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QTL Identification for Slow Wilting and High Moisture Contents in Soybean (Glycine max [L.]) and Arduino-Based High-Throughput Phenotyping for Drought Tolerance

  • Hakyung Kwon;Jae Ah Choi;Moon Young Kim;Suk-Ha Lee
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.25-25
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    • 2022
  • Drought becomes frequent and severe because of continuous global warming, leading to a significant loss of crop yield. In soybean (Glycine max [L.]), most of quantitative trait loci (QTLs) analyses for drought tolerance have conducted by investigating yield changes under water-restricted conditions at the reproductive stages. More recently, the necessity of QTL studies to use physiological indices responding to drought at the early growth stages besides the reproductive ones has arisen due to the unpredictable and prevalent occurrence of drought throughout the soybean growing season. In this study, we thus identified QTLs conferring wilting scores and moisture contents of soybean subjected to drought stress in the early vegetative stage using an recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between Taekwang (drought-sensitive) and SS2-2 (drought-tolerant). For the two traits, the same major QTL was located on chromosome 10, accounting for up to 11.5% of phenotypic variance explained with LOD score of 12.5. This QTL overlaps with a reported QTL for the limited transpiration trait in soybean and harbors an ortholog of the Arabidopsis ABA and drought-induced RING-D UF1117 gene. Meanwhile, one of important features of plant drought tolerance is their ability to limit transpiration rates under high vapor pressure deficiency in response to mitigate water loss. However, monitoring their transpiration rates is time-consuming and laborious. Therefore, only a few population-level studies regarding transpiration rates under the drought condition have been reported so far. Via employing an Arduino-based platform, for the reasons addressed, we are measuring and recording total pot weights of soybean plants every hour from the 1st day after water restriction to the days when the half of the RILs exhibited permanent tissue damage in at least one trifoliate. Gradual decrease in moisture of soil in pots as time passes refers increase in the severity of drought stress. By tracking changes in the total pot weights of soybean plants, we will infer transpiration rates of the mapping parents and their RILs according to different levels of VPD and drought stress. The profile of transpiration rates from different levels of severity in the stresses facilitates a better understanding of relationship between transpiration-related features, such as limited maximum transpiration rates, to water saving performances, as well as those to other drought-responsive phenotypes. Our findings will provide primary insights on drought tolerance mechanisms in soybean and useful resources for improvement of soybean varieties tolerant to drought stress.

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분리막 생물반응기를 활용한 폐수처리를 위한 생물오염방지 특성 및 다공성 구조를 가진 탄소나노구체 복합 한외여과막 (Carbon Nanosphere Composite Ultrafiltration Membranes with Anti-Biofouling Properties and More Porous Structures for Wastewater Treatment Using MBRs)

  • 이재우
    • 멤브레인
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    • 제34권1호
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    • pp.38-49
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    • 2024
  • 본 연구에서는 분리막 생물반응기(membrane bioreactor, MBR)에서 발생되는 생물막오염 완화에 탁월한 효과를 가진 분리막을 개발할 목적으로, 친수성 산소 기능기가 많은 탄소나노구체(carbon nanosphere, CNS)를 합성한 뒤, 이를 첨가제로 활용하여 친수성과 다공성 기공 구조를 갖는 고성능 한외여과막을 제조하였다. CNS는 막 표면에 초승달 모양의 기공을 형성하였고, CNS 함량을 4.6 wt%까지 증가시킴에 따라 최대기공 크기보다 큰 결함을 야기하지 않으면서 평균 표면 기공 크기를 약 40% 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, CNS 복합막의 다공성 기공 구조는 CNS의 등방성 형태와 상대적으로 낮은 입자 수밀도 덕분에 CNS 첨가에 따른 고분자 용액의 점도 급등이 방지됐기 때문이라고 판단된다. 그러나 너무 다공성이 커지게 되면 기계적 물성이 저하되므로, 기공구조와 기계적 성질을 포함한 종합적인 고려를 했을 때 CNS2.3이 가장 우수하다고 관측되었다. CNS2.3은 CNS0에 비해 수투과도가 2배 이상 높을 뿐만 아니라, MBR 공정에서 분리막 세정이 요구될 때까지의 운전 시간도 5배 이상 연장시킨 것으로 확인되었다.

유채박의 효소 가수분해물로 조제한 접착제를 사용한 합판의 접착특성 (Properties of Plywood Bonded with Adhesive Resins Formulated with Enzymatically-Hydrolyzed Rapeseed Flour)

  • 양인;한규성;최인규;김용현;안세희;오세창
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제40권3호
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    • pp.164-176
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    • 2012
  • 본 연구는 현재 사용되고 있는 석유화학계 접착제를 대체하기 위하여 바이오 디젤 부산물인 유채박을 세 종류(cellulase, pectinase, protease)의 효소를 단독 또는 조합하여 개량한 후 phenol formaldehyde (PF) prepolymer와 혼합하여 접착제를 제조하였으며, 이렇게 조제된 접착제를 적용시킨 합판의 접착능 및 포름알데히드 방산량을 조사함으로써 유채박의 합판용 접착제를 위한 원료화 가능성을 확인하고자 하였다. 유채박 접착제는 효소의 종류와 PF prepolymer의 몰비에 따라 6.26~8.81의 pH와 2,980~4,610 cps 점도를 보였으며, 고형분 함량은 33% 내외인 것으로 조사되었다. 유채박 접착제로 제조된 합판의 접착능 및 포름알데히드 방산량을 조사한 결과, cellulase 또는 cellulase와 pectinase를 이용하여 순차적으로 가수분해한 유채박 가수분해물과 1.8-F/P PF prepolymer로 조제한 접착제를 적용시킨 합판의 건조 및 준내수 인장강도가 가장 높았으며, 그 값은 KS F 3101의 보통합판에 관한 최소 규정치인 0.6 N/$mm^2$를 초과하는 것으로 나타났다. 한편 유채박 접착제로 제조된 합판의 포름알데히드 방산량은 전반적으로 1.0 mg/${\ell}$를 초과하지 않았으며, 대조구인 요소수지 접착제로 제조된 합판의 포름알데히드 방산량(2.69 mg/${\ell}$)과 비교하여 상당히 낮았다. 본 연구 결과로부터 유채박 접착제가 합판용 접착제로써 사용될 수 있다는 가능성을 제시할 수 있었으며, 유채박의 가수분해에 사용된 효소의 양 및 가수분해 시간을 조절하거나, 고형분 함량을 증가시켜 열압온도와 시간을 줄이는 방안 등이 유채박 접착제의 상용화를 위하여 향후 추가 연구가 되어야 할 것으로 생각한다.

침적법과 전기화학법을 이용한 티타늄의 갈바닉 부식에 관한 연구 (A STUDY ON THE GALVANIC CORROSION OF TITANIUM USING THE IMMERSION AND ELECTROCHEMICAL METHOD)

  • 계기성;정재헌;강동완;김병옥;황호길;고영무
    • 대한치과보철학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.584-609
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    • 1995
  • The purpose of this study was to evaluate the difference of the galvanic corrosion behaviour of the titanium in contact with gold alloy, silva-palladium alloy, and nickel-chromium alloy using the immersion and electrochemical method. And the effects of galvallit couples between titanium and the dental alloys were assessed for their usefulness as materials for superstructure. The immersion method was performed by measuring the amount of metal elementsreleased by Inductivey coupled plasma emission spectroscopy(ICPES) The specimen of fifteen titanium plates, the five gold alloy, five silver-palladium, five nickel-chromium plates, and twenty acrylic resin plates ware fabricated, and also the specimen of sixty titanium plugs, the thirty gold alloy, thirty silver-palladium, and nickelc-hromium plugs were made. Thereafter, each plug of gold alloy, silver-palladium, and nickel-chromium inserted into the the titanium and acrylic resin plate, and also titanium plug inserted into the acrylic resin plate. The combination specimens uf galvanic couples immersed in 70m1 artificial saliva solution, and also specimens of four type alloy(that is, titanium, gold, silver-palladium and nickel-chromium alloy) plugs were immersed solely in 70m1 artificial sativa solution. The amount of metal elements released was observed during 21 weeks in the interval of each seven week. The electrochemical method was performed using computer-controlled potentiosta(Autostat 251. Sycopel Sicentific Ltd., U.K). The wax patterns(diameter 11.0mm, thickness,in 1.5mm) of four dental casting alloys were casted by centrifugal method and embedded in self-curing acrylic resin to be about $1.0cm^2$ of exposed surface area. Embedded specimens were polished with silicone carbide paper to #2,000, and ultrasonically cleaned. The working electrode is the specimen of four dental casting alloys, the reference electrode is a saturated calmel electrode(SCE) and the ounter electrode is made of platinum plate. In the artificial saliva solution, the potential scanning was carried out starting from-700mV(SCE) TO +1,000mV(SCE) and the scan rate was 75mV/min. Each polarization curve of alloy was recorded automatically on a logrithmic graphic paper by XY recorder. From the polarization curves of each galvanic couple, corrosion potential and corrosion rates, that is, corrosion density were compared and order of corrosion tendency was determined. From the experiments, the following results were obtained : 1. In the case of immersing titanium, gold alloy, silver-palladium alloy, and nickel-chromium alloysolely in the artificial saliva solution(group 1, 2, 3, and 4), the total amount of metal elements released was that group 4 was greater about 2, 3 times than group 3, and about 7.8 times than group 2. In the case of group 1, the amount of titanium released was not found after 8 week(p<0.001). 2. In the case of galvanic couples of titanium in contact with alloy(group 5, 6), the total amount of metal elements released of group 5 and 6 was less than that of group 7, 8, 9, and 10(p<0.05). 3. In the case of galvanic couples of titanium in contact with silver-palladium alloy(group 7, 8), the total amount of metal elements released of group 7 was greater about twice than that of group 5, and that of group 8 was about 14 times than that of group 6(p<0.05). 4. In the case of galvanic couples of titanium in contact with nickel-chromium alloy(group 9, 10), the total amount of metal elements released of group 9 and 10 was greater about 1.8-3.2 times than that of group 7 and 8, and was greater about 4.3~25 times than that of group 5 and 6(p<0.05). 5. In the effect of galvanic corrosion according to the difference of the area ratio of cathode and anode, the total amount of metal elements released was that group 5 was greater about 4 times than group 6, group 8 was greater about twice than group 7, and group 10 was greater about 1.5 times than group 9(p<0.05). 6. In the effect of galvanic corrosion according to the elasped time during 21 week in the interval of each 7 week, the amount of metal elements released was decreased markedly in the case of galvanic couples of the titanium in contact with gold alloy and silver-palladium alloy but the total amount of nickel and beryllium released was not decreased markedly in the case of galvanic couples of the titanium in contact with nickel-chromium alloy(p<0.05). 7. In the case of galvanic couples of titanium in contact with gold alloy, galvanic current was lower than any other galvanic couple. 8. In the case of galvanic couples of titanium in contact with nickel-chromium alloy, galvanic current was highest among other galvanic couples.

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막분리 돈분뇨 농축액비를 이용한 양액재배가 토마토의 생육과 수량에 미치는 영향 (Effects of Concentrated Pig Slurry Using Membrane Filter on the Growth and Yield of Tomato in Nutriculture)

  • 류종원;서운갑
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.119-128
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    • 2008
  • 본 연구는 양돈농가의 막분리 처리과정에서 U/F막을 통과하고 R/O 처리에서 역류되어 나오는 돈슬러리 농축액비를 제조한 후 농축액비와 양액의 혼합처리가 토마토 생육에 미치는 영향를 검토하기 위하여 수행하였다. 본 연구는 하우스 토마토의 양액재배에서 질소함량을 기준으로 농축액비와 양액의 혼합하는 처리구를 두었다. 처리구는 농축액비 단독처리구(CS 100%), 농축액비 80%+양액 20% 혼합처리구(CS 80%+NS 20%), 농축액비 60%+양액 40% 혼합처리구(CS 60%+NS 40%), 농축액비 40%+양액 60% 혼합처리구(CS 40%+NS 60%), 농축액비 20%+양액 80% 혼합처리구(CS 20%+NS 80%), 양액 100% 단독처리구(NS 100%) 등 6개 처리구를 두었다. 농축액비와 양액혼합처리 후 전기전도도와 pH를 조정하여 토마토의 양액재배를 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 농축액비는 UF/RO 막 분리 공정을 통하여 SS(suspended solid)의 수치가 15.2로 하우스 양액 재배시 막힘 문제가 없었다. 가축분뇨 농축액비는 질소 및 다양한 식물양분은 함유하여 하우스 추비용 액비로 적합하였으나 질소와 칼륨 함량은 높으나 인산 함량은 낮고 무기태질소 중 $NH_4$ 함량은 높으나 $NO_3$ 함량은 낮은 이화학적 성상을 나타내었다. 2. 막처리 농축액비는 칼리 함량이 상대적으로 높고 질소, 인산 함량이 낮아 농축액비 100% 처리구는 양분의 불균형을 초래하여 양액재배에서 토마토의 지상부의 생육이 지연되고 과중이 감소되었다. 그러나 농축액비 20%+양액 80% 혼합시용구는 대조구인 표준양액과 대등한 토마토 과실 수량를 나타내었다. 따라서 막분리 농축액비 20%에 양액 비료성분을 80% 첨가하여 혼합용액을 조제하면 토마토 양액재배로 활용이 가능 할 것으로 판단된다.

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유효체적 방법과 임상분석을 통한 방사선에 의한 정상 폐조직의 부작용 확률에 관한 연구 (The Study of Normal Tissue Complication Probability(NTCP) for Radiation Pneumonitis by Effective Volume Method)

  • 안승도;최은경;이병용;장혜숙
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제15권3호
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    • pp.243-249
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    • 1997
  • 목적 : 방사선에 대한 정상 폐조직의 부작용에 관한 확률은 폐암의 방사선 치료에 있어서 중요한 지표가 됨에도 닥구하호 잘 알려져 있지 안다. 더구나 표적 부위와는 달리 정상 폐조직의 방사선량 분포는 매우 불균일하므로, 대표 선량값을 찾아 내는 것조차 어렵다 본 연구에서는 Dose Volume Histogram(DVH)과 유효체적방법(Effective Volume Method)을 통하여 정상 폐조직의 선량을 정량화하고 정상 폐조직 부작용 확률(Normal Tlssue Complication Probability, NTCP)을 구하여 임상결과와 비교하므로서 이 방법이 치료 결과를 예측할 수 있는 주요 지표로서 가능할 수 있는지에 대하여 살펴 보고자 하였다. 대상 및 방법 : 1993년 8월부터 1994년 12월까지 비세포성 폐암으로 방사선과 복합항암약물요법을 병행하여 치료받은 환자 중에서 36명을 무작위 추출하여, DVH 분석을 통한 정상 폐조직의 NTCP를 구하였다. 36명의 환자는 Mitomycin C, Vlnblastlne, Clsplatln을 사용한 2회의 복합항암 약물요법과 동시에 다분할 방사선추료(120cBy11x, bld)를 6480c0y까지 병행 치료하였다. 각 환자의 치료전 CT scan을 사용하여 우측폐, 좌측폐 그리고 전체폐 각각의 DVH를 구하였다. Kutcher등의 Effective Volume Method로 Nonuniform Histogram을 Uniform Histogram으로 변환시켰고, $TD_{50}$은 Emaml 등의 자료에 의거하여, Lyman 공식을 이용하여 NTCP를 구하였다. 방사선 폐렴의 Grade는 SWOG의 Toxlcity Criteria에 따랐다. 결과 : 대상환자 36명중 6명이 Grade 1, 2명이 Grade II의 방사선 폐렴이 발생하였다. 부작용이 발생한 환자군의 NTCP와 발생하지 않은 환자군의 NTCP는 전체폐를 대상으로 28.4와 23.4, 병소 부위의 폐를 대상으로 66.0과 26.4로 통계적으로 유의할 만한 차이를 보였으나 치료 전후에 시행한 폐기능 검사 소견에서는 두 군 사이에서 통계학적으로 유의한 차이를 찾지 못하였다. 결론 : 부작용이 있는 관과 부작용이 없는 군의 NTCP는 통계적인 유의한 차이가 있었으며 NTCP와 임상적인 부작용 확률은 정량적으로 일치하였다. 그러나 NTCP는 순수하게 방사선의 효과만을 고려하고 있으나 본 연구에서는 항암약물요법을 병용하였다는것과 다분할(Hyperfractionaltion) 방사선 치료에 의한 방사선 생물학적 변화에 대한 고려가 필요할 것으로 생각된다. 본연구결과 유효체적 방법을 이용한 NTCP는 향후 입체조형 치료에서의 선량증가(Dose escalation) 가능성에 대한 부작용 예측 지표로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

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2002년 여름철 경사진 광릉 낙엽 활엽수림에서의 이산화탄소 교환 (CO2 Exchange in Kwangneung Broadleaf Deciduous Forest in a Hilly Terrain in the Summer of 2002)

  • 최태진;김준;임종환
    • 한국농림기상학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.70-80
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    • 2003
  • 본 연구에서는 KoFlux네트워크 타워 관측소의 하나인 광릉 낙엽 활엽수림에서 최초로 직접 관측된 이산화탄소 플럭스를 보고한다. 2002년 6월부터 8월까지 에디 공분산 시스템을 다른 기상 관측 기기들과 함께 30 m 타워에 설치하였다. 관측 장소가 계곡과 같은 경사지에 위치해 있음에도 불구하고 관측된 난류 특성이, 제한된 풍향(즉, 90$\pm$45$^{\circ}$)의 경우, 평평하고 균질한 이상적인 장소에서 관측된 것들과 크게 다르지 않았다. 관측 자료 회수율은 비록 낮았으나, 분석된 예비 결과는 고무적이고, 연구해야 할 가치가 있는 것으로 나타났다. 이류 항을 무시하면, 생태계의 순 $CO_2$ 교환(NEE)은 6월에서 8월까지 약 -1.2에서 0.7 mg m$^{-2}$ s$^{-1}$의 범위를 보였다. 약한 난류가 야간 NEE에 미치는 효과를 마찰 속도(u*)및 저류 항의 산출과 관련하여 살펴보았다. 낮은 u*가 NEE에 미치는 영향은 약 0.2 m s$^{-1}$의 문턱 값을 기점으로 뚜렷하게 나타났다. 야간 NEE에 미치는 저류 항의 역할은 거의 나타나지 않았는데, 이는 밤 동안 산림 내에 축적된 $CO_2$가 경사면을 따라 배수류로 빠져나갔기 때문인 것으로 사료된다. 이는 또한 저류 항을 한 높이에서만 관측된 농도 자료를 사용함으로 생긴 오차로 인한 인위적인 결과일 수도 있다. 쌍곡선 광 반응식을 적용한 결과, 관측된 NEE 변화의 80% 이상이 설명되어, 이 산림 지역의 $CO_2$ 교환이 주로 빛에 의해 조절됨을 보여주었다. 이러한 관계식은 계절에 걸쳐 빠진 자료를 채워 넣는 자료 처리 과정에 효과적으로 사용될 수 있다. 마지막으로, 선형류 모형에 근거한 간단한 규모 분석에 의하면, 이류항의 효과가 NEE산출에 큰 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다.