• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권1호
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• pp.46-51
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• 2006

광합성 미생물을 이용하여 $CO_2$를 항산화성 카로티노이드를 다량 함유하고 있는 바이오매스로 전환하는 새로운 방법의 생물학적 $CO_2$ 저감 기술이 제시되었다. 본 연구에서 담수 녹색 미세 조류인 Haematococcus pluvialis가 광합성 미생물로 사용되었으며, 이 균주는 녹색의 성장 세포에서 적색의 포낭 세포로 전환될 때 2차 카로티노이드인 astaxanthin을 세포 내에 다량 축적하는 것으로 알려졌다. 균주의 이러한 특성을 이용하여 $CO_2$가 연속적으로 공급되는 광 반응기에서 자가 영양 배양 방식으로 $CO_2$ 고정화 및 그것을 통한 astaxanthin 생산 연구가 수행되었다. 녹색 성장 세포의 성장은 5％ $CO_2$ 공급 환경 및 기본 NIES-C 배지에서 최대로 이루어졌다. 적색 포낭 세포로 효과적인 전환을 위해 5％ $CO_2$ 주입과 강한 빛 조사로 이루어진 자가 영양 유도법을 적용하였으며, 이 공정을 통해 $9.6mg/L{\cdot}day$의 astaxanthin 생산성을 획득하였다. 이때 astaxanthin으로 전환되는 $CO_2$의 균주 내 고정화 속도는 $27.8mg/L{\cdot}day$로 나타났다. 본 연구를 통해 제시된 H. pluvialis를 이용한 자가 영양 배양, 유도 공정은 $CO_2$ 고정화뿐만 아니라 고부가 생리 물질 생산기능을 겸비하여 새로운 $CO_2$ 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제30권5호
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• pp.821-828
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• 2016

본 연구에서는 한국 멸종위기식물인 분홍장구채의 보전 및 인공재배를 위해 식물공장 내 인공적인 광 조건에서 일어나는 생리와 개화반응 특성을 알아보았다. 이를 위해 분홍장구채를 식물공장의 각 챔버에 적색광, 청색광, 백색광, 적색+원적색 혼합광, 적색+청색 혼합광 그리고 적색+청색+백색 혼합광 하에서 재배하여 광합성률, 증산률, 기공전도도, 수분이용효율, 엽록소함량, 최소엽록소형광, 최대엽록소형광, 광계II의 광화학적 효율 그리고 잎과 꽃 수를 측정하였다. 그 결과 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 분홍장구채는 가장 많이 개화하였으며, 이 광조건에서는 광합성률, 증산률 그리고 기공전도도는 상대적으로 다른 조건보다 높았으나 수분이용효율은 차이가 없었으며, 엽록소함량은 적었다. 특히 최소 및 최대 엽록소형광과 광계II의 광화학적 효율은 적색 단일광 조건에서 다른 광 조건보다 낮았다. 이러한 결과는 분홍장구채의 꽃의 생산을 위해서는 적색 단일광이나 적색+원적색의 인공광 조건에서 재배하는 것이 효율적이라는 것을 의미한다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권4호
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• pp.327-331
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• 1999

Pot당 풍건토양 15㎏에 질소비료를 제외한 인산과 가리비료만 시용한 무질소구(None-N), 질소비료로 요소를 시용한 요소구(urea, control)와 질소비료로 폐지섬유를 이용한 시제품을 사용한 시제품구(SRF)에 배추(평강하보배추)를 공시하여 작물의 생육, 수량 및 수량구성요소, 작물의 양분이용율 및 토양의 화학적 특정변화 등을 조사하여 실용화 가능성을 검토한 결과는 다음과 같다. 시제품의 질소수중용출량은 12시간까지는 60.4%로 급격하게 용출량이 많았으나, 그 후 서서히 용출되어 72시간에 75%까지 용출되었다. 최엽장은 시제품구와 요소구간에 전생육기에 비슷한 경향을 보였다. 정식 후 40일의 엽록소 함량과 광합성능력은 시제품구에서 요소구보다 다소 높았다. 구고, 구폭, 엽수 및 개체당 생체중은 시제품구와 요소구간에 통계적인 유의성은 없었다. 수확기에 식물체중 전질소함량과 질소이용율은 시제품구가 요소구보다 높았으며, 질소흡수량은 시제품구가 요소구보다 11% 높았다. 시험 후 토양중 전질소함량은 시제품구와 요소구간에 비슷한 경향이었다.

• 환경생물
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• 제22권4호
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• pp.537-542
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• 2004

To reveal the relationship between the changes in the growth and photo- synthesis induced by low dose radiation, red pepper (Capsicum annuum L.) plants were serially irradiated three times with gamma rays of 0.5, 1, 2, 3, and 4 Gy. The plant growth was monitored by the fresh weight, the stem length, and the leaf length & width. All the irradiation groups (0.5-4 Gy) were stimulated in growth at 1 day after the $1^{st}$ irradiation (DA1I), but rather inhibited at 3 days after the $3^{rd}$ irradiation (DA3I). The maximum photochemical efficiency (Fv/Fm), the photochemical quenching (qP), the non-:photochemical quenching (NPQ) and the apparent rate of the photosynthetic electron transport (ETR) were used to represent the changes in the photosynthesis by the serial irradiation. The irradiation groups except 0.5 Gy had higher Fv/Fm values at 3 DA3I than the control one. After the 3$^{rd}$ irradiation, the qP values appeared to be a little lower in the 1-4 Gy groups than in the control and 0.5 Gy ones. In contrast, the NPQ values were rather higher in the irradiation groups except 0.5 Gy. During the whole experimental period, the ETRs decreased in the control group but remained relatively constant in the 4-Gy one. In conclusion, the results obtained indicate that the stimulatory effect of ionizing radiation on the plant growth was determined by the incident dose of the single irradiation rather than by the cumulative one of the serial irradiation. They also demonstrate that the growth stimulation induced by a low dose radiation could not be positively correlated with an alteration in the photosynthesis. Additionally, we discuss in text that an ionizing radiation may partly protect the leaf senescence by delaying the development of the plants.

• 한국해양학회지:바다
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• 제20권4호
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• pp.180-191
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• 2015

2014년 추계에 제주 북서부 연안의 해조장에서 해양환경 및 식물플랑크톤의 일차생산력 특성을 파악하였다. 연구 해역의 용존태 무기 질소와 용존태 무기 인은 중영양의 영양상태였으며, Redfield ratio는 16 이하로 무기 질소가 식물플랑크톤의 성장에 제한 요인으로 나타났다. 또한 용존태 유기 질소와 용존태 유기 인은 각각 용존태 총 질소와 용존태 총 인 중 약 63%, 46%를 구성하고 있었다. 광 이용 효율(${\alpha}$)과 최대 광합성량($P_m{^B}$)은 동귀(바다숲 조성 3년 경과 해역), 고내(바다숲 조성 1년 경과 해역), 비양도(천연해조장), 금능(갯녹음 해역) 순으로 감소하였다. 또한, 식물플랑크톤의 일차생산력은 해조장이 위치한 해역이 갯녹음 해역에 비해서 높았다. 특히, 연구해역은 무기 질소가 제한된 환경이지만 상대적으로 풍부한 용존태 유기 질소는 높은 일차생산을 유지하기 위한 중요한 요인으로 작용할 것이다. 뿐만 아니라 광합성을 통해 한 시간 만에 전체 식물플랑크톤 탄소량의 약 14%를 생산할 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 해조장의 물질순환과 생태적 가치평가를 위한 중요한 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권4호
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• pp.247-253
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• 2008

동계녹비작물의 활용은 친환경농업을 위한 유용한 방법중의 하나이다. 고추 수량, 질소흡수, 탄수화물 합성 및 토양 질소공급에 대한 두과(헤어리베치) 및 화본과(호밀) 녹비작물의 효과를 조사하였다. 녹비작물로부터 무기화된 질소는 토양환원 후 30일경에 최대치에 도달하였으며, 무기태 질소의 양은 $645mg\;kg^{-1}$ (헤어리베치) 및 $237mg\;kg^{-1}$ (호밀) 이었다. 토양 환원된 헤어리베치로부터 무기화된 질소의 양은 화학질소 ($365mg\;kg^{-1}$)보다 높았는데 이는 헤어리베치의 투입량이 질소기준으로 약 2배였기 때문인 것으로 판단된다. 광합성량과 탄수화물 합성은 정식 후 70일까지 처리간에 큰 차이를 보이지 않았지만, 생육후기 호밀처리구의 고추 광합성량과 탄수화물 합성량(전분)이 다소 감소하는 경향을 보였다. 두과녹비작물인 헤어리베치가 호밀에 비해 고추의 생육 및 수량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타나, 향후 고추재배시 헤어리베치의 화학비료 대체효과는 클 것으로 사료된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권5호
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• pp.513-523
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• 2017

본 연구는 섬진강 하구역에서 2017년 2월 대조기 만조와 간조, 3월 소조기 간조 동안 염분 구배에 따른 식물플랑크톤 생리활성도를 평가하였다. 또한 2월 대조기 조사에서 나타난 특이적인 pH 변화특성을 파악하기 위해 추가적인 재현실험을 병행하였다. 현장조사 결과에 의하면, 만조와 간조에 수층 혼합에 의한 수직적인 염분의 차이는 미미하였지만, 담수역으로 향할수록 염분이 낮아져 수평적인 염분구배가 뚜렷하였다. 염분과 영양염(질산염+아질산염: R=0.997, p<0.001; 규산염: R=0.979, p<0.001)과의 강한 음의 상관관계를 보였고, 이는 담수 기원의 질소와 규소의 높은 농도의 영양염류가 해수와 혼합되는 과정에서 희석되고 있다는 것을 의미한다. 반면, 인산염농도는 염분이 15 psu를 기점으로 고염분의 유역에서는 상대적으로 높은 농도가 관찰되었고, 이는 수심이 얕은 광양만의 퇴적물이 조석에 의한 수층혼합으로 재부유되어 인산염 재용출로 인해 수층에 일정량 기여하였다는 것을 의미한다. 섬진강 하구역에서 동계 2월과 3월 우점한 식물플랑크톤은 Eucampia zodiacus로 나타났고, 그들은 전체 군집의 70% 이상을 차지하였다. 특히, 3월 생물 활성도를 평가한 결과, 염분과 chlorophyll a(R=0.82)뿐만 아니라 active chlorophyll a(R=0.80)과 강한 양의 상관관계를 보였다(p<0.001). 특히 담수의 영향을 강하게 받는 상류 정점에서는 해수종 규조류가 염분충격으로 생리활성을 잃어 최대 75 % 사멸율을 기록하였다. 2월 대조기 조사에서는 상대적으로 형광값이 높은 정점에서 pH가 높게 나타났고, 이는 높은 밀도로 우점한 규조류의 광합성 작용으로 $CO_2$가 다량 흡수되어 pH 상승효과를 가져온 것으로 판단되었다. 또한 2월 현장식물플랑크톤 군집을 농축하여 저염분 환경에서 생물농도구배에 따른 pH 변화를 파악한 결과, 염분충격에 의해 사멸한 식물플랑크톤의 영향으로 광합성 활성도의 감소를 가져왔고, 우점 규조류의 사멸로 인해 박테리아가 현저하게 증식하였다. 그 결과 박테리아가 규조류를 생분해하는 과정에서 $CO_2$가 발생하여 pH 의 감소를 유발하였다. 결과적으로 섬진강하구역에서는 염분 구배에 따른 생물의 광합성 활성도의 차이와 생물사멸이 뚜렷하게 관찰되었고, 이는 pH의 증감을 유발하는 중요한 인자로 파악되었다.

• 농업과학연구
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• 제15권1호
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• pp.36-46
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• 1988

본(本) 실험(實驗)은 1/2,000a Wagner pot에 12개(個) 대두(大豆) 품종(品種)을 재배(栽培)하면서 관수(灌水)와 개화후(開花後) 30일간(日間)의 무관수처리(無灌水處理)에 따른 생육(生育) 및 수량(收量)을 품종별(品種別)로 비교(比較)하였으며 6개(個) 대두품종(大豆品種)을 1/2,000a Wagner pot에 재배(栽培)하여 개화기(開花期)에 대기습도(大氣濕度) 80, 70, 60, 50 및 40%에서의 광합성속도(光合成速度)의 품종간(品種間) 차이(差異)를 조사(調査)하였는데 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 모든 품종(品種)의 성숙일수(成熟日數)는 무관수처리(無灌水處理)에 의하여 단축(短縮)되었는데 그 정도(程度)는 품종(品種)에 따라서 상이(相異)하여 팔달(八達)콩, 단엽(短葉)콩 및 은대두(銀大豆)는 2일간(日間) 장백(長白)콩은 7일(日) 그리고 다마호마레는 8일간(日間)이나 단축(短縮)되었다. 2. 간장(桿長), 경직경(莖直徑), 주경절수(主莖節數), 분가수(分柯數) 및 분가절수(分柯節數)등은 모든 품종(品種)이 건조처리(乾燥處理)에 의하여 감소(減少)하였는데 특(特)히 분가수(分柯數)와 분가절수(分柯節數)는 무관수처리(無灌水處理)의 영향(影響)이 현저하였다. 3. 주당협수(株當莢數)와 완전협수(完全莢數)는 무관수처리(無灌水處理)에 의하여 현저히 감소(減少)하였는데 반(反)하여 불완전협수(不完全莢數)는 증가(增加)하는 경향(碩向)이었으며 관수처리(灌水處理)에 대(對)한 무관수처리(無灌水處理)의 주당협수(株當莢數)는 전체품종(全體品種) 평균(平均)이 58.0% 그리고 완전협수(完全莢數)는 46.6%이었다. 4. 주당입중(株當粒重)은 모든 품종(品種)이 무관수처리(無灌水處理)에 의하여 크게 감소(減少)하여 전체품종(全體品種) 평균(平均)이 관수처리(灌水處理)의 35.9%에 불과(不過)하였는데 팔달(八達)콩은 무관수처리(無灌水處理)의 영향(影響)이 가장 적었고 다마호마레와 장백(長白)콩은 무관수처리(無灌水處理)의 영향(影響)이 현저하였다. 5. 대기습도(大氣濕度)에 따른 광합성속도(光合成速度)는 습도(濕度) 및 품종간(品種間)에 차이(差異)가 나타났으며 품종별(品種別) 최고(最高) 광합성치(光合成値)에 대(對)한 대기습도(大氣濕度) 40%에서의 광합성속도(光合成速度)의 비율(比率)은 팔달(八達)콩이 97.2%, 단엽(短棄)콩이 96.4%이었고 백운(白雲)콩은 88.8%이었다. 6. 대기습도(大氣濕度) 40%에서의 광합성속도(光合成速度)와 증산(蒸散) 및 뿌리의 호흡속도간(呼吸速度間)에는 높은 정상관관계(正相關關係)가 인정(認定)되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제5권2호
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• pp.65-74
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• 1972

IR667의 낮은 등숙률요인(登熟率要因)을 밝히고자 재식밀도(栽植密度)와 질소수준(窒素水準)만을 달리하여 $5m^2$시멘트 pot IR667-수원(水原) 214와 진흥(振興)을 재배(栽培)하여 등숙구조(登熟構造)와 이의 생리적(生理的) 기능(機能)을 비교검토(比較檢討)하여 다음 결과(結果)를 얻었다. 1. IR667의 등숙률(登熟率)은 64로 진흥(振興)의 85보다 훨씬 낮으나 수량(收量)은 IR667이 790kg/10a로 진흥(振興)의 760kg보다 높았다. 2. 출수후(出穗後) 10일(日)의 NAR당(當) 등숙립수(登熟粒數)가 IR667은 6,490으로 진흥(振興)의 6,360보다 약간커서 IR667의 천립중(千粒重)은 29.9로 진흥(振興)의 31.2보다 적으며 NAR당(當) 총립수(總粒數)는 IR667이 10,530으로 진흥(振興)의 7,290보다 훨씬 높아 이것이 IR667의 등숙률(登熟率)이 낮은 요인(要因)이었다. 3. 투광상수(透光常數)는 IR667이 0.115로 진흥(振興)의 0.200보다 적어서 IR667이 보다 큰 등숙구조(登熟構造)를 갖게되는 장점(長點)을 보였다. 4. LAI 증가(增加)에 따른 LAI당(當) 입수(粒數)의 감소율(減少率)은 두 품종(品種)이 같았다. 5. 기초생산속도(基礎生産速度)(CGR)가 최고치(最高値)인 감계엽면적지수(監界葉面積指數)(critical leaf area index)는 IR667은 6.5이고 진흥(振興)은 5.2이며 5.2이하(以下)에서 진흥(振興)의 NAR이 IR667 보다 크다. 6. 최고수량(最高收量)을 얻을수 있는 출수기(出穗期) 최적엽면적지수(最適葉面積指數)(optimum leaf area index)는 IR667이 7.4로 진흥(振興)의 6.2보다 컸다. 출수기(出穗期) 평균엽면적지수(平均葉面積指數)는 IR667이 6.2 진흥(振興)이 4.7로 최적엽면적지수(最適葉面積指數)에 미달(未達)일 뿐 아니라 감계엽면적지수(監界葉面積指數)보다도 적었다. 7. 출당후(出糖後) 20일간(日間) LAI의 감소율(減少率)은 IR667이 크나 광합성량(光合成量)의 감소율(減少率)은 진흥(振興)이 컷다. 8. LAI가 클수록 NAR이 감소(減少)하는데 그 감소율(減少率)은 등숙(登熟)이 진행(進行)됨에 따라 진흥(振興)에서는 감소(減少)하나 IR677에서는 증가(增加) 함은 저온(低溫)에 의(依)한 광합성능(光合成能)의 저하(低下)와 호흡소모(呼吸消耗)에 기인(基因)하며 등숙적온(登熟適溫)이 IR667에서 높다는 것을 의미(意味)한다. 9. 수량(收量)-등숙률곡선(登熟率曲線)은 IR677이 진흥(振興)보다 등숙(登熟)이 수량(收量)에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났고 이는 등숙환경(특히 기온)이 IR667에 부적(不適)한 때문으로 등숙환경(登熟環境)개선은 IR667의 최대 증수요인임을 보였다.

• 환경생물
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• 제38권3호
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• pp.404-415
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• 2020

감태(Ecklonia cava)는 다년생 대형갈조류로써 활용성이 매우 높은 것으로 알려졌다. 이 연구는 감태의 대량 생산을 위한 실내 배양 조건 확립을 위해서 계절과 질소원 종류에 따른 감태 포자체의 생장과 생화학적 반응을 조사하였다. 제주도 서귀포 해역에 생육하는 감태를 계절별로 채집하여 계절별 수온조건(봄 17℃, 여름 25℃, 가을 21℃와 겨울 15℃)과 4가지 영양염 조건[대조구(control), 100 μM NH₄⁺를 넣은 실험구(NH), 100 μM NO₃^-를 추가한 실험구(NO), 50 μM NH₄⁺와 50 μM NO₃^-를 함께 넣은 실험구(NHNO)]에서 배양하여 엽체의 생체량과 면적 변화에 따른 생장률, 질산환원효소 활성도와 광합성 색소 함량을 조사하였다. 감태의 생장은 뚜렷한 계절 변화를 나타냈고, 무게와 면적과의 상관성은 계절별로 차이를 보였다. 무게와 면적의 일일생장률은 겨울에 최고 값(5.8±0.5와 6.6±0.5% day^-1)을 보였고, 여름에 최저 값(2.2±0.2와 3.0±0.3% day^-1)을 나타냈다. 엽체의 일일생장률은 NH와 NO 실험구에서 가장 높았으며 NHNO 실험구에서 중간 값 그리고 대조구에서 가장 낮은 값을 보였다. 감태의 질산환원 효소 활성도는 계절적으로 유의한 차이를 나타났으며, 대조구에서 가장 높고(1.32±0.10 μmol NO₂^- g^-1 dry weight h^-1), NH 실험구에서 가장 낮았다(0.25±0.02 μmol NO₂^- g^-1 dry weight h^-1). 엽체 내 광합성 색소의 함량은 대조구에서 가장 낮고 NHNO 실험구에서 가장 높았다. 본 연구결과는 감태 배양을 위한 배양액을 제작 시, 단일 종류의 질소원으로 제작하는 것이 생장률을 향상시킨다는 것을 보여주었으며, 실내배양에 따른 최적 질소원 종류를 결정하는 데 중요한 기초자료를 제공할 것이다.