• Journal of Animal Science and Technology
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• 제64권4호
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• pp.603-620
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• 2022

Human activities have caused an increase in greenhouse gas emissions, resulting in climate change that affects many factors of human life including its effect on water and food quality in certain areas with implications for human health. CH₄ and N₂O are known as potent non-CO₂ GHGs. The livestock industry contributes to direct emissions of CH₄ (38.24%) and N₂O (6.70%) through enteric fermentation and manure treatment, as well as indirect N₂O emissions via NH₃ volatilization. NH₃ is also a secondary precursor of particulate matter. Several approaches have been proposed to address this issue, including dietary management, manure treatment, and the possibility of inhibitor usage. Inhibitors, including urease and nitrification inhibitors, are widely used in agricultural fields. The use of urease and nitrification inhibitors is known to be effective in reducing nitrogen loss from agricultural soil in the form of NH₃ and N₂O and can further reduce CH₄ as a side effect. However, the effectiveness of inhibitors in livestock manure systems has not yet been explored. This review discusses the potential of inhibitor usage, specifically of N-(n-butyl) thiophosphoric triamide, dicyandiamide, and 3,4-dimethylpyrazole phosphate, to reduce emissions from livestock manure. This review focuses on the application of inhibitors to manure, as well as the association of these inhibitors with health, toxicity, and economic benefits.

• 생명과학회지
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• 제19권4호
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• pp.429-435
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• 2009

산화적 스트레스는 정상적인 대사 과정뿐만 아니라 외부적인 환경에 노출 되었을 때 일어나는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 스트레스를 극복하기 위해 생물체들은 각자의 시스템에 맞게 다양한 항산화 시스템을 진화 발전시켜 왔다. Saccharomyces cerevisiae KNU5377 균주는 고온뿐만 아니라 다양한 스트레스에 대해 내성을 가짐을 확인하였다. 대부분의 스트레스는 궁극적으로는 산화적 스트레스로 귀결된다. 이러한 측면에서 본 연구는 KNU5377 균주가 어떠한 시스템에 의해서 다른 균주보다 스트레스 내성을 가지는지를 밝히기 위해 접근하였다. 수행된 연구결과에서 KNU5377 균주는 항산화 시스템과 밀접하게 관련된 단백질(superoxide dismutase, thioredoxin system, heat shock proteins)과 항산화 관련 물질(trehalose)을 과발현함을 확인하였다. 그러나 이러한 단백질들이 어떠한 조절 시스템에 의해서 균주 특이적인 발현 양상을 보이는지는 현재까지 확인되지 않고 있다. 본 연구는 KNU5377 균주 그 자체의 중요성과 함께 균주 내의 스트레스 내성과 관련된 유용한 유전자를 탐색하여 더욱 우수한 유전자원을 발굴하는데 기여 할 것으로 보인다.

• 생명과학회지
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• 제16권3호
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• pp.454-458
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• 2006

출아효모인 Sacharomyces cerevisiae S288C균주를 이용한 효모의 게놈이 완성된 후 S. cerevisiae는 다양한 연구 모델로 이용되어져 왔다. 현재까지 효모를 이용한 기능 유전체학 측면에서의 연구는 laboratory strainin인 S288C 균주 또는 그 유래의 균주들이다. 그러나 자연에서 분리된 효모 또는 산업적으로 이용되어지고 있는 S. cerevisiae의 유전학 측면에서의 연구는 낮은 포자형성률 및 형질전환률, 그리고 S288C 균주와의 게놈상의 상이성 때문에 거의 이루어지지 않고 있다. 여기서 우리 연구진은 자연에서 분리된 Saccharomyces cerevisiae KNU5377 균주를 이용하여 random spore analysis를 통해 MATa 및 $MAT{\alpha}$ 타입의 각각의 haploid cell을 분리 후 이미 보고된 KanMX module를 가지고 round PCR기법에 의한 short flanking homology 기법을 이용하여 전사조절인자인 HSF1 유전자가 치환된 변이주를 구축할 수 있었다. 덧붙여, 모든 유전자에 이 기법을 적용할 수는 없다는 것을 확인하였다. 앞으로 이 변이주를 통해 기능 유전체학적인 측면에서 이 유전자의 스트레스와의 관련성을 연구하고자 한다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제27권3호
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• pp.439-446
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• 2014

Many studies on methane ($CH_4$) and nitrous oxide ($N_2O$) emissions from livestock industries have revealed that livestock production directly contributes to greenhouse gas (GHG) emissions through enteric fermentation and manure management, which causes negative impacts on animal environment sustainability. In the present study, three essential values for GHG emission were measured; i.e., i) maximum $CH_4$ producing capacity at mesophilic temperature ($37^{\circ}C$) from anaerobically stored manure in livestock category ($B_{0,KM}$, Korean livestock manure for $B_0$), ii) $EF_{3(s)}$ value representing an emission factor for direct $N_2O$ emissions from manure management system S in the country, kg $N_2O-N$ kg $N^{-1}$, at mesophilic ($37^{\circ}C$) and thermophilic ($55^{\circ}C$) temperatures, and iii) $N_{ex(T)}$ emissions showing annual N excretion for livestock category T, kg N $animal^{-1}$ $yr^{-1}$, from different livestock manure. Static incubation with and without aeration was performed to obtain the $N_2O$ and $CH_4$ emissions from each sample, respectively. Chemical compositions of pre- and post- incubated manure were analyzed. Contents of total solids (% TS) and volatile solid (% VS), and the ratio of carbon to nitrogen (C/N) decrease significantly in all the samples by C-containing biogas generation, whereas moisture content (%) and pH increased after incubation. A big difference of total nitrogen content was not observed in pre- and post-incubation during $CH_4$ and $N_2O$ emissions. $CH_4$ emissions (g $CH_4$ kg VS-1) from all the three manures (sows, layers and Korean cattle) were different and high C/N ratio resulted in high $CH_4$ emission. Similarly, $N_2O$ emission was found to be affected by % VS, pH, and temperature. The $B_{0,KM}$ values for sows, layers, and Korean cattle obtained at $37^{\circ}C$ are 0.0579, 0.0006, and 0.0828 $m^3$ $CH_4$ kg $VS^{-1}$, respectively, which are much less than the default values in IPCC guideline (GL) except the value from Korean cattle. For sows and Korean cattle, $N_{ex(T)}$ values of 7.67 and 28.19 kg N $yr^{-1}$, respectively, are 2.5 fold less than those values in IPCC GL as well. However, $N_{ex(T)}$ value of layers 0.63 kg N $yr^{-1}$ is very similar to the default value of 0.6 kg N $yr^{-1}$ in IPCC GLs for National greenhouse gas inventories for countries such as South Korea/Asia. The $EF_{3(s)}$ value obtained at $37^{\circ}C$ and $55^{\circ}C$ were found to be far less than the default value.

• 미생물학회지
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• 제45권2호
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• pp.163-169
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• 2009

본 논문은 부산소재 하수처리장 중계시설인 민락오수처리장의 하수에서 광범위 베타 락탐 분해효소(extendedspectrum $\beta$-lactamase, ESBL) 생성균주를 분리 동정하고 이들이 생성한 ESBL 유형을 조사하였다. 민락오수처리장은 부산 남구 수영구의 민락동 일대에 밀집한 횟집의 하수를 모아서 남구 용호동에 있는 하수종말처리장으로 중계시키는 시설이다. 2009 년 1 월 하수 검체로부터 항균제 이중 디스크 확산 시험(double disk synergy test)에 양성반응을 나타낸 19 균주를 1차 시험균주로 선택하였다. 인돌생성 시험 methyl-red, Voges-Proskauer, Simmon's citrate, decarboxylase-dihydrolase 및 당 발효능 생화학 시험을 통하여 Klebsiella pneumoniae (3 균주)와 Escherichia coli (16 균주)가 동정되었다. 이 균들을 공여균주로, Escherichia coli J53 (sodium $azide^r$)를 피전달균주로 하여 접합시험을 실시하여 plasmid로 매개된 4 균주 접합체를 얻었다. 이들로부터 plasmid를 추출하여 PCR로 유전자 증폭을 시켜 유전자를 분석하고 등전점을 조사한 결과 Klebsiella pneumoniae에서 생성된 ESBL 유형은 모두 SHV-12 (3 균주)였고, Escherichia coli에서 생성된 ESBL 유형은 SHV-12/TEM-1 (1 균주)였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권1호
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• pp.52-59
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• 2015

최근 낙농업은 지구온난화 등 환경에 미치는 영향 문제에 직면하고 있다. 특히 젖소로부터 발생하는 장내발효 메탄가스와 젖소를 사육하는데 필요한 사료작물의 재배에 의한 여러 환경영향이 이슈가 되고 있다. 유럽에서는 Product Environmental Footprint (PEF)라는 통합적 라벨링제도를 통해 공산품뿐만 아니라 낙농제품 등과 같은 각종 농업생산물에 대한 환경영향 산정 방법론을 연구하고 있는 실정이다. 이 연구에서는 전과정평가(Life cycle assessment, LCA)를 이용하여 국내 낙농우(젖소)의 전과정에 대해 전과정 단계별로 환경영향을 산정하고 주요이슈를 규명하였다. 시스템 경계는 젖소를 위한 사료작물 재배, 사료가공, 전소 관리와 가축분뇨처리(cradle-to-gate)이다. 기능단위는 1 kg의 우유(Fat Protein Corrected Milk, FPCM(유지 및 단백질 보정유)) 생산이다. 국내 낙농우(젖소) 시스템의 환경영향은 사육단계, 사료작물 재배단계가 분뇨처리단계 및 사료생산 단계보다 더 많은 환경영향범주에서 주요 전과정 단계로 규명되었다. 이에 농장 내 우유 생산과정 환경영향을 저감하기 위해서는 사육 시 장내발효 메탄가스 발생 억제기술 개발, 농장 기기 장비의 에너지효율 개선, 작물 재배 시 발생하는 침출수 관리 및 사료작물 재배 시 비료의 유실방지 기술 개발 등이 주요 환경이슈를 개선하기 위한 방안으로 판단된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제7권4호
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• pp.383-390
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• 2016

농업 분야는 경종부문과 축산부문으로 나누어지는데, 축산 부문 온실가스 배출원은 장내발효 부문($CH_4$)과 가축분뇨처리 부문($CH_4$ 및 $N_2O$)으로 다시 나누어진다. 본 연구는 1990부터 2013년까지의 축산부문 온실가스 배출량을 1996 IPCC Tier 1 방법을 이용하여 산정하고, 배출량 증감의 원인을 분석하였다. 2013년 축산부문 온실가스 배출량은 9.9백만 톤 $CO_2-eq$로써 국가 전체 온실가스 배출량의 1.4%를 차지하였고, 농업분야 전체 배출량의 47.6%를 차지하였다. 장내발효 부문 배출량은 4.4백만 톤 $CO_2-eq.$로써 소에서의 배출량이 전체 장내발효 배출량의 91.7%(젖소 23.9%, 한 육우 67.8%)를 차지하였다. 가축분뇨처리 부문 배출량은 5.5백만 톤 $CO_2-eq.$로써 한 육우에서 배출량은 전체 가축분뇨처리 부문 배출량의 36.6%로 가장 많이 차지하였고, 다음으로 돼지(29.4%), 가금류(19.1%), 젖소(12.5%)에서 배출량이 많았다. 즉, 한 육우, 돼지, 닭이 축산부문 온실가스 배출량 변화에 주로 영향을 미치는 배출원인 것으로 분석되었는데, 이는 해당 축산물의 소비량이 증가함에 따라 가축 사육두수 또한 지속적으로 증가 했기 때문이라고 할 수 있다. 축산부문 온실가스 배출량의 정확도를 높이기 위해서는 현재 사용하고 있는 IPCC 기본 배출계수 대신 국가고유 배출계수를 개발하여 배출량 값의 신뢰도를 높이는 것이 중요하다. 따라서 국가고유 배출계수 산정 고도화에 필요한 원시자료 확보를 위한 연구를 지속적으로 수행해야 할 것이다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제34권5호
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• pp.573-580
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• 2005

수용성 식이섬유의 섭취는 혈청 콜레스테롤 저하효과가 있으며 , 그 작용기 작으로는 수용성 식이섬유의 점성으로 인한 콜레스테롤과 담즙산 흡수저해, 대장내 미생물 발효로 생성 된 단쇄지방산에 의한 콜레스테롤 합성률 변경 및 담즙산 합성증가 등으로 설명되어진다. 그러나 명확한 작용기전은 규명 되지 않았다. 본 연구에서는 간세포 핵내의 CYP7A1의 발현에 호르몬과 식이섬유의 발효로 생성된 단쇄지방산이 미치는 영향을 알아보았다. 사람의 간세포(HepG2 세포)의 배양배지에 insulin, dexamethasone 및 triiodothyronine을 각각 $1\;{\mu}M$ 투여하고 24시간 배양하였다. Semi-quantitative RT-PCR기법에 의해 CYP7A1 mRNA발현을 측정한 결과, dexamethasone에서 가장 높아 $173\%$의 증가를 나타내었고, 그 다음으로 insulin에서 $150\%$, triiodothyronine 에서 $141\%$의 증가를 나타내었다. 이처럼 transient transfection을 하지 않은 HepG2 세포에서 생리적 조절자로 알려진 insulin, dexamethasone 및 triiodothyronine이 CYP7A1의 발현을 모두 증가시킨다는 결과는 본 연구에서 처음으로 규명하며, rat gene and/or human gene 발현이 다르게 조절됨을 제안한다. 단쇄지방산에 의한 HepG2 세포에서의 CYP7A1 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해서 actetate, propionate 및 butyrate를 각각 1 M농도로 24시간 동안 배양한 결과, 모든 단쇄지방산이 CYP7A1의 발현을 증가시켰다. Acetate와 propionate는 유사한 효과를 나타내어 대조군에 비하여 1.8배의 증가를 나타내었으며 , butyrate는 1.5배의 증가를 보였다. 이상의 결과는 수용성 식이섬유 섭취시 나타나는 콜레스테롤 저하 효과는 수용성 식이섬유의 대장 발효가 대장을 자극함으로써 내인성 호르몬의 변화를 통해서 나타나거나 대장내 발효산물인 actetate, propionate 및 butyrate 등이 흡수되어 간에서의 CYP7A1의 up-regulation에 의한 담즙산 배설증가에 따른 결과로 설명할 수 있을 것이다. 단쇄지방산의 CYP7A1 발현에 미치는 작용은 acetate와 propionate가 butyrate보다 큼을 알 수 있었다.