• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권4호
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• pp.534-538
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• 2013

The effects of lights with different wavelengths on the growth and the yield of extracellular polysaccharides of Nostoc flagelliforme cells were investigated in a liquid cultivation. N. flagelliforme cells were cultured for 16 days in 500 ml conical flasks containing BG11 culture medium under $27{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ of light intensity and $25^{\circ}C$ on a rotary shaker (140 rpm). The chlorophyll a, phycocyanin, allophycocyanin, and phycoerythrin contents in N. flagelliforme cells under the lights of different wavelengths were also measured. It was found that the cell biomass and the yield of polysaccharide changed with different wavelengths of light. The biomass and the yield of extracellular polysaccharides under the red or violet light were higher than those under other light colors. Chlorophyll a, phycocyanin, and allophycocyanin are the main pigments in N. flagelliforme cells. The results showed that N. flagelliforme, like other cyanobacteria, has the ability of adjusting the contents and relative ratio of its pigments with the light quality. As a conclusion, N. flagelliforme cells favor red and violet lights and perform the complementary chromatic adaptation ability to acclimate to the changes of the light quality in the environment.

• 생명과학회지
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• 제27권12호
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• pp.1415-1420
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• 2017

고구마 현탁배양세포의 EST library에 높은 빈도로 존재하는 metallothionein (MT) 유전자를 선별하였다(IbMT3). MT 유전자는 세포와 조직의 스트레스 조절과 연관되어 있다고 알려져 있다. 본 연구에서 IbMT3 cDNA의 전장을 확보하여 염기서열 분석을 한 결과, IbMT3 유전자는 구조적으로 유형 3에 속하는 MT 단백질을 암호화하고 있었다. 식물에서 유형 3에 속하는 MT 단백질의 기능은 명확히 알려지지 않다. Northern blot 분석 결과, IbMT3 유전자는 고구마 식물체 잎보다 현탁배양 세포에서 매우 강하게 발현되었다. 일반적으로 세포배양은 세포에 산화 스트레스 상태를 부과하는 것으로 알려져 있다. 이에, 고구마 식물체에 산화 스트레스를 처리하여 IbMT3 유전자의 발현이 어떻게 조절되는지 조사하였다. 제초제인 methyl viologen (MV)을 6, 12, 24시간 동안 처리했을 때, IbMT3 유전자의 발현은 6시간 후에 아주 강하게 유도되었고 그 이후에는 감소함을 알 수 있었다. 저온 스트레스($15^{\circ}C$)를 24, 48시간 동안 처리했을 때, IbMT3 유전자는 처리시간이 경과함에 따라 발현이 더 많이 유도되었다. 이로써, IbMT3 유전자는 환경 및 산화 스트레스에 반응하여 발현이 조절되는 유전자임을 알 수 있었다. IbMT3 isoform은 고구마 식물체 내에서 항산화제로써 작용할 가능성이 있을 뿐 아니라, 스트레스 하에서의 세포 적응 메커니즘에 중요한 기능을 할 것으로 사료된다.

• 한국수산과학회지
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• 제35권5호
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• pp.455-461
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• 2002

1999년 3월부터 2001년 10월까지 섬진강 하구역에서 영양염의 DIN/DIP 비와 생물검정실험을 이용하여 식물플랑크톤 성장을 제한하는 영양염을 파악$\cdot$비교하였다. 조사기간 동안 용존무기질소와 인산 인의 비는 평균 14.7$\~$681.1의 범위로, 조사시작 지점인 난초도 주변 해역을 제외한 25 psu 이하 염분역과 엽록소 a의 농도가 매우 높았던 구간에서는 계절에 관계없이 N/P 비가 16 이상으로 매우 높아 식물플랑크톤의 성장을 조절하는 제한 영양염은 인산 인인 것으로 판단된다. 반면, 약 25 psu 이상의 염분역인 난초도 주변 해역은 광양만으로부터 공급되는 인산 인의 영향으로 인해 DIN/DIP 비는 16 이하로 낮아, 용존무기질소가 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 것으로 판단된다. 섬진강 하구역에서의 DIN/DIP 비의 변화양상은 인산 인의 공급양상, 즉 육상으로부터 의 낮은 공급 및 광양만으로 부터의 높은 공급 그리고 시$\cdot$공간적인 식물플랑크톤의 성장에 의해 주로 영향을 받는 것으로 판단된다. Skeletonema costatum 및 nalassiosira rotula와 현장 식물플랑크톤을 이용한 생물검정실험 결과는 인산 인이 첨가된 배지에서 성장이 상대적으로 높게 나타나, 섬진강 하구역에서 식물플랑크톤을 조절하는 제한영양염은 인산 인인 것으로 검증되었다. S. costatum은 타종에 비해 염분 적응이 빠르고, 인산 인에 대해 반응이 크게 나타나, 섬진강 하구역에서 가을철에 우점율 $90\%$ 이상의 costatum bloom이 발생되는 주요 원인이었을 것으로 추측된다 현장식물플랑크톤을 이용한 생물검정실험에서는 배양시작 초기에 미량금속 첨가계에서 비교적 빠른 성장을 보였으며, 20일 이후에 는 인산 인 첨가계에서 월등한 성장을 보였다. 이는 주변 해수의 영양염 분석과 식물플랑크톤 현존량만으로는 판단하기 어려운, 영양염 이외의 미량금속 그리고 비타민 등의 성장제한 요인에 대한 정보를 얻을 수 있다는 것을 시사해 준다.

• KSBB Journal
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• 제17권1호
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• pp.73-79
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• 2002

본 연구에서는 C. ljungdahlii를 이용하여 일산화탄소로부터 에탄올 생성 방법을 최적화하였다. 먼저 Clostridium ljungdahlii ATCC 55383을 이용하여 일산화탄소 소비속도에 대한 kinetic model과 그에 따른 여러 가지 상수값을 계산하기 위한 실험을 수행하였다. 이 결과 일 산화탄소 소비속도 data에 Michaelis Menten식이 잘 적용됨을 알수 있었고 기울기 값 $K_m/V_{max}$ max 및 y-절편값 $1/V_{max}$로부터 구한 $V_{max}$는 37.14 mmol/L-hr-O.D. 그리고 $K_{m}$은 0.9516 atm임을 알 수 있었다. C. ljungdahlii에서의 ethanol의 생성에 미치는 pH와 질소원의 영향을 실험한 결과 세포성장에는 pH 5.5와 YE첨가가 에탄올 생성에는 pH 4~4.5, ammonium solution $(NH_4Cl+(NH_4)_2SO_4$)첨가가 필요한 것으로 확인되었다. 따라서 pH 5.5와 YE 0.5%에서 C. ljungdahlii를 배양한 후 pH 4.5로 shift하고 ammonium solution을 계속 첨가한 경우 세포농도 0.D. 0.25에서 약 3.6 g/L의 에탄올 생성을 얻었으며 이것은 pH 및 질소원 shift가 없는 경우에 비하여 약 20배 이상 에탄을 생성양이 증가된 수치이다. 이를 바탕으로 pH shift 후 N source로서 ammonium solution을 지속적으로 공급하여 주면서 fermenter를 이용한 일산화탄소로부터 에탄을 최적화를 수행하였고 이 결과 최대 specific ethanol production rate 0.49 g ethanol/L.hr.O.D.를 얻을 수 있었으며 생성된 최종 에탄을 농도는 25 g ethanol/L에 달하였다. 이 결과를 이용하여 높은 세포농도를 얻기 위하여 세포성장에 도움을 주는 탄소원 실험을 수행하였고 이 결과 glucose를 이용한 세포성장후 일산화탄소로 전환하는 방법을 fermenter에 적용하여 pH 5.5, 400 rpm 조건에서 glucose를 feeding하여 O.D. 3.4가지 자라게 한 후 ammonium solution을 첨가하여 주면서 일산화탄소를 소비하는 시점가지 약 10시간 동안 CO adaptation을 실시하여 일산화탄소의 소비속도가 충분한 속도에 달했을 때 pH를 5.5에서 4.5로 낮추어 주었고 그 후 간헐적으로 ammonium solution을 feeding한 결과 얻어진 최종 에탄을 생성량은 45 g/L 이었다. 특히 약60시간 이내에 45 g/L 정도의 ethanol을 생성 함으로써 0.75 g ethanol/L.hr의 ethanol 생산성을 확보 할 수 있었다. 또한 C. ljungdahlii이 에탄을 내성을 실험한 결과 약 50 g/L 정도의 에탄올에는 큰 성장 장애를 받지 않는 것으로 나타나 이 균주를 이용한 산업체 부생가스로부터의 에탄을 생산 가능성을 더하여 주고 있다. 현재 본 연구진에 의하여 C. ljungdahlii를 이용하여 long term operation시의 cell viability 유지를 위한 세포성장과 에탄을 생성을 완전히 분리시킨 2 bioreactor system의 연구 및 일산화탄소로부터 높은 농도의 에탄올을 생성하는 독창적인 새로운 균주가 분리되어 현재 실험 진행 중이다.