돼지 위축성 비염과 개의 kennel cough의 원인균인 B. bronchiseptica는 각 숙주의 상부 호흡기관의 점막에 집락을 형성하는 병원균으로서 철이 부족한 환경에서 hydroxamate type의 alcaligin이 라는 siderophore를 생산한다. Alcaligin의 생합성에 관련하는 구조유전자 중 alcA 유전자의 기능을 밝히고자 alcA 결손돌연변이주 구축을 통하여 확인하였다. alcA 유전자 결손 돌연변이를 위해 0.6 kb alcA 5' flanking DNA와 0.7 kb alcA 3' flanking DNA fragment들을 pCP1.11을 주형으로 하여 PCR법으로 증폭한 후, 5' flanking과 3' flanking DNA가 연결된 재조합 suicide vector pDMl을 구축하여 세포 접합을 통해 B. bronchiseptica로 도입시켰다. 도입된 pDM1으로부터 allelic exchange법에 의해 alcA 유전자가 결손된 돌연변이주 B. bronchiseptica H1을 얻을 수 있었다. B. bronchiseptica H1은 야생형인 B. bronchiseptica에 비하여 alcaligin siderophore를 거의 생성하지 못하였다. alc 오페론 중 promoter와 alcA 유전자만을 가지는 재조합 플라스미드를 B. bronchiseptica Hl에 도입하였을 때 alcaligin siderophore의 생산이 회복됨을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터 alcA 유전자가 alcaligin 생합성에서 매우 중요한 역할을 수행하는 것을 알 수 있었다.
우리나라에 자생하고 있는 흑오미자 유전자원을 보존하고 육성하기 위하여, 제주도 한라산이라는 격리된 지역에 천연분포하고 있는 3개 집단을 대상으로 동위 효소분석에 의한 유전변이를 조사하였다. 1. 흑오미자 자생지 3개 집단의 4개의 동위효소에 대한 대립유전자 빈도와 분포는 6개의 유전자좌 가운데 Mdh-l과 Pgi-l을 제외한 모든 유전자좌에서 2개 이상의 대립유전자가 관측되어 Idh, Mdh-2, Mnr, Pgi-2에서 다형성을 보였다. Pgi-2를 제외한 Idh, Mdh-2, Pgi-l, Mdh-1, Mnr 유전자좌에서 동일한 대립유전자가 빈도가 가장 높은 주대립유전자로 나타났다. 2. 유전자좌당 대립유전자수(A/L)는 평균 1.7개의 값을 보였으며, 95%( $P_{95}$ ) 및 99%( $P_{99}$) 수준에서의 다형적 유전자좌의 비율은 38.9%와 50%, 평균 이형접합도의 관측치( $H_{0}$$^{./}$)와 기대치( $H_{e}$ )는 각각 0.141과 0.147로 나타났다. 흑오미자와 같이 분포구역이 매우 제한적이거나 멸종위기에 처한 식물종들은 유전변이량이 매우 적게 나타나는데 비해 흑오미자는 다소 많은 유전변이량을 보유하고 있는 것으로 나타났다. 3. 유전변이의 대부분이 집단 간 차이보다 집단내 개체간의 차이(92.6%)로 나타났으며, Wright의 F분석결과, $F_{IS}$ 및 $F_{IT}$ 값 모두 0에 가까운 값을 나타내어 흑오미자 집단이 Hardy-Weinberg 평형 상태에 근접해 있는 것으로 나타났다.다.
식물은 병원균이나 여러 가지 환경스트레스에 내하여 사기 방어기작을 가지며, 특히 PR 단백질은 병원균의 침입시에 동물의 면역반응과 유사한 생체방어반응을 나타내는 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 고추에서 항균 특성을 나타내는 PR5 유전자를 클로닝하고 이들의 특성을 구명하였다. 고추에서 서로 다른 3종의 PR5 유전자, CAPR5-1, CAPR5-2, CAPR5-3를 클로닝하였다. 이들 유전자의 특성을 조사하고 아미노산 수준에서 유사성을 비교하여 본 결과, 서로간에는 90% 이삳의 상동성을 나타내었고 이들의 2차구조를 비교한 결과 중요한 domain은 높은 상동성을 나타내어 PR5 유전자들이 항균 특성을 나타내는데 매우 중요한 motif로 작용할 것으로 사료된다. CAPR5-1, CAPR-2, CAPR5-3 유전자들의 항균성 정도를 조사하기 위하여 이들 유전자를 대장균에서 발현시켜 단백질을 분리하여 고추 역병균인 phytophthora capsici에 처리한 결과, 균사의 성장이 억제되어 CAPR5-1, CAPR5-2, CAPR5-3 단백질들이 항균성을 지니고 있는 것으로 나타났다.
벼멸구는 국내로 비래하여 벼에 가장 큰 피해를 주는 해충 중 하나이고, 매년 열대 및 아열대 지역에서 저기압 기류를 타고 침입한다. 따라서 벼멸구의 효과적인 방제를 위해 저항성 정도를 모니터링 하는 것은 매우 중요한 일이다. 국내 비래한 벼멸구를 지역별로 구분하여 벼멸구 저항성 유전자(Bph1, Bph2, Bph18)에 각각 접종하여 사육실의 동일한 환경조건($25{\pm}2^{\circ}C$, $60{\pm}5%\;RH$, L:D=16:8)에서 벼멸구의 감로 배설, 발육기간 및 산자수 등을 조사하였다. 얻어진 정보는 Jackknife 방법을 이용하여 생명표를 작성하였다. 벼멸구 저항성 유전자 중 Bph1 유전자에서 감로 분비량이 가장 적었고, 약충 발육기간은 $13.7{\pm}0.10$일(Bph2, 남해, 2015)에서 $18.5{\pm}1.06$일(Bph2, 사천, 2016)로 나타났다. 산란기간과 암컷수명은 감수성, Bph2 및 Bph18 (1980s 예외)에서 긴 것으로 조사되었고, 산자수도 2개의 동일한 저항성 유전자에서 많이 관찰되었다. 순증가율($R_0$)은 Bph2 유전자에서 지역에 관계없이 높은 것으로 나타났는데 내적자연증가율($r_m$)은 저항성 유전자에 대해 지역별로 차이를 보였다. 생명표는 벼멸구가 매년 다른 지역에서 비래하거나 그 생물적 특징이 다르다는 것을 보여준다.
비스페놀A(BPA)는 대표적인 내분비계 교란물질로 광범위한 사용으로 인해 환경 내에서 지속적으로 검출됨에 따라 인간을 비롯한 다양한 생물에서 성장, 발생, 생식 등에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서 BPA를 대체하기 위한 구조 유사체들이 개발되어 널리 사용되고 있으나 이러한 대체제들이 내분비계 교란 작용을 갖는지에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 BPA와 그 구조 유사체인 BPS와 BPF에 노출시킨 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis에서 탈피과정에 관여하는 ecdysteroid 합성(nvd, cyp314a1), receptors (EcRA, EcRB, USP, ERR), 그리고 하위 경로에 있는 유전자(HR3, E75, Vtg, VtgR)의 시간 별 발현 변화를 조사하였다. nvd와 cyp314a1 유전자의 발현은 BPA 보다 BPF에서 6시간 일찍 발현이 증가하는 양상을 보인 반면, BPS의 경우에는 이들 유전자의 발현이 24시간 내내 감소하는 양상을 보였다. BPA와 BPF 노출 시 EcR 유전자들의 발현 양상도 이와 유사한 경향을 보였다. ERR 유전자의 발현은 BPF와 BPS에서 BPA 보다 6시간 일찍 발현이 증가하는 양상을 보였고, HR3, E75, VtgR의 유전자 발현도 노출군에서 시간 차이는 있지만 유의하게 증가하는 양상을 보였다. 반면 Vtg는 24시간 이내에서는 크게 증가하지는 않았다. 이러한 결과는 BPA 뿐 아니라 BPF와 BPS도 탈피에 관여하는 호르몬의 합성 및 조절 경로의 유전자의 발현을 조절할 수 있으며, 서로 다른 기전으로 기수산 물벼룩의 내분비계를 교란시킬 수 있는 능력을 갖는다고 볼 수 있다. 본 연구는 비스페놀 구조 유사체가 기수산 물벼룩의 탈피과정에 관여하는 분자 경로 어떻게 영향을 미치는지를 이해하는데 도움이 될 것이다.
인체피부의 색소침착에 있어서 다양한 차이는 주로 표피의 멜라닌생성 세포에 의한 멜라닌 합성 비율, 합성된 eumelanin과 pheomelanin의 상대적인 양과 melanocyte에서 keratinocyte로 melanosomes의 이동 속도와 그 방법에서 기인된다. 색소침착은 유전적, 환경적으로 조절되어지는 복합적 특성이다. 많은 관심이 집중되었던 하나의 유전자인 melanocortin 1 receptor 유전자가 있다. 인간집단에서 이 유전자의 다앙한 polymorphism은 색소침착의 다양성에 있어서 중요하다. 자외선(UV)에 대한 노출은 다양한 성장 요인, cytokines과 호르몬의 합성이 증가되고, 표피에서 그들 수용체들의 환경적응등이 나타난다. 색소침착 조절에 관한 정보는 과다색소 침착된 피부손상의 임상치료를 위한 전략들에서 이끌어 냈다. 주된 3개의 전략은 다음과 같다. 1) melanin 합성경로를 방해하는 화합물의 사용 2) eumelanin 합성을 조절하는 호르몬의 구조에서 기인된 peptides 또는 peptide-mimetics개발 3) melanocytes에서 keratinocytes로의 melanosome 이동을 감소시키는 물질의 개발. 이 모든 3가지의 전략은 각각 전체 멜라닌 합성, eumelanin 생성 또는 피부의 멜라닌 단위를 억제시킴으로 미백작용을 유도시킬 것으로 기대되어 진다.
LED 통신 환경에서 Adaptive Genetic Algorithm을 적용한 수신전력 변동 범위를 최적화하는 방안을 제안한다. 유전자 알고리즘을 이용해 고정 또는 이동 사용자를 위해 동적으로 전력 분배를 최적화함으로써 적응성, 환경 특성 및 사용자의 이동 패턴으로부터 독립하여 맞춤형 시스템 설계의 필요성을 없애므로 사용자의 편리성을 쉽게 높일 수 있다. 또한 실내 모든 위치에서 전력편차를 줄임으로써 에너지 절감 할 수 있다. 시뮬레이션을 실행한 결과, 제안방식은 장애물이 존재하지 않은 빈 방을 고려하였으며, 전력편차는 $10.5{\mu}W$가 감소하였으며, 약 10%의 수신 전력 편차를 감소시킬 수 있다는 것을 보여주고 있다. 또한 제안한 유전자 알고리즘이 기존의 방법과 비교하였을 때, 최적값으로의 수렴이 개선되어서 에너지 절감 측면에서 효율적임을 확인하였다.
조립토 다짐말뚝 공법은 비교적 강성이 큰 쇄석, 자갈 및 모래 등과 같은 조립질 재료를 사용하여 원지반을 치환하여 보강하는 공법으로, 기초지반의 침하를 감소시키며, 연약지반의 지지력 증가 및 압밀배수를 촉진하고, 또한 지진에 의한 액상화의 방지에도 효과가 큰 공법으로 알려져 있으나, 국내에서는 아직 널리 사용되지 않고 있다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 군형태의 조립토 다짐말뚝에 대한 최적배치 기법을 제시하고자 한다. 분석결과, 조립토 말뚝의 배치가 중앙부에 집중될 때 조립토 군말뚝의 지지력은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 경제적인 측면을 고려하여 조립토 군말뚝의 총중량에 대한 최적설계를 수행하였으며, 조립토 군말뚝 설계변수의 변화가 최적설계에 미치는 영향을 알아보기 위해 parametric study를 수행하였다.
도심지에서 수요지간의 이동시간은 복잡한 도로사정과 외부환경으로 인하여 실시간 변화하는 교통상황에 큰 영향을 받고 있으며, 수요는 시기나 성향에 따라 확률적으로 변화하고 있다. 대부분의 차량경로문제 연구는 차량경로를 선정함에 있어 수요지간의 이동거리와 평균속력, 확정된 수요를 고려하여 경로를 구성하고 있으며, 교통상황과 확률적인 수요의 동적인 외부환경 반영이 미흡하였다. 본 연구에서는 원활 지체 정체의 교통상황과 확률적인 수요를 고려한 현실적인 차량경로문제를 제안하였다. 수리모형을 구축하고, CPLEX 11.1을 이용하여 검증하였으며, 총 소요시간을 최소화하는 Hybrid 유전자 알고리즘을 제안하였다. 교통상황과 확률적 수요를 고려한 차량경로문제의 결과를 기존의 휴리스틱 알고리즘과 비교하였으며, 본 연구에서 제안한 알고리즘이 가장 우수한 해를 제공하였다.
감초는 다년생 콩과(Leguminocae) 식물로 국내에서 시중가격이 높은 만주감초가 일부 재배되고 있다. 우리나라에서 감초 재배법이 불완전한 상황에서 한반도의 기후변화에 의한 온도 상승은 약용작물의 생산 및 품질에 많은 영향을 미칠 것으로 예상되므로 본 연구에서는 재배환경 중 온도 조건만 조절할 수 있는 온도구배터널(temperature gradient tunnel system)을 이용하여 4개의 T1(외기온도+0.5~1.3℃), T2(+1.3~2.2℃), T3(+2.2~3.2℃), T4(+3.2~4.0℃) 처리로 온도구배 하여 4년생 만주감초(Glycyrrhiza uralensis F.)를 재배하였다. 지하부가 오래된 모주와 신초1의 경우 저온(T1)과 중간구간(T2, T3)에서 초장과 총화수가 우세하였고, 번식이 가장 늦은 신초2의 경우 중간구간(T2, T3)에서의 생육 및 개화반응이 뚜렷했다. 각 온도처리구마다 3개의 감초 개체를 선발하여 모주의 정단으로부터 5개의 성엽을 채취하였다. Reverse transcription quantitative PCR (RT-qPCR)은 AccuPower® GreenStarTM RT-qPCR Master Mix (Bioneer, Korea)를 이용하여 진행되었다. Primer 디자인은 NCBI Primer-blast 프로그램을 사용해 제작하였고 ABI StepOne real time system (Applied Biosystem)의 melting curve analysis에서 one-peak test를 통해 gene specific primer임을 확인하였다. 각 온도처리구의 감초 잎에서 RNA를 추출하였고, RT-qPCR을 통해 감초의 유전자 발현양상을 비교, 분석하였다. Phytochrome interacting factor 4 (PIF4)는 식물 호르몬을 유발하는 전사조절을 조정함으로써 고온 신호전달에 핵심적인 역할을 수행한다. 활성화된 Phytochrome B(PhyB)는 PIF4의 활성을 억제한다고 알려졌다. Eukaryotic initiation factors(eIFs)는 mRNA 번역 개시인자로 유전자 발현과 특정 단백질 생산을 조절하는 역할을 한다. 본 결과는 온도조건에서 반응하는 생리적 변화를 전사체 수준에서 조사 분석하여 생리해석의 기초자료로 활용, 국내 감초 재배를 위한 환경조건 구명 및 적지 선정 기초자료로서 활용을 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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