• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.40-44
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• 2003

Soil-borne infectious disease including Pythium aphanidermatum and Rhizoctonia solani causes severe damage to plants, such as cucumber. This soil-borne infectious disease was not controlled effectively by chemical pesticide. Since these diseases spread through the soil, chemical agents are usually ineffective. Instead, biological control, including antagonistic microbe can be used as a preferred control method. An efficient method was developed to select an antagonistic strain to be used as a biological control agent strain. In this new method, surface tension reduction potential of an isolate was included in the ‘decision factor’ in addition to the other factors, such as growth rate, and pathogen inhibition rate. Considering these 3 decision factors by a statistical method, an isolate from soil was selected and was identified as Bacillus sp. GB16. In the pot test, this strain showed the best performance among the isolated strains. The lowest disease incidence rate and fastest seed growth was observed when Bacillus sp. GB16 was used. Therefore this strain was considered as plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). The action of surface tension reducing component was deduced as the enhancement of wetting, spreading, and residing of antagonistic strain in the rhizosphere. This result showed that new selection method was significantly effective in selecting the best antagonistic strain for biological control of soil-borne infectious plant pathogen. The antifungal substances against P. aphanidermatum and R. solani were partially purified from the culture filtrates of Bacillus sp. GB16. In this study, lipopeptide possessing antifungal activity was isolated from Bacillus sp. GB16 cultures by various purification procedures and was identified as a surfactin-like lipopeptide based on the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR), high performance liquid chromatography mass spectroscopy (HPLC-MS), and quadrupole time-of-flight (Q-TOF) ESI-MS/MS data. The lipopeptide, named GB16-BS, completely inhibited the growth of Pythium aphanidermatum, Rhizoctonia solani, Penicillium sp., and Botrytis cineria at concentrations of 10 and 50 mg/L, respectively. A novel method to prevent the foaming and to provide oxygen was developed. During the production of surface active agent, such as lipopeptide (surfactin), large amount of foam was produced by aeration. This resulted in the carryover of cells to the outside of the fermentor, which leads to the significant loss of cells. Instead of using cell-toxic antifoaming agents, low amount of hydrogen peroxide was added. Catalase produced by cells converted hydrogen peroxide into oxygen and water. Also addition of corn oil as an oxygen vector as well as antifoaming agent was attempted. In addition, Ca-stearate, a metal soap, was added to enhance the antifoam activity of com oil. These methods could prevent the foaming significantly and maintained high dissolved oxygen in spite of lower aeration and agitation. Using these methods, high cell density, could be achieved with increased lipopeptide productivity. In conclusion to produce an effective biological control agent for soil-borne infectious disease, following strategies were attempted i) effective screening of antagonist by including surface tension as an important decision factor ii) identification of antifungal compound produced from the isolated strain iii) novel oxygenation by $H_2O_2-catalase$ with vegetable oil for antifungal lipopeptide production.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.563-566
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• 2000

키토산으로부터 키토산 올리고당을 생산하기 위한 유용 효소원을 개발하기 위해서 토양에서 4종의 미생물을 분리하였으며, 가장 높은 활성의 chitosanase를 생산하는 Bacillus sp. HSB-21 균주를 선정하였다. 분리균주로부터 생산된 chitosanase는 endo-type의 효소로 분자량이 약 21,000이었다. 최적 pH와 온도는 각각 5.5, $50^{\circ}C$이었으며, pH $3{\sim}8$ 범위와 $40^{\circ}C$까지 비교적 안정한 효소로 나타났다. 본 효소는 키토산을 분해하여 단당을 형성하지 않았으며 주로 $2{\sim}8$당을 포함하는 키토산 올리고당을 만들었다. 그러므로 본 효소는 고중합도 키토산 올리고당의 생산을 위한 응용 가능성이 큰 것으로 판단된다.

• 한국작물학회지
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• 제58권1호
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• pp.78-83
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• 2013

The excessive and indiscriminate use of chemical fertilizers in the past has brought serious soil and other environmental problems so alternatives over this agrochemical are being searched. Our study focuses on the effects of expanded rice hull inoculated with selected beneficial microorganisms on growth (through agronomic characters), yield and yield components, and grain quality indices of rice. Results showed that favorable effects of different expanded rice hull preparations were not readily apparent at vegetative stage and only treatments with supplemental chemical fertilizer application were comparable with the conventional practice. Expanded rice hull combined with 50% rate of chemical fertilizer exhibited a significantly higher yield (6,471 kg $ha^{-1}$) over conventional practice (5,719 kg $ha^{-1}$). Good milling quality indices were observed in treatments having 50% chemical fertilizers plus alternatives from expanded rice hull. Finally, we demonstrated that chemical fertilizer rate can potentially be reduced into 50% if combined with expanded rice hull, and show even better output than chemical fertilizer alone.

• 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.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권4호
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• pp.42-49
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• 2016

Step-drawdown pumping tests for identifying the improvement of groundwater well performance after rehabilitation treatments were conducted in three longstanding wells. Three selective mechanical treatment methods including power bubble, high-voltage electric pulse, and air surging were applied to these wells and the applicability of these methods to secure additional groundwater resources were evaluated quantitatively. Commonly, drawdown at final stage of stepdrawdown pumping tests after rehabilitation decreased by as much as 0.61~0.70 meters compared to those before rehabilitation. In addition, final specific drawdown values of three wells increased from 9% to 14% after rehabilitation. Formation loss coefficient and well loss coefficient decreased to 6.1% and 60.6%, respectively, indicating some clogging materials by precipitation/corrosion/microbe within pores of aquifer materials, gravel packs, and screens were effectively removed by applied methods. Decrease of formation loss coefficient was higher in the well applied by the power bubble method meanwhile high-voltage electric pulse method demonstrated the higher decrease of well loss coefficient. Additionally secured groundwater amounts after rehabilitation ranged from 23.3 to 32.1 m³/day, which account for 8~16% of initially developed pumping rates of the wells. From the results of this study, the effective selection of rehabilitation treatments considering aquifer characteristics are expected to contribute to secure groundwater resources for irrigation as well as to plan systematic management program for groundwater resources in rural area.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권9호
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• pp.85-95
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• 2012

유기산 재료를 이용한 지반 개량은 미생물을 배양하여 지반의 고결화로 인해 친환경적으로 지반의 강도를 증대시키는 방법으로 다양한 토질 성상에 대해 유기산 재료를 혼합 후 미생물 증식으로 강도 증대효과를 규명한 바가 있으나, 현재까지 현장 적용성을 평가한 바가 없다. 본 논문에서는 유기산재료를 이용하여 지반의 미생물 증식으로 인한 지반 고결화에 대해 연구를 실시하였으며, 이를 위해 재령 56일까지 동평판재하시험, 동적콘관입시험, 들밀도시험, SEM-EDS분석을 통해 지반강도의 변화에 대해 규명하였다. 시험 결과, 유기산 재료를 첨가한 지반의 강도와 강성은 증가하는 경향을 나타냈으며, SEM-EDS로부터 탄산칼슘의 증가를 규명할 수 있었다. 향후 유기산 재료를 활용한 친환경적인 지반개량 공법의 지속적인 연구와 관심이 필요하다고 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권2호
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• pp.99-112
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• 2020

유류 오염 토양을 환경친화적으로 정화하는 방법으로 식물과 근권미생물 사이의 생태적 상승작용(synergism)에 기반을 둔 rhizoremediation이 큰 주목을 받고 있다. 전지구적 문제인 기후변화에 대응하기 위해서는 오염 토양을 정화하는 과정에서 온실가스 배출량을 최소화할 수 있는 기후변화 대응 정화기술이 도입될 필요가 있다. 기후변화 대응 rhizoremediation 기술에서, 오염정화효율과 non-CO₂ 온실 가스 배출량에 영향을 미치는 주요인자는 오염물질 특성 및 토양의 물리화학적 특성 뿐 아니라, 식물-미생물 상호작용, 미생물 활성, 그리고 첨가제 및 강화제 첨가 여부로 구분할 수 있다. 본 총설에서는 유류 오염토양을 정화하기 위한 rhizoremediation 기술 개발 동향을 정리하고, 기후변화 대응 rhizoremediation 기술 개발 방향에 대해 고찰하였다.

• 식물병연구
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• 제26권4호
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• pp.202-209
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• 2020

유기농업은 지속가능한 농업을 위해서 필요하며, 생물 다양성 유지를 위해 필수적인 경작 방법으로 전 세계적으로 성장하고 있는 농업 분야 중 하나이다. 유기농업은 인류의 건강과 환경에 유해한 영향을 끼질 수 있는 화학적 제재의 사용을 줄이고, 친환경적 동·식물성 비료, 식물 추출물, 미생물 제재 등이 사용되기 때문에 소비자에게 안전한 농산물을 제공할 수 있다. 노지 고추를 대상으로 3년간 유기농업 환경과 관행농업 환경에서 주요 병해 발생과 토양 미생물상의 조사하였다. 토양 미생물상의 차이는 차세대 염기서열 분석 기법을 활용하여 조사하였으며, 유기농업에 사용되는 제제의 종류에 따라 토양 미생물상이 다르게 형성되었다. 바이러스, 탄저병에 대해서는 관행농업에서의 병 발생률이 낮았으나, 청고병은 미생물 제재 사용에 의해 병 발생률이 낮게 나타났다. 미생물 제재를 사용한 토양에서 투입된 미생물이 토양 미생물에서 검출되었으며, 이는 미생물이 실제 토양에 정착했음을 시사한다.

• 원예과학기술지
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• 제32권6호
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• pp.879-886
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• 2014

가축분뇨액비의 토양전염성 잔디병해들의 억제능력을 알아보고자 군위, 논산, 무안, 여주, 이천, 익산, 합천, 횡성 등 8개 지역의 가축분뇨액비생산시설에서 생산된 액비를 이용하여 기내에서 수행하였다. 가축분뇨액비와 병원균주들과의 대치배양을 통해 총 110종의 길항미생물을 선발하였으며, 각 병원균주별로 길항능력이 우수한 한 종씩을 선발하였다. 선발된 각각의 미생물은 16s rRNA 서열분석을 통해 brown patch에 길항력을 보인 ICIIIB60은 Alcaligenes sp., large patch에 길항력을 나타낸 GWIV70은 Bacillus licheniformis Ab2, dollar spot에 길항력을 보인 ISSH20은 B. subtilis C7-3으로 동정되었다. 이들의 최적배양조건은 NB 배지(ICIIIB60)와 TSB 배지(GWIV70, ISSH20)에서 온도는 $29.5^{\circ}C-31.4^{\circ}C$의 범위에서, pH는 6.5-7.3의 범위에서 잘 자라는 것으로 확인되었다. 또한 각 균주를 5종의 살균제와 혼용한 결과, ICIIIB60 균주는 테부코나졸 제제, GWIV70와 ISSH20 균주는 토클로포스메틸 제제에서 생존율이 높아 혼용처리가 가능할 것으로 판단되었다. 이러한 결과를 통해 가축분뇨액비는 비료로서의 역할뿐만이 아니라 잔디 병해를 줄일 수 있는 친환경적인 소재로 이용이 가능함을 확인하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권1호
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• pp.62-66
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• 2000

도라지 재배지의 토양 화학성과 미생물상을 진주 6, 김해 7, 고성 3, 함안 6, 거창 4개소, 강원도 홍천 6개소 등 32개소를 대상으로 97년부터 98년까지 조사한 결과는 다음과 같다. 발병율은 함안, 홍천지역이 각각 56.8, 52.5%로 높게 나타났고 고성, 진주지역이 30.0, 32.2%로 낮게 나타났다. 정상근과 장해근 표토의 K, EC 및 $NH_4-N$ 함량은 장해토양이 정상토양 보다 높고 Mn함량은 낮게 나타나 유의성이 인정되었다. 뿌리의 CaO함량과 수량과는 $Y=20505X-367.9(R^2=0.129^{\ast})$의 정의상관이 있었고 정상근은 장해근에 비해 Fe, Zn 함량이 높은 반면 T-N, $P_2O_5$, $K_2O$ 함량은 낮은 경향을 나타내어 과다양분 흡수에 의한 도라지 근의 병발생 조건이 증가된 것으로 판단되었다. 정상재배지의 토양 세균, 방선균 및 세균/사상군 수치는 장해지보다 높은 반면 사상균의 밀도는 낮았다.