• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.429-438
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• 2019

Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is an innovative soil improvement approach utilizing metabolic activity of microbes to hydrolyze urea. In this paper, the shear response and the erodibility of MICP-treated sand under axial compression and submerged impinging jet were evaluated at a low confining stress range. Loose, poorly graded silica sand was used in testing. Specimens were cemented at low confining stresses until target shear wave velocities were achieved. Results indicated that the erodibility parameters of cemented specimens showed an increase in the critical shear stress by up to three orders of magnitude, while the erodibility coefficient decreased by up to four orders of magnitude. Such a trend was observed to be dependent on the level of cementation. The treated sand showed dilative behavior while the untreated sands showed contractive behavior. The shear modulus as a function of strain level, based on monitored shear wave velocity, indicated mineral debonding may commence at 0.05% axial strain. The peak strength was enhanced in terms of emerging cohesion parameter based on utilizing the Mohr-Coulomb failure criteria.

• The Plant Pathology Journal
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• 제37권4호
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• pp.389-395
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• 2021

Soil is the major source of plant-associated microbes. Several fungal and bacterial species live within plant tissues. Actinomycetes are well known for producing a variety of antibiotics, and they contribute to improving plant health. In our previous report, Streptomyces globisporus SP6C4 colonized plant tissues and was able to move to other tissues from the initially colonized ones. This strain has excellent antifungal and antibacterial activities and provides a suppressive effect upon various plant diseases. Here, we report the genome-wide analysis of antibiotic producing genes in S. globisporus SP6C4. A total of 15 secondary metabolite biosynthetic gene clusters were predicted using antiSMASH. We used the CRISPR/Cas9 mutagenesis system, and each biosynthetic gene was predicted via protein basic local alignment search tool (BLAST) and rapid annotation using subsystems technology (RAST) server. Three gene clusters were shown to exhibit antifungal or antibacterial activity, viz. cluster 16 (lasso peptide), cluster 17 (thiopeptide-lantipeptide), and cluster 20 (lantipeptide). The results of the current study showed that SP6C4 has a variety of antimicrobial activities, and this strain is beneficial in agriculture.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권4호
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• pp.374-389
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• 2023

Organophosphorus (OP) pesticides, particularly malathion, parathion, diazinon, and chlorpyrifos, are widely used in both agricultural and residential contexts. This refractory quality is shared by certain organ phosphorus insecticides, and it may have unintended consequences for certain non-target soil species. Bioremediation cleans organic and inorganic contaminants using microbes and plants. Organophosphate-hydrolyzing enzymes can transform pesticide residues into non-hazardous byproducts and are increasingly being considered viable solutions to the problem of decontamination. When coupled with system analysis, the multi-omics technique produces important data for functional validation and genetic manipulation, both of which may be used to boost the efficiency of bioremediation systems. RNA-guided nucleases and RNA-guided base editors include zinc-finger nucleases (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs), and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR), which are used to alter genes and edit genomes. The review sheds light on key knowledge gaps and suggests approaches to pesticide cleanup using a variety of microbe-assisted methods. Researches, ecologists, and decision-makers can all benefit from having a better understanding of the usefulness and application of systems biology and gene editing in bioremediation evaluations.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권2호
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• pp.296-305
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• 2024

Peach tree gummosis is a botanical anomaly distinguished by the secretion of dark-brown gum from the shoots of peach trees, and Botryosphaeria dothidea has been identified as one of the fungal species responsible for its occurrence. In South Korea, approximately 80% of gummosis cases are linked to infections caused by B. dothidea. In this study, we isolated microbes from the soil surrounding peach trees exhibiting antifungal activity against B. dothidea. Subsequently, we identified several bacterial strains as potential candidates for a biocontrol agent. Among them, Bacillus velezensis KTA01 displayed the most robust antifungal activity and was therefore selected for further analysis. To investigate the antifungal mechanism of B. velezensis KTA01, we performed tests to assess cell wall degradation and siderophore production. Additionally, we conducted reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) analysis based on whole-genome sequencing to confirm the presence of genes responsible for the biosynthesis of lipopeptide compounds, a well-known characteristic of Bacillus spp., and to compare gene expression levels. Moreover, we extracted lipopeptide compounds using methanol and subjected them to both antifungal activity testing and high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis. The experimental findings presented in this study unequivocally demonstrate the promising potential of B. velezensis KTA01 as a biocontrol agent against B. dothidea KACC45481, the pathogen responsible for causing peach tree gummosis.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제17권1호
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• pp.123-134
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• 2014

탄소축적량 증진을 위한 도시공원 설계 및 계획에 적합한 식재구조와 토양 관리방법에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 탄소저감에 기여하는 도시공원 설계와 관리를 위하여, 서서울호수공원과 양재시민의 숲을 대상으로 바이오매스량과 공원조성 시기 및 식재구조가 다른 조사구에서의 토양 탄소함유량을 지상부 지하부 탄소저장량의 측정을 통해 분석하였다. 대상 도시공원으로 조성시기가 다른 서서울호수공원(2009년)과 양재 시민의 숲(1986년)을 선정하였다. 식생과 토양 특성에 따른 토양 탄소함유량의 차이를 분석하기 위하여, 바이오매스량과 토양의 물리적 화학적 특성 측정을 통해 지상부 지하부 탄소저장량을 분석하였다. 바이오매스량 측정에는 상대생장식을 적용하였으며, 토양에 관해서는 토양 탄소함유량(TOC)과 pH, 양이온치환용량(CEC), 전질소량(TN), 토양 총 균수와 같은 화학적 특성을 측정하였다. 이 결과, 바이오매스량은 양재 시민의 숲이 서서울호수공원보다 높아, 조성된 지 오래된 공원의 바이오매스량이 높은 것으로 나타났다. 한편, 토양 탄소함유량은 양재시민의 숲이 서서울호수공원 보다 낮았으며, 이는 양재시민의 숲에서의 대기오염과 산성비 노출에 의한 토양의 산성화 진행에 따른 영향 때문인 것으로 분석되었다. 또한, 토양 탄소함유량은 단층식재지가 다층식재지 보다 높은 것으로 나타났다. 장기적 시점에서 볼 때, 토양 개선은 식생 생장을 도모한다. 따라서 도시공원의 토양 특성 개선을 위하여, 석회성 비료 시비에 의한 pH 조절과 답압 제어 및 낙엽층 방치에 의한 토양 양분 증진을 통한 공원관리가 필요하다.

• 한국환경농학회지
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• 제5권2호
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• pp.85-94
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• 1986

수도체(水稻體)와 토양(土壤)에서 carbofuran의 거취(去就)를 구명(究明)하기 위하여 C-14 표식(標識) carbofuran을 수도유묘(水稻幼苗)에 담수처리(湛水處理)하고 방사능(放射能)의 분포(分布), 수도체내(水稻體內)에서의 대사(代謝), 토양(土壤)에서의 화학적 전환(化學的 轉換)을 경시적(經時的)으로 조사(調査)하였다. 토양(土壤)에 처리(處理)한 C-14 표식(標識) carbofuran은 쉽게 경근흡수(經根吸收)되어 줄기로 이동(移動), 잎의 첨단부위(尖端部位)에 축적(蓄積)되었으며, 수도체(水稻體)의 근부(根部)에 비해 더 많은 양(量)의 방사능(放射能)이 줄기에 분배(分配)되었다. 수도(水稻) 줄기와 뿌리에서 aqueous phase extracts와 non-extractable fraction의 방사능(放射能)이 경제적(經時的)으로 증가(增加)하는 것은 phase I 및 phase II 반응(反應)이 진행(進行)하는 것으로 해석(解釋)하였다. 수도체(水稻體)와 토양(土壤)의 organic phase extracts에는 현재(現在)까지 알려진 carbofuran과 이의 5종(種) 대사물(代謝物)이 모두 관찰(觀察)되었으며 3-hydroxycarbofuran이 주요(主要) 대사물(代謝物)로 확인(確認)되었다. aqueous phase extracts는 HCl 또는 cellulase 가수분해(加水分解)로 상기(上記)한 6종(種) 화합물(化合物)이 양적차이(量的 差異)는 있었으나, 모두 aglycone으로 확인(確認)되었으며 7-benzofuranol과 3-hydroxycarbofuran이 많이 분리(分離)되었다. 일반토양(一般土壤)에서는 살균토양(殺菌土壤)에 비해 non-extractable fraction의 방사능(放射能)이 크게 증가(增加)하였고, organic phase extrac 방사능(t放射能)은 감소(減少)하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제20권4호
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• pp.351-357
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• 1987

상품화(商品化) 되어있는 유기질비료(有機質肥料) Bio-com$^{(R)}$을 토양(土壤)에 시용시(施用時) 토양(土壤)의 pH, Eh, gas 생성(生成), Ammonia 화성율(化成率) 질산화성율(窒酸化成率) 및 미생물(微生物) 변화(變化)에 미치는 영향(影響)을 알기 위하여 일반농가퇴비(一般農家堆肥) 및 양송이 폐상퇴비등(等)을 비교(比較)하여 담수조건(湛水條件)에서 실내시험(室內試驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 삼요소구(三要素區)에 비(比)하여 각종(各種) 퇴비시용(堆肥施用)은 토양(土壤) pH를 상승시키는 경향(傾向)이 있었으며 Bio-com$^{(R)}$ 시용(施用)은 타공시유기물(他供試有機物)과 상이(相異)하지 않했다. 2. 시험후(試驗後) 토양(土壤)의 미생물수(微生物數) 변화(變化)는 삼요소(三要素) 혹은 각종(各種) 퇴비(堆肥)를 삼요소(三要素)와 병용(倂用)하므로서 현저(顯著)한 증가(增加)를 보였으며 농가퇴비시용구(農家堆肥施用區)에서 세균수(細菌數)의 증가(增加)가 현저(顯著)하였다. 3. Bio-com$^{(R)}$ 시용(施用)은 항온기간중(恒溫期間中) 질산화성율(窒酸化成率)을 증가(增加)시켰으며 그율(率)은 타처리(他處理)에 비(比)하여 수배정도(數培程度)높아서 밭작물재배지(作物栽培地)에 시용(施用)이 합리적(合理的)이었다. 4. Bio-com$^{(R)}$ 시용(施用)에 의한 gas의 생성(生成)은 일반퇴비(一般堆肥)나 양송이 폐상퇴비(堆肥) 시용(施用)과 비슷한 경향(傾向)을 보였고 $N_2O$의 생성(生成)은 삼요소시용(三要素施用)보다 낮은양(量)을 보였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권5호
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• pp.290-303
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• 2003

현대 농업은 과도한 인구 증가에 따른 필요한 식량을 충족하기 위해 화학비료에 많이 의존하고 있다. 이는 농작물의 집약적인 경작으로 인해 토양의 중요 식물영양소가 점차 고갈되고 유기물 함량이 낮아진 토양에서 양분을 공급하기 위해 화학비료를 많이 사용하기 때문이다. 그러나 화학비료의 무분별한 사용은 화학비료의 가격상승과 더불어 화석연료의 소모를 늘리며, 심각한 환경오염을 일으키게 되었다. 따라서, 현재 세계가 주목하고 있는 새로운 방안은 농업 환경을 유지시키는 토양에 인산과 질소를 높이는 bacteria, fungi, algae와 같은 미생물의 접종과 함께 유기물 비료를 시비함으로서 화학 비료의 효능을 증가시키거나 화학비료의 대체 영양분으로 이용하는 것이다. 이러한 미생물비료 중 Azospirillum은 식물뿌리에 군집화 함에 있어 기주 식물에 특이성이 없으며, 넓은 범위의 pH 환경과 질소화합물이 존재하는 환경에서도 질소고정이 가능하다. Azospirillum 균 접종은 10-25%의 수확량 증가를 나타냈으며 질소비료시비를 25% 절감시키는 효과를 나타내었다. 질소고정 외에 Azospirillum은 뿌리의 생육을 증가시켜 무기양분과 수분의 흡수를 증가시킨다. 또한, Azospirillum은 식물 생장 호르몬을 생성하여 뿌리호흡 및 물질대사와 뿌리의 생장 및 활력을 높이고 polyhydroxybutyrate를 생성 이용하여 thermosplastic을 분해할 수 있다고 보고되고 있으며, 이러한 Azospirillum의 호르몬 생성 및 질소 고정 효능을 증대 향상시키기위해 많이 연구되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 친환경농업을 위한 유용미생물로써 Azospirillum의 효율적 가치를 평가하였다.

• 한국균학회지
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• 제22권1호
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• pp.50-61
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• 1994

토양으로부터 분리한 380개체의 균주 중 Fusarium solani에 대해 길항능력이 있는 방선균 및 세균 42개 균주로부터 길항작용이 큰 균주로 CHA 1과 5-PFHR 6을 공시하여 동정한 결과 각각 Promicromonospora sp.와 Pseudomonas pseudoalcaligenes로 동정되었다. PDA 평판배지상에서 두 균주는 모두 F. solani의 저해작용으로 균사의 길이 생장억제, 비정상적인 균사의 분지, 세포벽 분해에 의한 돌기형성 등이 관찰되었다. F. solani 포자발아에 미치는 길항균주의 배양여과액의 작용으로 감자즙액 배지나 nutrient broth에 배양한 여과액은 포자발아 억제력이 높아 14.3%의 낮은 발아율을 보였으며, 토양침출액 단독 또는 두 영양배지에 토양침출액을 첨가하여 준비한 배양 여과액에서의 발아율은 85% 이상으로 포자발아가 촉진되었으나 S-PFHR 6의 경우 두 영양배지에 소량의 토양침출액을 첨가한 배앙여과액에서 4%의 발아율을 보였다. 자연토양에서 대형포자는 19.4%, 후막포자는 17.7%가 발아하였으나 증기살균 토양에서의 발아율은 79.7% 이상으로 증가하였다. 자연토양에 공시길항균 CHA 1과 S-PFHR 6의 균체를 처리하면 토양 정균력이 증가되어 F. solani의 대형 포자 발아율은 각 처리구에서 각각 14.7%, 11.7%로 감소하였다. 길항균을 처리한 토양에 glucose와 asparagine을 처리하면 토양의 정균력이 점차 해소되어 대형포자의 발아율은 48.0% 이상으로 증가하였다. 공시균주의 2차 대사산물에 의한 길항작용으로 두 균주의 배양여과액을 토양에 처리한 경우 CHA 1의 배앙여과액을 처리한 토양에서의 F. solani 대형포자의 발아율은 9.3%, 5-PFHR 6 처리구에서의 발아율은 38.0%가 되었다. F. solani의 후막포자는 공시길한균주의 균체나 배양여과액 처리구에서의 발아율이 자연토양에서의 발아율보다 낮았으며 이러한 현상은 영앙원을 첨가해 주어도 변하지 않았다.

• 농업과학연구
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• 제18권1호
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• pp.74-79
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• 1991

제지(製紙)스럿지를 새로운 유기질비료 자원(資源)으로 이용(利用)하기 위한 kraft지(紙)스럿지와 판지(板紙)스럿지를 시용한 논, 밭토양 및 과수원(果樹園)에서 채취한 토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)과 미생물수(微生物數) 및 토양효소(土壤酵素) 활성(活性)을 미시용토양(未施用土壤)을 대조(對照)로 하여 비교하였고, 아울러 kraft지(紙)와 판지(板紙)스럿지를 제지공장(製紙工場)에서 채취(採取)하여 비효를 평가하였으며 중요한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 제지스럿지는 유기물(有機物)의 평균함량(平均含量)이 55%이상이며 전질소, 총인산등의 함량도 높을뿐 아니라 토양의 물리성(物理性) 개량(改良)에 효과적인 CEC도 비교적(比較的) 높은 것으로 나타났다. 2. Kraft지(紙) 스럿지 시용토양(土壤)은 미시용토양(未施用土壤)에 비해 유기물함량(有機物含量)은 2.5-3배, 총질소는 1.5-2배, $NO_3$-N는 약 2배, 총인산은 1.5배 그리고 CEC는 약 1.4배 정도 높은 것으로 밝혀졌다. 또한 세균수(細菌數)는1.2-1.9배, 진균수는 약 3배 정도 많았고 cellulase활성(活性)은 1.4-1.5배, phosphatase는 1.5-1.8배 그리고 urease 활성(活性)도 1.4-1.5배, phosphatase는 1.5-1.8배 그리고 urease 활성(活性)도 1.5-1.8배 정도 높았다. 3. 판지(板紙)스럿지 시용토양 역시 유기물함량(有機物含量)은 1.4-2.2배 정도 높은 것으로 나타났으며, 진균수는 2-4배, cellulase 활성(活性)은 1.5-1.6배, phosphatase는 1.3-1.4배 정도 높은 것으로 나타났다. 4. 토양유기물함량(土壤有機物含量)의 증가(增加)와 CEC 및 토양(土壤)의 일반적(一般的) 성질(性質) 개량(改良) 그리고 토양(土壤) 미생물수(微生物數)의 증가(增加) 등을 고려할 때 제지스럿지는 유기물원(有機物源)으로 가치(價直)가 있다고 판단(判斷)된다.