• 대한환경공학회지
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• 제37권8호
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• pp.441-449
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• 2015

본 연구에서는 시아노박테리아 배양액을 대상으로 여러 종류의 금속이온의 첨가에 의한 응집 및 응결 효과를 흡광도 또는 제타포텐셜 측정을 통하여 조사하였다. 흡광도 측정으로부터 얻은 시아노박테리아의 응결효율은 $Al^{3+}$>$La^{3+}$>$Ho^{3+}$>$Fe^{2+}$>$Ca^{2+}$ 순으로 높았으며, 특히 동일한 전하량을 갖는 +3가 금속이온의 경우, 응결 시 수반되는 금속 제거율을 측정한 결과, $Al^{3+}$>$La^{3+}$>$Ho^{3+}$ 순으로 응결효율과 상응하는 결과를 얻었다. 시아노박테리아의 제타포텐셜은 음의 값을 나타냈으며, 그 농도가 증가할수록 제타포텐셜 값도 증가하였다. 또한, 시아노박테리아 용액의 pH를 증가시킬 때 pH < 5.5 이하에서는 빠르게 제타포텐셜 값이 감소하였으나, $5.5{\leq}pH{\leq}10$ 범위에서는 거의 일정한 제타포텐셜 값($-46{\pm}1mV$)을 보였다. 일정한 시아노박테리아의 농도($A_{730}=0.25$)에서 금속이온의 농도에 따른 제타포텐셜 증가 효과는 $Al^{3+}$>$Ho^{3+}$>$La^{3+}{\gg}Mg^{2+}{\geq}Ca^{2+}{\gg}K^+$ 순으로 나타났다. 일정한 금속이온 농도에서 시아노박테리아의 농도에 따른 제타포텐셜 변화를 측정한 결과, $K^+$, $Mg^{2+}$ 및 $Ca^{2+}$이온의 경우 시아노박테리아의 농도가 증가하더라도 제타포텐셜의 변화가 미미하였다. 반면에, +3가 이온 중 $Ho^{3+}$와 $La^{3+}$이온의 경우에 시아노박테리아의 농도가 증가할수록 제타포텐셜 값이 감소하였으며, 감소율 면에서 $Ho^{3+}$이온이 $La^{3+}$이온보다는 작게 얻어졌다. 이와는 달리, $Al^{3+}$이온의 경우에는 시아노박테리아의 농도가 증가함에 따라 제타포텐셜 값이 증가하다가 감소하였다. $Al^{3+}$이온은 가수분해 중합체 생성의 영향으로 제타포텐셜 측정만으로는 응집 내지 응결 효과를 해석하기가 어려웠다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.789-797
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• 2008

본 연구에서는 파쇄된 타이어칩을 담체로 충진한 biofilter를 이용하여 악취의 원인 물질인 trimethylamine(TMA)의 제거특성을 실험하였다. 실험에서 사용된 미생물은 S 수탁폐수 처리업체에서 채취한 활성슬러지를 순응 배양 하였으며, peristatic pump를 이용하여 20일간 바이오필터의 담체에 순환시키면서 접종 하였다. Biofilter의 안정화를 확인한 후 유입 농도와 공간속도를 변화시켜 처리효율을 측정하였으며, 침출수중의 액상 TMA, COD$_{Cr}$, NO$_3{^-}$-N, NO$_2{^-}$-N, NH$_4{^+}$-N, EPS(Extracellular Polymeric Substances)를 측정하여 생물학적인 영향과 처리효율에 대해 평가하였다. TMA의 유입농도를 약 10 ppm의 범위로 고정하고 SV(space velocity)를 120 hr$^{-1}$에서 240 hr$^{-1}$까지 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 120, 180 hr$^{-1}$에서는 95% 이상, SV 240 hr$^{-1}$에서는 최대 90%, 최소 80%의 제거효율을 얻어 최적 제거 공간 속도는 180 hr$^{-1}$임을 확인 할 수 있었다. 또한, SV를 180 hr$^{-1}$, 유입농도를 5$\sim$55 ppm까지 단계적으로 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 유입농도 10 ppm까지는 95%, 유입농도 10$\sim$30 ppm에서는 80%의 제거율을 보임을 알 수 있었고, 유입농도 40 ppm 이상에서는 제거효율이 급격히 감소하는 경향을 보여 TMA에 대한 임계 최대 제거 농도는 40 ppm임을 확인 할 수 있었다. Kinetic analysis를 통해 얻은 TMA의 최대 제거 속도($V_m$)와 기질친화상수($K_s$)는 각각 14.3 g$\cdot$m$^{-3}$$\cdot$h$^{-1}$과 0.043 g$\cdot$m$^{-3}$로 나타났으며, 충격부하에 대한 미생물의 순응 기간은 100$\sim$150 hr 정도로 나타났다. 또한, 침출수중의 EPS 농도가 100$\sim$200 ppm의 범위에서 지속적으로 측정되어 반응기내에서 생물막이 지속적으로 생성되어짐을 확인 할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권7호
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• pp.699-705
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• 2010

3가지 재질의 생물활성탄 부착 박테리아들을 부리 동정한 결과 총 9종류의 부착 박테리아가 동정되었다. Pseudomonas 속이 차지하는 비율이 평균 56.5%로 나타나 가장 높은 우점비율을 나타내었고, 다음으로 Pasteurella속 18.9%, Chryseomonas 속 4.0%, Agrobacterium속 3.5%, Aeromonas속 2.0% 순으로 검출되었다. 순수 분리된 9종의 박테리아들의 성장곡선을 조사한 결과 24~96시간 내에 최대의 생체량을 나타내어 geosmin을 유기탄소원으로 활용하는 능력이 뛰어난 것으로 조사되었다. $4^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$의 운전조건에서 geosmin에 대한 생분해능을 조사한 결과 Pseudomonas vesicularis, Pseudomonas fluorescens, Agrobacterium radiobacter 및 Stenotrophomonas maltophilia 등이 뛰어난 생분해율을 나타낸 반면 Chryseomonas luteola, Spingomonas paucimobilis, Spirillum spp. 등은 비교적 낮은 geosmin 생분해능을 나타내었다. Geosmin의 생분해능은 수온이 $4^{\circ}C$일 경우 생분해율 속도상수가 $0.00006{\sim}0.00020\;hr^{-1}$의 범위에서 $25^{\circ}C$에서는 $0.0043{\sim}0.0046\;hr^{-1}$의 범위로 나타나 수온 상승에 따라 큰 폭으로 증가하였으며, 또한 투입된 geosmin의 농도가 10~10,000 ng/L로 증가할수록 생분해율 속도상수도 $0.0003{\sim}0.0882\;hr{-1}$로 증가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권4호
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• pp.237-245
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• 2014

경기도 북부에 위치한 3개 사격장 식생조사를 통해 우점 식물인 물억새와 갈풀을 수경재배조건에서의 RDX 흡수실험 대상 식물로 선정하였다. 화약물질 비오염토에서 재배한 두 종 식물의 유식물을 사용하여 대조군, 무처리군 및 RDX 농도 10, 20, 30 및 40 mg/L인 1/4 Hoagland 용액에서 4배수로 수경재배하였다. 실험기간 15일 동안 배양액을 주기적으로 채취하여 pH와 RDX 농도를 관측하고, 실험이 종료된 다음에는 식물체 내 RDX를 추출하여 지상부 및 지하부 내 함량을 측정하였다. RDX에 노출된 기간 동안, 두 종의 식물에서 RDX에 의한 어떤 식물독성도 보이지 않았다. RDX에 대한 유사1차반응 제거상수는 물억새와 갈풀에서 각각 $0.0143{\sim}0.0484day^{-1}$ and $0.0971{\sim}0.1853day^{-1}$의 범위이었다. 식물체량에 평균화한 RDX 제거 상수는 RDX 초기농도에 따라 감소하였고, 물억새와 갈풀에서 각각 $0.27{\sim}1.01mL{\cdot}g^{-1}day^{-1}$ and $0.87{\sim}1.66mL{\cdot}g^{-1}day^{-1}$의 범위에 있는 것으로 산정되었다. 처리 15일 후, 물억새 처리구에서 반응조 용액 내 RDX 제거비율은 초기 RDX 농도가 증가함에 따라 49.0%에서 23.7%로 감소하였고 평균 7.3%의 RDX는 식물체내 잔류하였다. 갈풀을 식재한 반응조에서 초기 RDX량의 16.8% 및 5%가 각각 반응조 내 용액과 식물체에 잔류하였다. 물억새에서는 발견되지 않았던 미확인 극성물질이 갈풀 지상부 및 지하부에서 다량 검출되었다.

• KSBB Journal
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• 제21권6호
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• pp.466-473
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• 2006

본 연구에서는 췌장 베타세포의 인슐린 분비 촉진 물질로 선별된 방선균 배양액에서 유래한 YHB-2017 (genistein)의 인슐린 분비 촉진 활성의 특성을 조사하고 그 작용 기전을 밝히고자 하였다. YHB-2017는 췌장소도에서 glucose 농도가 16 mM일 때 농도 의존적으로 인슐린 분비를 대조군에 비해 2배 이상 촉진시켰으며, 5.5 mM 이하의 glucose 농도에서는 인슐린 분비 촉진 활성이 거의 없는 것으로 나타났다. MIN6 세포를 이용한 YHB-2017의 인슐린 분비 촉진 활성 특성을 분석한 결과, PKA inhibitor (H89)에 의해서 활성이 저해되었으며, 세포막의 $K_{ATP}$ channel를 배제하고 단순히 칼슘이온을 최대로 세포내로 유입시킨 조건인 diazoxide ($200\;{mu}M$)와 KCI (35 mM)를 첨가한 경우에 YHB-2017는 인슐린 분비 촉진 활성을 나타내 $K_{ATP}$ channel-independent pathway를 통한 인슐린 분비 촉진 기전을 추정할 수 있었다. 베타세포의 단백질 인산화에 대한 영향을 조사한 결과 YHB-2017는 고농도 glucose 조건에서만 PKA 기질과 cAMP response element-binding protein (CREB)의 인산화를 증가시키는 것으로 나타났고, PKC 기질의 인산화에는 영향이 없었다. 또한, YHB-2017를 18시간동안 베타세포에 처리하였으나 인슐린 유전자 발현에는 영향을 주지 않았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 YHB-2017는 기존의 sulphonylurea 계열 약물과는 다른 작용 기전에 의해 췌장 베타세포에서 인슐린 분비를 촉진시키며, 그 기전은 PKA경로를 통해 amplify 신호를 활성화시키는데 관여하는 것으로 추정된다.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.266-270
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• 2005

탄소원과 질소원의 무게비가 Thraustochytrium aureum ATCC 34304의 성장 및 지방산 조성에 미치는 영향을 규명하였다. 초기 당농도에 관계없이 배양 5일 후의 균체농도는 C/N 값이 증가하면 증가하였다가 감소하였다. 각 초기 당 농도에 따라서, 균체농도가 최대가 되는 C/N의 비는 각기 고유한 값을 나타내었다. 초기 당농도 5 g/L 내지 25 g/L 범위내에서 균체농도가 최대가 되는 C/N 값은 1 내지 4 사이에 분포하였다. C/N 비에 따른 균체수율 $Y_{x/s}$의 값은 C/N의 값이 증가하면 감소하였으나 10 내지 20 사이의 범위에서는 0.35 의 일정한 값을 유지하였다. T. aureum ATCC 34304가 생합성하는 포화지방산인 미리스트산의 조성은 C/N 비의 변화에 영향을 받지 않았으나 팔미트산의 조성은 C/N 값 4 이하에서는 $20\%$ 내외의 값을 나타내었고 C/N 값이 증가하면 $15\%$까지 감소하였다. 탄소수사 18개인 $C_{18:}$의 지방산 중 올레인산 $(C_{18:1})$과 리놀레인산 $(C_{18:2})$의 조성은 C/N 값이 증가하면 $0\%$에서 각각 $20\%$ 및 $7\%$까지 지속적으로 증가하였다. 반면 $\gamma$-리놀레인산 $(C_{18:3})$의 조성은 C/N 값의 증가에 따라 $5\%$에서 $2\%$까지 감소하였다. 탄소수가 20개 이상인 $\omega-3$ 다중불포화 지방산 중 EPA $(C_{20:5})$와 DPA $(C_{22:5})$의 조성은 C/N 값의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, DHA $(C_{22:6})$ 조성은 C/N 값이 증가하더라도 $40\%$ 내외의 간을 유지하였다.

• KSBB Journal
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• 제24권1호
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• pp.30-40
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• 2009

Aspergillus terreus에 의한 이타콘산 생산 발효공정에서 생산균주의 성장을 어느 정도 제한시킴으로써 배양생리적 특성이 이타콘산 생합성 쪽으로 치우치도록 통계적 방법을 적용하여 itaconic acid의 생산배지 조성을 최적화하는 연구를 수행하였다. 이타콘산은 TCA회로를 거쳐 합성된 cis-aconitic acid의 디카르복실화 반응에 의해 생합성되는 고부가 화학원료물질이다. 우선 One factor at a time (OFAT) 방법을 이용하여 이타콘산의 생산성 증가에 크게 영향을 미치는 중요한 탄소원들로 sucrose, glucose, fructose와 soluble starch를 확인할 수 있었고, 질소원들로는 cottonseed flour와 soybean meal을 찾을 수 있었다. Fractional factorial design을 통하여 이들 6가지 요인들 간의 상호작용의 정도를 확인한 결과 sucrose와 cottonseed flour간의 상호작용의 정도가 가장 컸고, 나머지 요인들 간의 상호작용의 정도는 작거나 혹은 이타콘산 생산에 오히려 부정적인 결과를 나타냈다. 또한 full factorial design (FFD) 실험을 통해 생산배지에 $KH_2PO_4$와 $MgSO_4$가 과량 첨가되면 이타콘산의 생산성이 심각하게 저해됨을 알 수 있었다. FFD의 1차모델식을 근간으로 하여 최급상승법 (steepest ascent method, SAM)을 적용하여 sucrose, cottonseed flour, $KH_2PO_4$ 및 $MgSO_4$의 최적 농도로 향하는 가장 가파른 기울기를 구함으로써, 신속하고 효율적으로 최적 농도지점에 대한 정보를 얻을 수 있었다. SAM이 제시해주는 농도 부근에서 반응표면분석 (response surface method, RSM)을 적용하여 각 배지성분의 농도를 최적화시키기 위해, 2개의 중요한 요인인 sucrose와 cottonseed flour를 이용하여 중심합성계획 (central composite design, CCD) 실험을 수행하였다. 그 결과 이타콘산의 최적 배지 조건은 sucrose 90.4 g/L, cottonseed flour 53.8 g/L인 것으로 관찰되었고, 이 농도에서 이타콘산의 생산성은 초기 사용된 배지에서의 생산성에 비해 약 7배 증가한 4360 mg/l로 나타났다. 이로부터 탄소원 (C)으로 사용한 sucrose와 질소원 (N)으로 사용한 cottonseed flour 간의 C/N 비율이 이타콘산의 생산성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인할수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권1호
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• pp.61-68
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• 2007

본 연구는 벼 배 배양 캘러스에 방사선 조사와 AZCA 처리를 통해 AZCA저항성 세포주를 선발 육성하고 proline 함량이 증가된 선발 계통을 중심으로 염분 스트레스에 저항성을 갖는 벼 계통을 육성하고 그 기작을 밝히고자 하였다. 먼저, 1) AZCA 저항성 후대로부터 NaCl 저항성 식물체를 선발하고, 2) 선발된 저항성 계통의 생리적 생화학적 특성을 분석하였으며, 3) 분자적 특성을 RT-PCR을 통해 조사하고 유전적 변이를 탐색하였다. AZCA저항성 $M_{3}$ 3,000 계통으로부터 얻어진 약 20,000 종자에 염분 적정 선발 농도로 밝혀진 1.5%의 염분을 처리하여 내염성 (ST) 벼 116 개체를 선발하고, $M_{4}$ 후대 세대를 양성하였다. $ST\;M_{4}$ 세대에서 2차 내염성 계통 선발을 위해서 $M_{4}$ 세대계통을 1.2% NACl 에서 대조구와 생육 조사한 결과, 대조구 식물은 생육이 약하고 성장이 지연되는 것을 볼 수 있었다. 내염성 계통(ST-13, ST-16)으로부터 유도된 캘러스에 NaCl 처리한 결과, 대조구, ST-13, ST-16의 생존율은 9%, 16%, 20%로 나타났다. 또한, 필수 아미노산 함량을 잎, 종자 및 캘러스로 나누어 분석한 결과 ST-13와 ST-16는 대조구와 비교하여, 1) 잎에서는 약 1.24, 1.3배, 2) 종자에서는 1.49, 2.43배, 3) 캘러스에서는 1.32, 1.60배 증가하는 것이 확인되었다. 내염성 계통과 대조구에서 이온함량을 비교한 결과 잎과 뿌리에서 $K^{+},\;Na^{+}$ 및 $Na^{+}/K^{+}$ 비율을 보면 대조구보다 $Na^{+}/K^{+}$ 비율이 낮아진 것이 확인되었다. 내염성과 연관된 유전자 P5CS, NHXI를 이용하여 RT-PCR 실험을 수행한 결과, 돌연변이 계통에서 이들 유전자의 발현이 증가됨을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 선발된 계통은 내염성 육종 및 기초 연구를 위한 재료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권3호
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• pp.257-264
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• 2015

본 연구에서는 식물조직배양기법을 통해 생산된 부정근과 이들의 표준 한약자원 약용부위에서 추출된 전세포추출물의 FT-IR스펙트럼 분석을 통해 대사체 수준에서의 동등성을 비교 분석함으로써 보다 안전하고, 균일한 한약자원 약용부위의 대체 공급수단을 개발하고자 하였다. 이를 위해 대표적인 한약자원 품목인 백수오(Cynanchum wilfordii), 백출(Atractylodes japonica), 하수오(Polygonum multiflorum), 그리고 황기(Astragalus membranaceus) 등 4 종류 약용식물의 표준 한약자원 약용부위와 기내에서 생산된 이들의 부정근들을 FT-IR 분석에 사용하였다. FT-IR 스펙트럼 데이터의 PCA (principal component analysis)와 PLS-DA (partial least square discriminant analysis) 분석결과 백수오와 황기의 표준 약용부위 시료들 사이에서 전체 대사체 패턴이 매우 유사함을 알 수 있었다. 특히 이들 한약자원 품목들의 경우 기내생산 부정근 시료들과도 전체 대사체 패턴이 매우 유사함을 알 수 있었다. 본 결과로 미루어볼 때 백수와 황기의 경우 기내에서 대량생산된 부정근이 이들 한약자원 품목의 약용부위에 대한 새로운 공급수단으로 활용이 가능함을 보여주는 결과라 사료된다. 그러나 백출과 하수오의 부정근 시료들의 경우 전체 대사체 패턴이 이들의 표준 약용부위 시료들과 차이를 보였다. 또한 본 연구를 통하여 다양한 한약자원 품목들의 약용부위 시료들로부터 빠르고 간편하게 전체 대사체 수준에서 유사도 비교가 가능함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 확립된 FT-IR 스펙트럼기반 다변량통계분석 기술은 다양한 한약자원 약용부위 시료들의 대사체 수준 동등성을 식별하는 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대된다. 더 나아가 본 기술이 한약자원품목들의 성분 표준화에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권4호
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• pp.293-300
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• 2011

실험은 심비디움 원괴체 (PLB: protocorm-like bodies)를 재료로 유전자총을 이용한 효율적인 형질전환 조건을 확립하고자 수행되었다. 이 PLB 조직에 제초제저항성 유전자인 bar 유전자와 reporter 유전자인 gus를 포함하고 있는 pCAMBIA3301 벡터를 이용하여 유전자총으로 형질전환 하였다. 형질전환 벡터에 포함되어 있는 제초제저항성유전자 (bar)를 이용하여 선발하게 되므로 선발배지에 첨가될 제초제로서 PPT (Phosphinotricin)의 적정 농도를 찾고자 실험한 결과, 5 mg/l에서 최적의 대부분의 PLB의 생육이 억제되고 신초형성이 이루어지지 않았다. 이를 기반으로 유전자총 실험에 맞는 최적 조건을 찾는 실험을 수행하여 1.0 ${\mu}m$ gold입자크기, 헬륨가스 압력은 1,100과 1,350 psi사이에서는 차이가 없다는 전제 하에 물리적 피해가 덜 가는 1,100 psi를 조건으로 선택하였고, 유전자총과 목표물과의 거리는 6 cm 그리고 DNA 농도는 1회 유전자총 발사횟수당 1.0 ${\mu}g$ 조건을 최적조건으로 하였다. 이 조건을 기반으로 100개의 PLB를 형질전환 하면 평균적으로 6 ~ 8개의 PLB가 제초제 저항성을 나타내는 개체로 성장하고 최종적으로 2개체 정도가 온실에서 순화과정을 거쳐 완전한 형질전환 식물체로 생산된다. 이외에도 유전자총 실험 전에 0.2 M sorbitol과 0.2 M mannitol을 혼합처리하여 4시간 동안 배양시키면 2배 이상 효율을 높일 수 있게 되어, 결론적으로 100개의 PLB를 형질전환 수행하면 최종적으로 3.2 ~ 4.0개 정도의 형질전환 심비디움 식물체가 나오는 효율이라고 할 수 있다. 본 실험을 통해 생산된 형질전환 심비디움 개체들은 PCR 분석을 통해 유전자 도입을 확인하였고, 형질전환 개체 중 임의로 선발된 5계통들의 잎을 Basta 0.5% 용액에 침지한 결과, 3 계통은 제초제에 저항성을 가지는 것으로 확인되었고, 그중 1계통은 아주 강한 저항성을 보여주었다. 본 실험 결과들을 바탕으로 환경저항성 등의 유용유전자가 도입된 형질전환 심비디움 식물체 개발에 기여하리라 사료된다.