Noh, Jin H.;Lee, Sang-Hyup;Choi, Jae-Woo;Maeng, Sung Kyu
Membrane and Water Treatment
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v.9
no.3
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pp.181-188
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2018
A sidestream contains the filtrate or concentrate from the belt filter press, filter backwash and supernatant from sludge digesters. The sidestream flow, which heads back into the sewage treatment train, is about 1-3% less than the influent flow. However, the sidestream can increase the nutrient load since it contains high concentrations of phosphorus and nitrogen. In this study, the removal of PO4-P with organic matter characteristics and bacteriological changes during the sidestream treatment via ladle furnace (LF) slag was investigated. The sidestream used in this study consisted of 11-14% PO4-P and 3.2-3.6% soluble chemical oxygen demand in influent loading rates. LF slag, which had a relatively high $Ca^{2+}$ release compared to other slags, was used to remove $PO_4-P$ from the sidestream. The phosphate removal rates increased as the slag particle size decreased 19.1% (2.0-4.0 mm, 25.2% (1.0-2.0 mm) and 79.9% (0.5-1.0 mm). The removal rates of dissolved organic carbon, soluble chemical oxygen demand, color and aromatic organic matter ($UV_{254}$) were 17.6, 41.7, 90.2 and 77.3%, respectively. Fluorescence excitation-emission matrices and liquid chromatography-organic carbon detection demonstrated that the sidestream treatment via LF slag was effective in the removal of biopolymers. However, the removal of dissolved organic matter was not significant during the treatment. The intact bacterial biomass decreased from $1.64{\times}10^8cells/mL$ to $1.05{\times}10^8cells/mL$. The use of LF slag was effective for the removal of phosphate and the removal efficiency of phosphate was greater than 80% for up to 100 bed volumes.
Kang, Sang-Mo;Adhikari, Arjun;Lee, Ko-Eun;Khan, Muhammad Aaqil;Khan, Abdul Latif;Shahzad, Raheem;Dhungana, Sanjeev Kumar;Lee, In-Jung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.30
no.5
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pp.717-725
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2020
The use of plant growth-promoting rhizobacteria is economically viable and environmentally safe for mitigating various plant stresses. Abiotic stresses such as flood and drought are a serious threat to modern agriculture. In the present study, the indole-3-acetic acid-producing rhizobacterium R. sphaeroides KE149 was selected, and its effects on the growth of adzuki bean plants under flood stress (FS) and drought stress (DS) were investigated. IAA quantification of bacterial pure culture revealed that KE149 produced a significant amount of IAA. Moreover, KE149 inoculation notably decreased stress-responsive endogenous abscisic acid and jasmonic acid and increased salicylic acid in plants under DS and FS. KE149 inoculation also increased proline under DS and methionine under FS. In addition, KE149 inoculation significantly increased the levels of calcium (Ca), magnesium (Mg), and potassium (K) while lowering the sodium (Na) content in the plant shoot under stress. KE149-treated plants had markedly greater root length, shoot length, stem diameter, biomass, and higher chlorophyll content under both normal and stressed conditions. These results suggest that KE149 could be an efficient biofertilizer for mitigating water stress.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.6
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pp.449-455
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2013
The effect of recycling ratio and fixed media on nitrate and phosphate removal was investigated in a pilot-scale wastewater treatment unit using synthetic wastewater. Addition of fixed media increased nitrate removal from 45 to 58% while no noticeable change was observed for Chemical Oxygen Demand (COD) and phosphate removal (<5%). Nitrate removal efficiency also enhanced (Ca 7%) when the influent wastewater flow was doubled (2Q), however phosphate removal was decreased from 40.9 to 26.6% with the increasing recycling rate. The attached biomass analysis showed the presence of bacteria (73.4 $mg/cm^2$) on the surface of added media in anoxic reactor. Pseudomonas aeruginosa a common denitrifying bacterium dominated the bacterial growth (58%) in the anoxic reactor which was determined using Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) analysis.
[ ${\Delta}^1$ ]pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) is a proline biosynthetic pathway enzyme and is known for conferring enhanced salt and drought stress in transgenics carrying this gene in a variety of plant species; however, the wild-type P5CS is subjected to feedback control. Therefore, in the present study, we used a mutagenized version of this osmoregulatory gene-P5CSF129A, which is not subjected to feedback control, for producing transgenic indica rice plants of cultivar Karjat-3 via Agrobacterium tumefaciens. We have used two types of explants for this purpose, namely mature embryo-derived callus and shoot apices. Various parameters for transformation were optimized including antibiotic concentration for selection, duration of cocultivation, addition of phenolic compound, and bacterial culture density. The resultant primary transgenic plants showed more enhanced proline accumulation than their non-transformed counterparts. This proline level was particularly enhanced in the transgenic plants of next generation ($T_1$) under 150 mM NaCl stress. The higher proline level shown by transgenic plants was associated with better biomass production and growth performance under salt stress and lower extent of lipid peroxidation, indicating that overproduction of proline may have a role in counteracting the negative effect of salt stress and higher maintenance of cellular integrity and basic physiological processes under stress.
Most, if not all, aphids harbor intracellular bacterial symbionts, called Buchnera, in their bacteriocytes, huge cells differentiated for this purpose. The association between Buchnera and aphids is so intimate, mutualistic and obligate that neither of them can any longer reproduce independently. Buchnera are vertically transmitted through generations of the host insects. Evidence suggests that Buchnera were acquired by a common ancestor of aphids 160-280 million years ago, and have been diversified, since then, in parallel with their aphid hosts. Molecular phylogenetic analyses indicate that Buchnera belong to the g subdivision of the Proteobacteria. Although Buchnera are close relatives of Escherichia coli, they contain move than 100 genomic copies per cell, and their genome size is only one seventh that of E. coli. The complete genome sequence of Buchnera revealed that their gene repertoire is quite different from those of parasitic bacteria such as Mycoplasma, Rickettsia and Chlamydia, though their genome sizes have been reduced to a similar extent. Whereas these parasitic bacteria have lost most genes for the biosynthesis of amino acids, Buchnera retain many of them. In particular, Buchnera's gene repertoire is characteristic in the richness of the genes for the biosynthesis of essential amino acids that the eukaryotic hosts are not able to synthesize, reflecting a nutritional role played by these symbionts. Buchnera, when housed in the bacteriocyte, selectively synthesize a large amount of symbionin, which is a homolog of GroEL, the major stress protein of E. coli. Symbionin not only functions as molecular chaperone, like GroEL, but also has evolutionarily acquired the phosphotransferase activity through amino acid substitutions. Aphids usually profit from Buchnera's fuction as a nutritional supplier and, when faced with an emergency, consume the biomass of Buchnera cells as nutrient reserves.
Lim, Seon-Hwa;Kwak, A Min;Min, Kyong-Jin;Kim, Sang Su;Kang, Hee Wan
한국균학회소식:학술대회논문집
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2014.10a
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pp.19-19
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2014
Pleurotus ostreatus, P. eryngii, and Flammulina velutipes are major edible mushrooms that account for over 89% of total mushroom production in Korea. Recently, Agrocybe cylindracea, Hypsizygus marmoreus, and Hericium erinaceu are increasingly being cultivated in mushroom farms. In Korea, the production of edible mushrooms was estimated to be 614,224 ton in 2013. Generally, about 5 kg of mushroom substrate is needed to produce 1 kg of mushroom, and consequently about 25 million tons of spent mushroom substrate (SMS) is produced each year in Korea. Because this massive amount of SMC is unsuitable for reuse in mushroom production, it is either used as garden fertilizer or deposited in landfills, which pollutes the environment. It is reasonably assumed that SMS includes different secondary metabolites and extracellular enzymes produced from mycelia on substrate. Three major groups of enzymes such as cellulases, xylanases, and lignin degrading enzymes are involved in breaking down mushroom substrates. Cellulase and xylanase have been used as the industrial enzymes involving the saccharification of biomass to produce biofuel. In addition, lignin degrading enzymes such as laccases have been used to decolorize the industrial synthetic dyes and remove environmental pollutions such as phenolic compounds. Basidiomycetes produce a large number of biologically active compounds that show antibacterial, antifungal, antiviral, cytotoxic or hallucinogenic activities. However, most previous researches have focused on therapeutics and less on the control of plant diseases. SMS can be considered as an easily available source of active compounds to protect plants from fungal and bacterial infections, helping alleviate the waste disposal problem in the mushroom industry and creating an environmentally friendly method to reduce plant pathogens. We describe extraction of lignocellulytic enzymes and antimicrobial substance from SMSs of different edible mushrooms and their potential applications.
Zaky, Abdelrahman Saleh;Greetham, Darren;Louis, Edward J.;Tucker, Greg A.;Du, Chenyu
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.26
no.11
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pp.1891-1907
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2016
Yeasts that are present in marine environments have evolved to survive hostile environments that are characterized by high exogenous salt content, high concentrations of inhibitory compounds, and low soluble carbon and nitrogen levels. Therefore, yeasts isolated from marine environments could have interesting characteristics for industrial applications. However, the application of marine yeast in research or industry is currently very limited owing to the lack of a suitable isolation method. Current methods for isolation suffer from fungal interference and/or low number of yeast isolates. In this paper, an efficient and non-laborious isolation method has been developed and successfully isolated large numbers of yeasts without bacterial or fungal growth. The new method includes a three-cycle enrichment step followed by an isolation step and a confirmation step. Using this method, 116 marine yeast strains were isolated from 14 marine samples collected in the UK, Egypt, and the USA. These strains were further evaluated for the utilization of fermentable sugars (glucose, xylose, mannitol, and galactose) using a phenotypic microarray assay. Seventeen strains with higher sugar utilization capacity than the reference terrestrial yeast Saccharomyces cerevisiae NCYC 2592 were selected for identification by sequencing of the ITS and D1/D2 domains. These strains belonged to six species: S. cerevisiae, Candida tropicalis, Candida viswanathii, Wickerhamomyces anomalus, Candida glabrata, and Pichia kudriavzevii. The ability of these strains for improved sugar utilization using seawater-based media was confirmed and, therefore, they could potentially be utilized in fermentations using marine biomass in seawater media, particularly for the production of bioethanol and other biochemical products.
Tastes and odor in water caused by geosmin and 2-MIB are the major customer complaints for water utilities. Therefore, control of geosmin and 2-MIB is a worldwide concern. In this study, the effects of biofilter media type (three different activated carbons and anthracite), empty bed contact time (EBCT) and temperature on the removal of geosmin and 2-MIB in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three different water temperatures (5, 15 and $25^{\circ}C$) and four different EBCTs (5, 10, 15, and 20 min). The experimental results indicated that the coal based BAC retained more bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other BACs, and increasing EBCT or increasing water temperature also increased the geosmin and 2-MIB removal in BAC filters. To achieve above 50% of removal efficiency for geosmin and 2-MIB in a BAC filter, above 10 min EBCT at $5^{\circ}C$ and 5 min EBCT at above $15^{\circ}C$ were required. The kinetic analysis for the biodegradation of geosmin and 2-MIB indicated a first-order reaction rate at various water temperatures. Data obtained from the BAC filters at various temperatures were also used to evaluate pseudo first-order rate constants for geosmin and 2-MIB. The half-lives evaluated at 5, 15, and $25^{\circ}C$ for geosmin and 2-MIB ranged from 2.39 to 10.31 min and 3.35 to 13.97 min, respectively, which can be used to assist water utilities in designing and operating BAC system.
Various abiotic stressors like drought, salinity, temperature, and heavy metals are major environmental stresses that affect agricultural productivity and crop yields all over the world. Continuous changes in climatic conditions put selective pressure on the microbial ecosystem to produce exopolysaccharides. Apart from soil aggregation, exopolysaccharide (EPS) production also helps in increasing water permeability, nutrient uptake by roots, soil stability, soil fertility, plant biomass, chlorophyll content, root and shoot length, and surface area of leaves while also helping maintain metabolic and physiological activities during drought stress. EPS-producing microbes can impart salt tolerance to plants by binding to sodium ions in the soil and preventing these ions from reaching the stem, thereby decreasing sodium absorption from the soil and increasing nutrient uptake by the roots. Biofilm formation in high-salinity soils increases cell viability, enhances soil fertility, and promotes plant growth and development. The third environmental stressor is presence of heavy metals in the soil due to improper industrial waste disposal practices that are toxic for plants. EPS production by soil bacteria can result in the biomineralization of metal ions, thereby imparting metal stress tolerance to plants. Finally, high temperatures can also affect agricultural productivity by decreasing plant metabolism, seedling growth, and seed germination. The present review discusses the role of exopolysaccharide-producing plant growth-promoting bacteria in modulating plant growth and development in plants and alleviating extreme abiotic stress condition. The review suggests exploring the potential of EPS-producing bacteria for multiple abiotic stress management strategies.
In this study, eco-friendly functional leather was developed by recycling wastes such as eel skin, marigold(Tagetas erecta l.), hinoki cypress(Chamaecyparis obtusa). The hot water extracts of marigold and hinoki cypress leaves were freeze-dried at $-80^{\circ}C$ to prepare colorant powder. The dyeing of eel leather with marigold was carried out to investigate the effects of dyeing conditions, mordanting on dye uptake, color, morphological change, and color fastness. Considering shrinkage of eel leather caused by dyeing, the optimum dyeing conditions were $60^{\circ}C$ of dyeing temperature and 60 min of dyeing time at 1:100 of bath ratio, and color of the dyed eel leather was Y to YR Munsell series. In order to prevent the degradation of leather from microbe, we conducted combination dyeing with marigold and hinoki cypress leave colorants. In this case, the combination dyed eel leathers showed excellent antimicrobial activity with above 99% bacterial reduction rate against S. aurieus and K. pneumoniae. It was confirmed that all of the dyed eel leathers were sufficient to meet the Korean Standard for color fastness of leather products. It can be applied practically for the development of eco-friendly functional leather by utilizing some useful active components extracted from plant resources and by recycling food wastes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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