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Brassinosteroid의 대사공학 (Metabolic Engineering of the Brassinosteroid Biosynthetic Pathways)

  • 이미옥;송기홍;이현경;정지윤;최빛나리;최성화
    • 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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    • 한국식물생명공학회 2002년도 추계학술대회
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    • pp.69-75
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    • 2002
  • Sterols play two major roles in plants: a bulk component in biological membranes and precursors of plant steroid hormones. Physiological effects of plant steroids, brassinosteroids (BRs), include cell elongation, cell division, stress tolerance, and senescence acceleration. Arabidopsis mutants that carry genetic defects in BR biosynthesis or its signaling display characteristic phenotypes, such as short robust inflorescences, dark-green round leaves, and sterility. Currently there are more than 100 dwarf mutants representing 7 genetic loci in Arabidopsis. Mutants of 6 loci, dwf1/dim1/cbb1, cpd/dwf3, dwf4, dwf5, det2/dwf6, dwf7 are rescued by exogenous application of BRs, whereas bri1/dwf2 shares phenotypes with the above 6 loci but are resistant to BRs. These suggest that the 6 loci are defective in BR biosynthesis, and the one locus is in BR signaling. Biochemical analyses, such as intermediate feeding tests, examining the levels of endogenous BR, and molecular cloning of the genes revealed that dwf7, dwf5, and dwf1 are defective in the three consecutive steps of sterol biosynthesis, from episterol to campesterol via 5-dehydroepisterol. Similarly, det2/dwf6, dwf4, and cpd/dwf3 were shown to be blocked in $D^4$ reduction, 22a-hydroxylation, and 23 a-hydroxylation, respectively. A signaling mutant bri1/dwf2 carries mutations in a Leucine-rich repeat receptor kinase. Interestingly, the bri1 mutant was shown to accumulate significant amount of BRs, suggesting that signaling and biosynthesis are dynamically coupled in Arabidopsis. Thus It is likely that transgenic plants over-expressing the rate-limiting step enzyme DWF4 as well as blocking its use by BRI1 could dramatically increase the biosynthetic yield of BRs. When applied industrially, BRs will boost new sector of plant biotechnology because of its potential use as a precursor of human steroid hormones, a novel lead compound for cholesterol-lowering effects, and a various application in plant protection.

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초임계수에 의한 현사시나무의 당화 특성 (Thermo-chemical Conversion of Poplar Wood (Populus alba × glandulosa) to Monomeric Sugars by Supercritical Water Treatment)

  • 최준원;임현진;한규성;최돈하
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제34권6호
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    • pp.44-50
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    • 2006
  • 아임계 및 초임계수 특성에 따른 목질 바이오매스의 당화특성을 분석하기 위하여 물의 초임계 압력인 23 MPa로 고정하고 아임계 온도($325^{\circ}C$, $350^{\circ}C$)와 초임계 온도($380^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $425^{\circ}C$)에서 현사시나무 목분을 각각 60초 동안 처리하였다. 생성된 현사시 목분의 분해산물에는 액상과 고형분의 분해산물이 섞여 있었다. 각 처리조건에 따른 목분의 분해율은 처리 온도가 상승함에 따라 증가하였으며 초임계 온도인 $425^{\circ}C$에서 최고 83.1%의 분해율을 나타냈다. 아임계 및 초임계수 분해에 의해서 생성된 단당류는 액상의 분해산물을 대상으로 고성능 음이온 교환 크로마토그래프(HPAEC)를 이용하여 분석하였다. 목질바이오매스의 초임계수 분해과정에서 처리온도가 높아지면서 단당류 수율은 증가하는 경향을 보였으며, $425^{\circ}C$에서 가장 높은 7.3%의 단당류 수율을 나타내었다. 아임계 온도 범위에서는 현사시나무의 섬유소 성분 중에서 자일란이 우선적으로 분해되어 자일로스의 생성비율이 비교적 높았으며, 처리온도가 높아지면서 셀룰로오스의 분해에 의한 글루코오스 생성율이 급격히 상승하였다.

군소(Aplysia kurodai)에 분포하는 글루코사미노글리칸의 추출과 기능특성 1. 다당류 추출의 최적화와 글루코사미노글리칸의 정제 (Extraction of Glycosaminoglycan from Sea Hare, Aplysia kurodai, and Its Functional Properties 1. Optimum Extraction of Polysaccharide and Purification of Glycosaminoglycan)

  • 윤보영;최병대;최영준
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제39권11호
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    • pp.1640-1646
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    • 2010
  • 남해안에서 주로 여름철에 어획하여 부산 및 경남 지역을 위주로 소비하고 있는 군소에서 다당류 추출을 위한 최적 조건을 검토하였다. 군소 다당류 추출을 위한 단백질 가수분해 효소로는 Flavourzyme 500 MG가 가장 효과적이었고, 추출한 다당류의 회수를 위한 가장 효율적인 추출물의 농도와 ethanol 첨가량은 각각 Brix 60과 5배량이었다. DEAE-Sepharose 칼럼 크로마토그래피로 얻은 크로마토그램상의 전기전도도와 전기영동 이동도에 근거하여 0.5~0.75 M NaCl 상에서 용출되는 물질이 GAG임을 확인하였으며, heparan sulfate인 것으로 추정하였다. 다당추출물과 정제 GAG의 uronic acid 함량은 각각 1.0 g/100 g과 6.0 g/100 g이었고, GAG를 구성하는 성분으로 지표물질인 hexosamine의 함량은 당 추출물과 정제물에서 각각 5.6 g/100 g과 25.7 g/100g이었다. 정제물은 agarose 겔 전기영동 상에서 heparan sulfate로 추정되었으며, 분자량은 겔 크로마토그래피에서 29.6 kDa으로 나타났다.

온실재배 토마토의 증산모델 개발 및 검증 (Transpiration Modelling and Verification in Greenhouse Tomato)

  • 이변우
    • 생물환경조절학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.205-215
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    • 1997
  • 본 연구에서는 온실 재배 토마토 군락의 열수지에 근거한 증산모델을 구성하고 실험을 통하여 모텔에 필요한 계수의 추정과 모질의 검증을 수행하였다. 온실의 일사략과 엽-대기수증기압차(LVPD)를 매개변수로 하는 기공확산저항 추정식을 구성하여 기공작산저항 실측 자료를 이용하여 추정식의 계수를 추정하였다. 이 추정식으로 기공확산저항 변이의 80% 이상을 설명할 수 있었으며 추정식에 이용하지 않았던 독립 자료를 이용하여 검정한 결과 추정정도가 높아 증산예측 모델의 구성식으로 이용될 수 있는 것으로 판단되었다. 반투과성 매질의 복사 흡수이론을 적용한 Stanghellini의 식을 다소 변형하여 모델의 군락 순복사 추정식으로 사용하였으며 이 추정식에 의하여 계산된 순복사량은 실측치와 잘 일치하였다. 계수 추정에 사용하지 않았던 독립 자료를 이용하여 순복사 및 기공확산저항 추정식으로 구성된 증산예측 모델의 군락온도 및 증산예측 정도를 검증하였다. 모델에 의하여 계산된 군락 온도, 순간 증산속도 및 일 총 증산량은 실측치와 잘 일치하여 본 연구에서 작성된 증산 예측 모델은 온실 재배 토마토의 환경제어, 관개제어 등에 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다.

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전기자동차 리튬이온 배터리 제조공정에서 Loading Level 산포최소화 코팅을 통한 전극 품질개선에 관한 연구 (Development of Slurry Flow Control and Slot Die Optimization Process for Manufacturing Improved Electrodes in Production of Lithium-ion Battery for Electric Vehicles)

  • 장찬희;이재천
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권3호
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    • pp.14-20
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    • 2018
  • 전기자동차는 가솔린 자동차와는 달리 배출가스가 없어 친환경 차량을 대표하지만, 장착된 축전지에 충전된 전기로 구동되기 때문에, 1회 충전으로 갈 수 있는 거리가 전지의 에너지 밀도에 의해 좌우된다. 따라서 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬이온 전지가 전기자동차용 전지로 유력한 후보이다. 리튬이온 전지의 효율을 지배하는 중요한 구성품은 전극이므로 전극 제조공정은 리튬이온 전지 전체 생산 공정에서 중요한 역할을 한다. 특히 전극의 제조 공정 중 코팅 공정은 성능에 큰 영향을 미치는 매우 중요한 공정이다. 본 논문에서는 전극 제조에서 코팅 공법의 효율성 및 생산성 증대를 위한 혁신적인 공정을 제안하고, 장비 설계 방법 및 개발 결과에 대하여 기술하였다. 구체적으로, 극판 핵심 코팅 품질 25% Upgrade 기술, 제품 고출력/고용량화 에 따른 조립 마진 감소 대응 가능 기술, 그리고 제품 용량 품질 및 조립 공정 수율 향상 기술들에 대한 설계 절차 및 개발방법을 제시하였다. 결과로 리튬이온 배터리의 셀의 제품 수명 개선 효과를 확보 하였다. 기존의 코팅 공정과 비교할 때 양극 용량 유지 위해 Target Loading Level 유지, 산포를 향상시켰다(${\pm}0.4{\rightarrow}{\pm}0.3mg/cm^2r$감소).

차광과 유기물 시용이 더덕의 생육 및 향기성분에 미치는 영향 (Effects of Shading and Organic Matter Applications on Growth and Aromatic Constituents of Codonopsis lanceolata)

  • 이승필;김상국;남명숙;최부술;이상철
    • 한국작물학회지
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    • 제41권4호
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    • pp.496-504
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    • 1996
  • 본 연구는 자생지 야생더덕이 가지는 고방향성의 특성을 노지재배시 재배더덕에서도 고방향성을 갖는 재배기술을 확립하기 위하여 차광과 유기물 시용량을 달리하여 시험하였는 바 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 차광조건에 따른 기상차이는 무차광구에 비해 차광(55%)에서 최고기온 6.1$^{\circ}C$, 최저기온 0.6$^{\circ}C$, 평균기온 3.4$^{\circ}C$ 낮았고 지온도 3.4$^{\circ}C$ 낮았으며 조도량도 무차광에 비해 44% 정도 적었다. 2. 더덕의 지상부 및 지하부 생육은 유기물 시용양이 많을수록 양호하였으나 그 효과는 차광(55%)에 비하여 무차광에서 현저하였다. 3. 더덕뿌리의 일반성분 조성에서 조단백질은 차광구에서 높았고 유기물 시용량이 많을수록 현저하게 높았으나 무차광구에서는 이와 반대로 유기물 시용량이 많을수록 현저하게 감소하였으며 조지방은 무차광 구에서 높았고 유기물 시용량이 많을수록 조성분은 상반되는 경향을 보였다 4. 무기성분중에서 다량원소인 K, Ca, Mg등은 차광구에 비해 무차광구에서 높았고, 유기물 시용량이 많을수록 현저하게 높았으나 미량원소는 차광조건과 유기물 시용량에 따른 조성의 차이를 보이지 않았으며 조사포닌 함량은 차광구에 비해 무차광구에서 높았으나 유기물 시용량간에는 일정한 경향이 없었다. 5. 유리 아미노산의 함량은 차광구에 비해 무차광구에서 높았으며 유기물 시용량이 많을수록 높은 경향을 보였고 arginine이 가장 많은 함량을 보였다. 6. 식물정유 성분의 수율변화는 차광 55%에 비하여 무차광이 높은 경향을 나타내었으며 유기물 시용량이 많을수록 증가하는 것으로 나타났다. 7. 향기성분은 총 44종이 동정되었는데 1-hexanol, cis-3-hexenol, trans-2-hexanal 등이 높은 조성을 보였고 무차광구에 비하여 차광구(55%)에서 높았으며 유기물 시용량이 많을수록 현저히 증가하는 경향이었다. 8. 종합적으로 볼 때 지상부 및 지하부 생육은 차광에 비해 무차광에서 양호하였으나 향기성분은 무차광에 비하여 차광에서 높았고 유기물 시용량간에도 시용량이 증가할수록 방향성이 높아 고품질의 더덕을 생산하기 위해서는 차광과 유기물 다량시용을 병행해야 할 것으로 판단되었다.

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양송이 버섯의 생물활성 다당류에 관한 연구 (Studies on Bioactive Polysaccharide Isolated from Agaricus bisporus)

  • 임은정;성하진;권미향
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제41권1호
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    • pp.60-66
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    • 1998
  • 10종의 식용 버섯 자실체에 대한 항보체 활성 검색에서 가장 높은 활성을 나타낸 양송이버섯 자실체를 대상으로 항보체 활성물질의 추출조건을 조사하였다. 최적조건으로서 5% urea가 함유된 0.1 N NaOH 용액으로 $65^{\circ}C$에서 2시간동안 양송이버섯 자실체를 추출한 후 methanol 가용획분이 제거된 조다당 획분 AB-0를 얻었다. AB-0는 1 mg/ml에서 90% 이상의 높은 항보체활성을 나타내었으며 마우스에 이식된 sarcoma-180에 대하여 74%의 저지효과를 보였다. AB-0를 acetone 농도에 따른 침전 분획을 실시하여 AB-20, AB-40, AB-60, AB-80, AB-A의 5개의 획분을 얻었다. 이중 가장 높은 항보체활성과 수율을 나타낸 AB-20 획분은 탄수화물 39%, 단백질 46%를 함유하였으며, 구성당은 glucose, arabinose, xylose, galactose, mannose가 6.49 : 1.98 : 1.24 : 1.00 : 0.71의 비율로 존재하였고 구성아미노산은 isoleucine(12.60%), glutamic acid+glutamine(12.45%), valine(11.79%), alanine(11.46%), leucine(10.19%)와 aspartic acid, asparagine(10.56%) 등 이었다. Pronase 처리한 AB-20에서는 78.5%의 항보체활성을 나타내고 대조군에 비해 14.5% 감소하였으나, AB-20의 periodate 산화물에서는 활성이 42.6%로 50% 이상 크게 감소하였다. 따라서 양송이 버섯의 알칼리 추출물중 가장 강한 활성을 보인 AB-20의 주요 활성부위는 다당류이며 단백질도 일부 관여하는 것으로 생각되었다.

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Bovine Growth Hormone and Milk Fat Synthesis: from the Body to the Molecule - Review -

  • Kim, W.Y.;Ha, J.K.;Han, In K.;Baldwin, R.L.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제10권4호
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    • pp.335-356
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    • 1997
  • Injection of bovine growth hormone (bGH) to lactating dairy cows increases milk yield and yields of milk components including fat. It is generally believed that most of the anabolic effects derived from bGH in animal tissues are primarily mediated by IGF-1. IGF-1 is a strong anabolic peptide in the plasma of animals and exerts mitogenic and metabolic effects on target cells. Contrary to most protein hormones, the majority of IGF-1 in circulation is bound to the binding proteins (IGFBPs) which are known to be responsible for modifying the biological actions of IGF-1, thus making determinations of IGF-1 actions more difficult. On the other hand, fat is a major milk component and the greatest energy source in milk. Currently, the fat content of milk is one of the major criteria used in determining milk prices. It has been known that flavor and texture of dairy products are mainly affected by milk fat and its composition. Acetyl-CoA carboxylase (ACC) is the rate limiting enzyme which catalyzes the conversion of acetyl-CoA to malonyl-CoA for fatty acid synthesis in 1ipogenic tissues of animals including bovine lactating mammary glands. In addition to the short-tenn hormonal regulation of ACC by changes in the catalytic efficiency per enzyme molecule brought about by phosphorylation and dephosphorylation of the enzyme, the long-term hormonal regulation of ACC by changes in the number of enzyme molecules plays an essential role in control of ACC and lipogenesis. Insulin, at supraphysiological concentrations, binds to IGF-1 receptors, thereby mimicking the biological effects of IGF-1. The receptors for insulin and IGF-1 share structural and functional homology. Furthermore, epidermal growth factor increased ACC activity in rat hepatocytes and adipocytes. Therefore, it can be assumed that IGF-1 mediating bGH action may increase milk fat production by stimulation ACC with phosphorylation (short term) and/or increasing amounts of the enzyme proteins (long term). Consequently, the main purpose of this paper is to give the readers not only the galactopoietic effects of bGH, but also the insight of bGH action with regard to stimulating milk fat synthesis from the whole body to the molecular levels.

전통 벽화의 토벽체 비파괴진단 조사연구 - 강진 무위사 벽화보존각내 벽화를 중심으로 - (Nondestructive investigation of clay wall structure containing traditional mural paintings. - The clay walls having mural paintings housed in the protective building in Muwisa Temple, Kangjin, Jeollanamde Province -)

  • 채상정;양희제;한경순
    • 보존과학회지
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    • 제18권
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    • pp.51-62
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    • 2006
  • 강진 무위사의 벽화보존각내에 보존된 벽화를 비파괴진단하기 위해 초음파탐사와 열적외선 조사를 실시하였다. 벽체의 진흙은 gravel 1.78 g, sand 5.39 g, silt 4.91 g, clay 6.26 g 이다. 조사된 8개 벽화의 초음파 속도 평균은 보살도(No.5)<관음보살도(No.5)<보살도(No.14)<주악비천도(No.20)<주악비천도(No.17)<오불도(No.3)<삼존도(No.1)<아미타내영도(No.2)로 순서이고 범위는 $71.63\sim3610.11m/s$, 평균 417.44m/s이며 일축압축강도 $70.34\sim533.28kg/cm^2$, 평균 $84.23kg/cm^2$이다. 신선한 진흙벽체의 초음파 속도는 약 850m/s를 내외하고 800 m/s이하의 속도가 나타나는 곳은 최초 발생한 미세균열이 확장되어 물성이 저하된 것으로 예상된다. 600 m/s내외에서는 한 화면에서 물성저하 또는 물성편차가 현저해 질 수 있다. 400m/s 내외의 속도는 진흙벽체가 서서히 압축되어 견고하게 느껴지나 물성은 취약하며 진흙벽체에 입상분해가 발생하기 쉬운 상태는 200 m/s이하의 속도를 나타내었다.

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3D IR 매트릭스 버너에 의한 모사 바이오가스 촉매 개질 연구 (The Study of Model Biogas Catalyst Reforming Using 3D IR Matrix Burner)

  • 임문섭;전영남
    • 대한환경공학회지
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    • 제34권12호
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    • pp.840-846
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    • 2012
  • 현재 이산화탄소에 의한 지구기후변화는 세계적으로 논의되고 있다. 화석연료를 대신할 수 있는 청정 연료를 찾고 있다. 에너지 생산을 위한 지속가능한 바이오가스 사용은 이산화탄소 배출에 기여하지 않아 온난화가스를 줄이는데 높은 잠재력을 가지고 있다. 모사 바이오가스(메탄 : 이산화탄소 = 60% : 40%)를 이용한 높은 수소 합성가스 생산을 위한 촉매 수증기 개질연구를 하였다. 표면연소의 3D 적외선 매트릭스 버너에 바이오가스를 적용하였다. 개질기에는 Ru 촉매를 이용하였다. 변수별 연구로 수증기/탄소 비, 바이오가스 성분비, 공간속도, 개질기 온도를 진행하였다. 수증기/탄소 비, 바이오가스 성분비, 공간속도, 개질기 온도가 각각 3.25, 60% : 40%, $14.7L/g{\cdot}hr$, $550^{\circ}C$일 때, 수소 농도, 메탄 전환율이 최대값을 나타내었다. 위 조건에서 수소 수율, 수소/일산화탄소 비, 일산화탄소 선택도, 에너지 효율은 0.65, 2.14, 0.59, 51.29%를 나타내었다.