Strain improvement of Trichoderma spp. through two-step protoplast fusion for cellulase production enhancement.

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From: Canadian Journal of Microbiology(Vol. 67, Issue 5)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 6,564 words
Lexile Measure: 1460L

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Abstract :

Fungal protoplast fusion is an approach to introduce novel characteristics into industrially important strains. Cellulases, essential enzymes with a wide range of biotechnological applications, are produced by many species of the filamentous fungi Trichoderma. In this study, a collection of 60 natural isolates were screened for Avicel and carboxymethyl cellulose degradation, and two cellulase producers of Trichoderma virens and Trichoderma harzianum were used for protoplast fusion. One of the resulting hybrids with improved cellulase activity, C1-3, was fused with the hyperproducer Trichoderma reesei Rut-C30. A new selected hybrid, F7, was increased in cellulase activity 1.8 and 5 times in comparison with Rut-C30 and C1-3, respectively. The increases in enzyme activity correlated with an upregulation of the cellulolytic genes cbhl, cbh2, egl3, and bgll in the parents. The amount of mRNA of cbhl and cbh2 in F7 resembled that of Rut-C30 while the bgll mRNA level was similar to that of C1-3. AFLP (amplified fragment length polymorphism) fingerprinting and GC-MS (gas chromatography--mass spectrometry) analysis represented variations in parental strains and fusants. In conclusion, the results demonstrate that a 3-interspecific hybrid strain was isolated, with improved characteristics for cellulase degradation and showing genetic polymorphisms and differences in the volatile profile, suggesting reorganizations at the genetic level. Key words: protoplast fusion, Trichoderma, cellulase, mRNA, AFLP fingerprinting. La fusion des protoplastes chez les champignons est une approche visant a introduire de nouvelles caracteristiques dans des souches importantes d'un point de vue industriel. Les cellulases, des enzymes essentielles ayant un large eventail d'applications biotechnologiques, sont produites par de nombreuses especes de champignons filamenteux Trichoderma. Dans cette etude, une collection de 60 isolats naturels a ete criblee quant a la degradation d'Avicel et de CMC, et deux producteurs de cellulases de Trichoderma virens et Trichoderma harzianum ont ete utilises pour la fusion de protoplastes. L'un des hybrides resultants dont l'activite de la cellulase etait amelioree, C1-3, a ete fusionne avec l'hyperproducteur Trichoderma reesei Rut-C30. Un nouvel hybride selectionne, F7, presentait une activite cellulase accrue de 1,8 et 5 fois par rapport a Rut-C30 et C1-3, respectivement. L'augmentation de l'activite enzymatique etait correlee a une regulation a la hausse des genes cellulolytiques cbh1, cbh2, egl3 et bgl1 chez les parents. La quantite d'ARNm de cbhl et cbh2 chez F7 ressemblait a celle de Rut-C30 tandis que les niveaux d'ARNm de bgl1 etaient similaires a ceux de C1-3. Les empreintes par AFLP ( ) et l'analyse par GC-MS ( ) montraient des variations dans les souches parentales et les fusions. En conclusion, les resultats demontrent qu'une souche hybride 3-interspecifique a ete isolee, presentant des caracteristiques ameliorees en ce qui concerne la degradation par la cellulase et montrant des polymorphismes genetiques et des differences dans le profil de composes volatils emis, ce qui suggere des reorganisations au niveau genetique. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: fusion de protoplastes, Trichoderma, cellulase, ARNm, empreinte AFLP.

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Gale Document Number: GALE|A662459557