similar to (1) was conducted using GH10 enzyme and GH11 enzyme.
Even when GH10 enzyme or GH11 enzyme was additionally added to MA enzyme, no significant difference was observed in organic acid content or pH (Table 8); In both cases, the amount of ferulic acid released was significantly increased compared to the addition of MA enzyme alone (FIG. 7).

Figure 0007388628000013
Figure 0007388628000013

またMA酵素にGH10酵素又はGH11酵素を追加して添加したサイレージでは、総繊維含量(OCW)が低下する傾向を示した(表9)。さらに、GH10酵素の場合には、低消化性繊維含量(Ob)が低下する傾向を示した(表9)。このことから、やはりGH10酵素には低消化性繊維含量(Ob)低下能力がある可能性が高いことが明らかとなった。 In addition, silage to which GH10 enzyme or GH11 enzyme was added to MA enzyme showed a tendency for total fiber content (OCW) to decrease (Table 9). Furthermore, in the case of GH10 enzyme, the low digestible fiber content (Ob) showed a tendency to decrease (Table 9). From this, it became clear that the GH10 enzyme is likely to have the ability to lower the low digestible fiber content (Ob).

Figure 0007388628000014
Figure 0007388628000014

<実施例4:CFX酵素を用いて調製されたサイレージの発酵品質評価>
(目的)
CFX酵素を用いて調製されたサイレージの発酵品質を評価する。
<Example 4: Fermentation quality evaluation of silage prepared using CFX enzyme>
(the purpose)
Evaluate the fermentation quality of silage prepared using CFX enzymes.

(方法)
(1)冷凍チモシー1番草サイレージの調製方法
適期刈りのチモシー1番草を切断長1cmで細断し、-20℃で保管していたものを解凍し、サイレージ調製に使用した。
サイレージ調製には、乳酸菌として、サイマスターAC(雪印種苗販売)に使われている、それぞれ基準量(1×105 cfu / 生草牧草g)のSBS0001s株(Lactococcus lactis)及びSBS0003株(Lactobacillus paracasei)、並びにMA酵素規定量に相当する試験酵素量(生草10トンあたり150gのMA酵素にアビセラーゼ活性で相当する試験酵素の量)を霧吹きで噴霧添加した。開封後のサイレージに対して、有機酸含量、pH、水分含量、フェルラ酸・クマル酸遊離量、繊維分析、乾物消失率の測定を行った。
(Method)
(1) Method for preparing frozen timothy first grass silage The first timothy grass cut at the appropriate time was cut into pieces with a cutting length of 1 cm, stored at -20°C, thawed, and used for silage preparation.
For silage preparation, standard amounts (1 x 10 5 cfu / g of raw grass) of the SBS0001s strain (Lactococcus lactis) and SBS0003 strain (Lactobacillus paracasei), which are used in Cymaster AC (Snow Brand Seedling Sales), were used as lactic acid bacteria. ), and an amount of test enzyme corresponding to the specified amount of MA enzyme (an amount of test enzyme corresponding to 150 g of MA enzyme per 10 tons of fresh grass in terms of avicelase activity) was added by spraying with a sprayer. After opening, the silage was measured for organic acid content, pH, moisture content, amount of ferulic acid and coumaric acid released, fiber analysis, and dry matter disappearance rate.

(2)稲わらサイレージ及び牧草(チモシー2番草)サイレージの調製方法
稲わらサイレージ及び牧草(チモシー2番草)サイレージの調製は、実施例2に記載の方法に準じた。
(2) Method for preparing rice straw silage and grass (timothy second grass) silage Rice straw silage and grass (timothy second grass) silage were prepared according to the method described in Example 2.

(結果)
(1)CFX酵素に含まれる各種酵素活性の測定
CFX酵素はMA酵素と比較するとエンドキシラナーゼ活性及びフェルロイルエステラーゼ活性が圧倒的に向上していた(図1)。
(result)
(1) Measurement of various enzyme activities contained in CFX enzyme
The CFX enzyme had overwhelmingly improved endoxylanase activity and feruloyl esterase activity compared to the MA enzyme (Figure 1).

(2)CFX酵素を用いて調製された稲わらサイレージの発酵品質評価(規定量添加試験;第6試験区)
規定量のCFX酵素を用いて調製された稲わらサイレージについて、サイレージ発酵品質の評価を行った。酵素の添加量は0.167 [mgタンパク質/牧草100g]とし、25℃で1ヶ月貯蔵することによりサイレージを調製した。
(2) Fermentation quality evaluation of rice straw silage prepared using CFX enzyme (specified amount addition test; 6th test section)
Rice straw silage prepared using a specified amount of CFX enzyme was evaluated for silage fermentation quality. The amount of enzyme added was 0.167 [mg protein/100g of grass], and silage was prepared by storing at 25°C for one month.

その結果、pH及び遊離有機酸含量では、酵素区間で有意差は検出されなかった(表10)。一方、遊離クマル酸量、遊離フェルラ酸量は、MA酵素に比べてCFX酵素を用いた場合に有意に高かった(図8)。 As a result, no significant difference in pH and free organic acid content was detected between the enzyme sections (Table 10). On the other hand, the amounts of free coumaric acid and free ferulic acid were significantly higher when using the CFX enzyme than when using the MA enzyme (FIG. 8).

Figure 0007388628000015
Figure 0007388628000015

(3)CFX酵素を用いて調製された牧草(チモシー2番草)サイレージの発酵品質評価(規定量添加試験;第7試験区)
規定量のCFX酵素を用いて牧草(チモシー2番草)サイレージの調製を行った。酵素の添加量は0.167 [mgタンパク質/牧草100g]とし、25℃で1ヶ月貯蔵することにより、サイレージを調製した。
(3) Fermentation quality evaluation of grass (timothy second grass) silage prepared using CFX enzyme (specified amount addition test; 7th test area)
Grass (timothy second grass) silage was prepared using a specified amount of CFX enzyme. The amount of enzyme added was 0.167 [mg protein/100g of grass], and silage was prepared by storing at 25°C for one month.

CFX酵素を用いて調製された牧草(チモシー2番草)サイレージでは、乳酸菌のみの添加に比べて乳酸含量が有意に高まる傾向を示したが、酵素区間では有意な差は認められなかった(表11)。遊離フェルラ酸量については、CFX酵素は乳酸菌のみの添加、及びMA酵素よりも有意に高い傾向を示した(図9)。 The lactic acid content of the grass (timothy grass) silage prepared using the CFX enzyme showed a tendency to increase significantly compared to the addition of lactic acid bacteria alone, but no significant difference was observed between the enzyme intervals (Table 11). Regarding the amount of free ferulic acid, the CFX enzyme showed a tendency to be significantly higher than the addition of lactic acid bacteria only and the MA enzyme (FIG. 9).

Figure 0007388628000016
Figure 0007388628000016

(4)CFX酵素を用いて調製された牧草(冷凍チモシー1番草)サイレージの発酵品質評価(規定量添加試験;第8試験区)
規定量のCFX酵素を用いて牧草(冷凍チモシー1番草)サイレージを調製した。酵素の添加量は0.215 [mgタンパク質/牧草100g]とし、25℃で1ヶ月貯蔵することによってサイレージを調製した。
(4) Fermentation quality evaluation of grass (frozen timothy first grass) silage prepared using CFX enzyme (specified amount addition test; 8th test area)
Grass (frozen timothy first grass) silage was prepared using a specified amount of CFX enzyme. The amount of enzyme added was 0.215 [mg protein/100g of grass], and silage was prepared by storing at 25°C for one month.

CFX酵素を用いて調製された牧草(冷凍チモシー1番草)サイレージは、MA酵素と比較して同等の乳酸含量を示した(表12)。また、遊離クマル酸量及び遊離フェルラ酸量については、CFX酵素はMA酵素と比較して有意に高かった(図10)。 Grass (frozen timothy first grass) silage prepared using the CFX enzyme showed comparable lactic acid content compared to the MA enzyme (Table 12). Furthermore, the amounts of free coumaric acid and free ferulic acid were significantly higher in the CFX enzyme than in the MA enzyme (FIG. 10).

Figure 0007388628000017
Figure 0007388628000017

総繊維含量(OCW)については、CFX酵素はMA酵素よりも低い傾向を示したが、低消化性繊維含量(Ob)については差が認められなかった(表13)。 For total fiber content (OCW), CFX enzymes showed a tendency to be lower than MA enzymes, but no difference was observed for low digestible fiber content (Ob) (Table 13).

Figure 0007388628000018
Figure 0007388628000018

<実施例5:CBF酵素、CFX酵素を用いて調製されたサイレージの牛体内における消化性の評価>
(目的)
CBF酵素、CFX酵素を用いて調製されたサイレージの牛体内における消化性を評価する。
<Example 5: Evaluation of digestibility in cow's body of silage prepared using CBF enzyme and CFX enzyme>
(the purpose)
Evaluate the digestibility of silage prepared using CBF and CFX enzymes in cows.

(方法)
(1)乾物消失率試験
飼料の第一胃内分解性を測定する方法として利用されるin situ法を用いた。「in situ法」とは、牛の体外からルーメン内に物を直接出し入れできる穴、すなわちフィステルを形成し、フィステルを通して試験試料を外部からルーメン内部に入れ、一定時間インキュベートした後に取り出し、試験試料の消化性を調べる方法である。
(Method)
(1) Dry matter disappearance rate test An in situ method, which is used to measure the decomposition of feed in the rumen, was used. The "in situ method" involves forming a fistula, which is a hole that allows objects to be directly inserted into and taken out of the rumen from outside the cow's body.The test sample is introduced into the rumen from the outside through the fistula, and after incubation for a certain period of time, it is taken out. This is a method to check digestibility.

サイレージ乾物を粉砕機で粉砕した後、粉砕物をあらかじめ重量の測定してあるサンプルバッグ(ポリエステル製、小、5cm X 10cm、280メッシュ/目開き 53ミクロン(±10))に2g入れ、口を輪ゴムでしっかり結んだ。サイレージ乾物の入ったサンプルバックをフィステルの蓋とひもで結ばれている洗濯ネットに入れ、フィステル牛のルーメン内に直接洗濯ネットごと投入し、蓋を締めた。インキュベーション時間は5~6時間、24時間とした。インキュベーション後、フィステル牛からサンプルを取り出し、流水で良く洗ってから、60℃で2日間乾燥させた。乾燥後重量を測定し、乾物消失率を以下の式6で示す算出式で計算した。 After pulverizing the dry silage with a pulverizer, put 2 g of the pulverized material into a pre-weighed sample bag (made of polyester, small, 5cm x 10cm, 280 mesh/opening 53 microns (±10)), Tie it tightly with a rubber band. A sample bag containing dry silage was placed in a laundry net tied to the fistula lid with a string, and the laundry net and the bag were placed directly into the rumen of the fistula cow, and the lid was tightened. Incubation time was 5-6 hours, 24 hours. After incubation, samples were removed from fistula cows, washed thoroughly with running water, and then dried at 60°C for 2 days. After drying, the weight was measured, and the dry matter disappearance rate was calculated using the formula shown in Equation 6 below.

Figure 0007388628000019
Figure 0007388628000019

(結果)
(1)CBF酵素を用いて調製された稲わらサイレージの牛体内における消化性の評価(第1試験区)
実施例2の結果(1)で調製された稲わらサイレージ(過剰量添加試験;第1試験区)を用いて乾物消失率試験を行った。
CBF酵素を用いて調製された稲わらサイレージでは、乳酸菌のみの添加、及びMA酵素と比較して有意に乾物消失率が向上していた(表14)。サイレージ貯蔵中に繊維が分解され、可溶性画分が増えていたことにより、消化性が向上したと考えられる。
(result)
(1) Evaluation of digestibility in cows of rice straw silage prepared using CBF enzyme (first test group)
A dry matter disappearance rate test was conducted using the rice straw silage prepared in the result (1) of Example 2 (excess amount addition test; first test section).
In the rice straw silage prepared using the CBF enzyme, the dry matter loss rate was significantly improved compared to the addition of only lactic acid bacteria and the MA enzyme (Table 14). It is thought that digestibility was improved due to the fiber being degraded during silage storage and the soluble fraction increasing.

Figure 0007388628000020
Figure 0007388628000020

(2)CFX酵素を用いて調製された稲わらサイレージの牛体内における消化性の評価(第6試験区)
実施例4の結果(2)で調製された稲わらサイレージ(規定量添加試験;第6試験区)を用いて乾物消失率試験を行った。
(2) Evaluation of digestibility in cows of rice straw silage prepared using CFX enzyme (6th test group)
A dry matter disappearance rate test was conducted using the rice straw silage prepared in the result (2) of Example 4 (specified amount addition test; 6th test section).

CFX酵素を用いて調製された稲わらサイレージでは、MA酵素と比較して全体的に消化性が高い傾向を示した(表15)。特に、CFX酵素は初期消化率(6時間)において無添加や乳酸菌のみの添加、MA酵素と比較して高い傾向を示した。 Rice straw silage prepared using CFX enzymes showed an overall trend towards higher digestibility compared to MA enzymes (Table 15). In particular, CFX enzyme showed a tendency to be higher in initial digestibility (6 hours) compared to no additives, lactic acid bacteria only added, and MA enzyme.

Figure 0007388628000021
Figure 0007388628000021

(3)CFX酵素を用いて調製された牧草(チモシー2番草)サイレージの牛体内における消化性の評価(第7試験区)
実施例4の結果(3)で調製された牧草(チモシー2番草)サイレージ(規定量添加試験;第7試験区)を用いて乾物消失率試験を行った。
その結果、いずれの時点においてもCFX酵素を用いて調製されたサイレージの消化性が最も高く、特に24時間後では、CFX酵素はMA酵素と比較して消化率が4%増加していた(表16)。
(3) Evaluation of digestibility in cows of grass (Timothy 2nd grass) silage prepared using CFX enzyme (Test Group 7)
A dry matter disappearance rate test was conducted using the grass (Timothy 2nd grass) silage (specified amount addition test; 7th test area) prepared in result (3) of Example 4.
The results showed that the digestibility of silage prepared using CFX enzyme was the highest at all time points, especially after 24 hours, where CFX enzyme had a 4% increase in digestibility compared to MA enzyme (Table 16).

Figure 0007388628000022
Figure 0007388628000022

(4)CFX酵素を用いて調製された牧草(冷凍チモシー1番草)サイレージの発酵品質評価(規定量添加試験;第8試験区)
実施例4の結果(4)で調製された牧草(冷凍チモシー1番草)サイレージ(規定量添加試験;第8試験区)を用いて乾物消失率試験を行った。
その結果、CFX酵素を用いて調製されたサイレージの消化性が最も高く、MA酵素と比較しても消化率が約6%向上していた(表17)。
(4) Fermentation quality evaluation of grass (frozen timothy first grass) silage prepared using CFX enzyme (specified amount addition test; 8th test area)
A dry matter disappearance rate test was conducted using the grass (frozen timothy first grass) silage (specified amount addition test; 8th test area) prepared in result (4) of Example 4.
The results showed that the silage prepared using the CFX enzyme had the highest digestibility, with an approximately 6% increase in digestibility compared to the MA enzyme (Table 17).

Figure 0007388628000023
Figure 0007388628000023

Claims (15)

糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び
前記プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたフェルロイルエステラーゼ遺伝子
を含む第1の遺伝子発現システム、並びに
糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び
前記プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたGH10エンドキシラナーゼ遺伝子を含む第2の遺伝子発現システム
を含む、タラロマイセス(Talaromyces)属に導入してそのセルロース分解能を増強させるための、セルロース分解能増強組成物。
a first gene expression system comprising a promoter capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells; and a feruloyl esterase gene disposed downstream of the promoter in a state capable of expression; and a second gene expression system comprising a GH10 endoxylanase gene arranged in an expressible manner downstream of said promoter , for introducing into the genus Talaromyces to enhance its cellulose decomposition ability. , a composition for enhancing cellulose decomposition.
前記第1の遺伝子発現システムに含まれる前記プロモーターがGH3β-キシロシダーゼ遺伝子プロモーターである、請求項1に記載のセルロース分解能増強組成物。 The composition for enhancing cellulose decomposition according to claim 1, wherein the promoter included in the first gene expression system is a GH3β-xylosidase gene promoter. 前記第2の遺伝子発現システムに含まれる前記プロモーターがGH10エンドキシラナーゼ遺伝子プロモーターである、請求項1又は2に記載のセルロース分解能増強組成物。 The composition for enhancing cellulose decomposition according to claim 1 or 2, wherein the promoter included in the second gene expression system is a GH10 endoxylanase gene promoter. 前記第1及び第2の遺伝子発現システムに含まれる前記プロモーター及び前記遺伝子がタラロマイセス属に由来する、請求項1~3のいずれか一項に記載のセルロース分解能増強組成物。 The cellulose decomposition-enhancing composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the promoter and the gene included in the first and second gene expression systems are derived from Talaromyces. 前記タラロマイセス属がタラロマイセス・セルロリティカス(T. cellulolyticus)である、請求項4に記載のセルロース分解能増強組成物。 The cellulose decomposition-enhancing composition according to claim 4, wherein the Talaromyces genus is Talaromyces cellulolyticus (T. cellulolyticus). タラロマイセス・セルロリティカスのセルロース分解能増強変異株であって、
糸状菌細胞内で遺伝子発現誘導が可能なプロモーター、及び
前記プロモーターの下流に発現可能な状態で配置されたフェルロイルエステラーゼ遺伝子
を含む遺伝子発現システムが導入されており、
前記プロモーターが、キシラナーゼ遺伝子プロモーター、セルラーゼ遺伝子プロモーター、又はペクチナーゼ遺伝子プロモーターである、前記セルロース分解能増強変異株。
A mutant strain of Talaromyces cellulolyticus with enhanced cellulose decomposition ability,
A gene expression system is introduced that includes a promoter capable of inducing gene expression in filamentous fungal cells, and a feruloyl esterase gene placed downstream of the promoter in an expressible state,
The cellulose decomposition-enhancing mutant strain, wherein the promoter is a xylanase gene promoter, a cellulase gene promoter, or a pectinase gene promoter.
前記プロモーターがGH3β-キシロシダーゼ遺伝子プロモーターである、請求項6に記載のセルロース分解能増強変異株。 The mutant strain with enhanced cellulose decomposition ability according to claim 6, wherein the promoter is a GH3β-xylosidase gene promoter. 請求項1~5のいずれか一項に記載のセルロース分解能増強組成物が導入された、タラロマイセス・セルロリティカスのセルロース分解能増強変異株。 A cellulose decomposition-enhancing mutant strain of Talaromyces cellulolyticus, into which the cellulose decomposition-enhancing composition according to any one of claims 1 to 5 has been introduced. セルロース分解促進剤を製造する方法であって、
請求項6~8のいずれか一項に記載のセルロース分解能増強変異株を培地中で培養してその培養液を得る工程
を含む、前記方法。
A method for producing a cellulose decomposition promoter, comprising:
The method comprising the step of culturing the cellulose decomposition-enhanced mutant strain according to any one of claims 6 to 8 in a medium to obtain a culture solution thereof.
得られた培養液を菌体と培養上清に分離して培養上清を得る工程をさらに含む、請求項9に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 9, further comprising the step of separating the obtained culture solution into bacterial cells and a culture supernatant to obtain a culture supernatant. 得られた培養上清から固形物を除去する工程をさらに含む、請求項10に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 10, further comprising the step of removing solid matter from the obtained culture supernatant. 得られた培養上清、又は固形物を除去して得られた溶液を乾燥させる工程をさらに含む、請求項10又は11に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 10 or 11, further comprising the step of drying the obtained culture supernatant or the solution obtained by removing solid matter. セルロース系バイオマスに対して、請求項10~12のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたセルロース分解促進剤を接触させる工程を含む、植物体のセルロース分解促進方法。 A method for promoting cellulose decomposition in plants, comprising the step of contacting cellulosic biomass with a cellulose decomposition promoter produced by the production method according to any one of claims 10 to 12 . 採取した家畜飼料用植物に対して、請求項10~12のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたセルロース分解促進剤を接触させる工程を含む、サイレージ製造方法。 A method for producing silage, comprising the step of contacting a collected plant for livestock feed with a cellulose decomposition promoter produced by the production method according to any one of claims 10 to 12 . 乳酸菌を添加する工程をさらに含む、請求項14に記載のサイレージ製造方法。 The method for producing silage according to claim 14 , further comprising the step of adding lactic acid bacteria.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7491542B2 (en) * 2019-09-09 2024-05-28 株式会社フジワラテクノアート Method for producing substrate culture and substrate culture
WO2023225459A2 (en) 2022-05-14 2023-11-23 Novozymes A/S Compositions and methods for preventing, treating, supressing and/or eliminating phytopathogenic infestations and infections
CN117844654B (en) * 2024-03-05 2024-05-28 中国农业大学 Rope-shaped basket-shaped bacteria for producing cellulase and application thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030024009A1 (en) 2000-11-17 2003-01-30 Nigel Dunn-Coleman Manipulation of the phenolic acid content and digestibility of plant cell walls by targeted expression of genes encoding cell wall degrading enzymes
US20100017916A1 (en) 2008-05-30 2010-01-21 Edenspace Systems Corporation Systems for reducing biomass recalcitrance
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Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051900B2 (en) * 1996-03-07 2000-06-12 工業技術院長 Cellulase preparation for silage preparation and silage preparation method using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030024009A1 (en) 2000-11-17 2003-01-30 Nigel Dunn-Coleman Manipulation of the phenolic acid content and digestibility of plant cell walls by targeted expression of genes encoding cell wall degrading enzymes
US20100017916A1 (en) 2008-05-30 2010-01-21 Edenspace Systems Corporation Systems for reducing biomass recalcitrance
JP2017163877A (en) 2016-03-15 2017-09-21 雪印種苗株式会社 Lactic acid bacterium for silage preparation and additive for silage preparation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Masahiro Watanabe et al.,Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry,2015年06月25日,Vol. 79, No. 11,pp. 1845-1851,DOI: 10.1080/09168451.2015.1058700

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