연도별 연구과제 108 페이지첫페이지로 이동

개구리밥은 생장 속도가 타 종에 비해 월등히 빠르고 전 세계에서 분포하는 수중식물이다. 이들은 겨울철에 ‘잠아(turion)’라고 불리는 독특한 휴면 구조를 형성하는데, 잠아 형성시에 다음 생육을 위한 녹말을 축적한다. 개구리밥의 빠른 성장과 잠아 형성의 메커니즘을 이용해 배양액의 조성에 따라 잠아 형성시 녹말 축적량과 광합성 색소량에 차이가 생길 것이라고 가정했다. 그 결과 엽상체 내부에는 배양액의 조성에 따라 녹말량, 색소량에서 각자 다른 경향을 보였지만, 잠아에 축적되는 녹말의 양은 일정했다. 따라서 잠아 내 녹말량을 유 전적으로 변화시킬 수 있다면 옥수수와 같은 다량의 녹말을 저장하는 식물과 비교하여 개구리밥이 가진 빠른 생장이 장점이 되어 그 독특함을 알리는 계기가 될 것이다.

▪ 주제어: 개구리밥, 잠아구조, 녹말, 광합성 색소, 옥수수

2016년, 밀웜이 스티로폼을 분해하는 것이 밝혀진 뒤, 플라스틱의 친환경적인 분해에 대한 관심도가 높아지고 있다. 본 논문은 Curculio Sikkimensis(꿀꿀이 바구미)의 비닐, 미세플라스틱의 분해 가능성에 대해 연구하였다. 육안관찰, Microplate reader을 이용해 비닐의 물리적 분해를 확인하고 HPLC를 통해 비닐의 화학적 분해를 확인하였다. 또한 주사전자현미경을 이용해 미세플라스틱의 표면 변화를 관찰하였다. 연구를 통하여 Curculio Sikkimensis을 통한 친환경적인 비닐 분해 가능성을 확인할 수 있었기에 활발한 후속연구가 기대된다.

▪ 주제어: Curculio Sikkimensis (꿀꿀이 바구미), 분해, 미세 플라스틱, 비닐

본 연구를 통해 발광 효소 루시페린의 최적 활성 조건 및 발광 미생물인 Aliivibrio Fischeri를 이용해 개발 도상국에서 사용 가능한 광원 제작 적정기술에 관해 탐구하였다. 루시페린의 최적 활성 조건의 경우에는 온도, pH, 조효소에 따른 효과를 살펴보았으며, 활성도를 판단하기 위해 콜로니 생장 여부와 발광을 측정하였다. 한편, 휴대용 광원 제작을 위해 알긴산 나트륨이 염화 칼슘과 함께 막을 형성할 수 있다는 특성을 활용하였다. 이는 해양 미생물인 A.Fischeri가 육지에서도 오랫동안 생존을 지속할 수 있는 환경을 조성해줄 수 있으며 알긴산 나트륨 막의 생분해성 특성을 활용하여, 친환경적인 광원을 제작할 수 있다는 의의가 있다. 이에 더해 Aliivibrio Fischeri에서 발생하는 빛을 효과적으로 이용할 수 있는 여러 가지 구조를 고안해 프로토타입을 제작하였다.

▪ 주제어: Aliivibrio Fischeri, 알긴산 나트륨, 휴대용 광원, 루시페린, 적정기술

최근 녹조 현상이 세계적으로 큰 문제가 되고 있다. 녹조 현상은 여러 방면에서 문제를 일으키기에 많은 국가들은 녹조를 제거하기 위하여 많은 방법들을 사용하고 있다. 그 중 대중적으로 사용되는 것이 과산화수 소를 이용하는 것과 황토를 뿌리는 등의 방법들이 있다. 하지만 이들은 모두 역효과를 일으키며, 여러 가지 단점이 존재한다.
녹조는 부영양화된 물에서 자라기에, 박테리아를 이용하여 부영양화된 물을 원래 상태로 만들어 녹조를 제거하는 방식에 대하여 연구하고자 한다. 본 연구에서는 과산화수소를 통한 녹조 제거와 박테리아를 통한 녹조 제거에 대하여 알아보고, 시간이 지난 후 어떤 방법이 녹조 재발 확률이 낮은지에 대하여 알아보고자 하였다. 또한 온도에 따른 박테리아의 녹조 제거 효율을 측정하여 녹조 제거를 위한 최적의 온도를 찾고자 하였다.

▪ 주제어: 녹조 제거, 남세균, Pseudomonas putida, 탈질화 작용, Chlorophyll a

파인애플, 파파야와 같은 열대 과일은 대부분 각각의 단백질 분해 효소를 가져 부패를 억제하는 특성을 보인다. 본 연구에서는 이온 교환 크로마토그래피 기법에 기반을 둔 bromelain의 간이 추출법을 고안하였으며, NaCl 400mM에서 최대로 추출됨을 확인하였다. 이후 단백질 분해 효소의 특성을 고려한 bromelain과 papain의 생과일 보존제로서의 활용을 위하여, 다른 비율로 두 효소를 배합하여 포도에 골고루 바른 뒤 시간에 따른 포 도의 부패를 측정, 비교하였다. 그러나 포도에 곰팡이가 균일하게 발생하지 않았다는 점과 실험군 간에 뚜렷한 차이가 발생하지 않았다는 점으로 미루어 보아 실험이 적절한 환경에서 진행되지 않았다고 판단, 생과일 보존제로서의 활용 확인은 차후에 e.coli 을 이용한 실험으로 대체하고자 한다.

▪ 주제어: 단백질 분해효소, 추출, 정제, Ion-exchange chromatography, antibiotic

최근 대기오염으로 인한 호흡기 질환 문제가 심각한 가운데, 이끼의 미세먼지 흡착 능력을 확인하고 환경요인에 따른 흡착률을 비교하기 위한 연구를 설계하였다. 3종의 이끼와 1종의 공기정화식물을 각각 흡착하여 시간대별 미세먼지 흡착량을 비교함을 통해 이끼의 미세먼지 흡착 능력을 확인하였다. 그 결과 비단이끼, 서리이끼, 스칸디아 모스, 공기정화식물 중 서리이끼의 미세먼지 흡착 능력이 가장 우수하다는 결과를 얻을 수 있었다.

▪ 주제어: 이끼, 공기정화, 이끼의 미세먼지 흡착, 대기 정화, 대기오염물질

생명공학 분야 중에서 식물생명공학은 미생물, 동물 생명공학과 더불어 그 중요성이 인정되어지고 있는 부분으로 식물 내 유용유전자들을 활용하여 다양한 우수 유용 형질을 가진 작물체 개발은 인류를 위해 필요로 하는 중요한 일이다. 특히 최근 큰 이슈가 되고 있는 유전자 편집기술(CRISPR-Cas9)은 원하는 유전자를 돌연변이로 만들어 유용한 표현형을 얻을 수 있는 기술로 기존의 유전자 조작에 비해 정확도와 안전성 면에서 인정받고 있다. 이를 이용하여 애기장대의 개화억제 유전자 LHP1 유전자를 편집하여 개화가 정상보다 빠르게 일어나는 돌연변이체 개발을 자문을 받아 수행하였다.

▪ 주제어: 유전자 편집(CRISPR-Cas9), 돌연변이 식물체, 재조합 DNA, 형질전환

식물의 형질전환체를 만듦으로써 우리에게 필요한 형질이 발현되게 할 수도 있고 고부가 효소나 단백질을 추출할 수도 있는 등, 다양한 곳에 활용할 수 있다. 우리는 모델 식물인 애기장대를 이용하여 개화 유전자(ft2)를 과발현시켜 개화시기의 차이가 나타나는 유전자 재조합 식물을 만들어 보았다. pDONR plasmid를 사용한 GATEWAY system을 통해 애기장대의 개화 유전자를 과발현하게 할 벡터를 만들었고, 아그로박테리움법을 사용하여 애기장대 꽃에 감염을 통한 유전자 도입을 시켰다. 이후 애기장대의 씨를 받아 카나마이신 항생 배지에 키워 뿌리가 유도되는 싹을 골라내어 이를 키워 개화시기가 앞당겨지는지 확인하여 개화유전자가 과발현 되었는지 확인하였다.

▪ 주제어: FT2 개화 유전자, 유전자 과발현, 재조합 DNA(GATEWAY system), 형질전환, 유전자 재조합 식물체

인구의 급격한 증가로 인해 식품에 대한 수요가 급증하는데 비해, 기후변화로 인해 농업 생산성이 저 하되고 경작 가능한 토지가 줄어드는 등 농작물 생산성도 줄어들고 있으며 농작물 재배의 효율성을 높 일 명확한 대책 또한 불분명하다. 이에 따라 친환경적이고 지속 가능한 농업 방법의 필요성이 대두되 고 있다. 본 연구에서는 400Hz의 소리자극에 지속적인 노출 상태로 자란 애기장대에서 식물의 광합성 과 연관된 psb A, psa A, PETE1, FNR1, atpA 유전자와 잎의 생장과 연관된 AVP1, EXP10, GA20OX1, GRF5, SAUR19 유전자의 발현량을 소리자극 없이 자란 애기장대에서 각각의 유전자 발현량과 비교하 여 소리 자극이 애기장대의 광합성 및 잎의 생장에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 그 결과 GA20OX1, GRF5, SAUR19, psaA, PETE1은 소리 자극을 가하지 않은 대조군에서 발현량이 더 컸으며, FNR1과 atpA는 400Hz 소리 자극을 가한 실험군에서 발현량이 더 컸다. 조사한 10종의 유전자는 본 연 구에서 확인하지 않은 다른 수많은 유전자들과 복합적으로 작용하여 식물의 생장에 기여하는 바, 단일 유전자 발현의 결과만으로 소리의 영향을 성급히 결론내리는 것은 어려우나. GRF5는 대조군에서 상대 적으로 과량으로 발현되어 대조군의 탄소 고정 능력을 향상하고 FNR1은 실험군의 강한 빛 스트레스에 대한 광보호 능력을 향상하여 서로 대조군과 실험군에 상반되는 영향을 끼칠 것으로 예상되는 바, 본 연구를 바탕으로 좀 더 깊이있는 연구가 요구된다.

▪ 주제어: 애기장대, 소리 자극, RT-PCR, 유전자 발현량

본 연구에서는 관상용으로 수입된 외래종 중 독성식물들이 의학적으로 사용될 가능성을 제시하며, 이에 따른 독성식물들의 향균 효과를 실험하였다. 마리안느, 크로톤, 바나나크로톤의 잎을 추출해 가루로 빻고 50%, 30% 에탄올 100ml를 통해 지용성 물질에 대한 추출물과 100ml의 증류수를 60도, 80도로 가열해 수용성 물질에 대한 추출물을 각각 만들고, 이를 원심분리한 후 나타나는 펠렛에 멸균수를 넣어 농축한 용액을 제조한 후 추출물과 농축액을 이용해 항균효과를 테스트한 결과, 대장균의 성장 부진으로 인해 일부 샘플들의 결과를 정확히 알아볼 순 없지만 향균성은 존재하지 않아 보인다.

▪ 주제어: 독성식물, 추출, 대장균, 항균성

식물 성숙 호르몬 에틸렌은 과일의 성숙과 노화를 촉진한다. 상품으로서의 과일은 에틸렌에 노출되어 숙성될 경우 상품 가치가 저하 될 수 있으므로 에틸렌 농도를 낮게 유지하는 것은 과일의 저장 및 운송에 있어서 중요한 과제이다. 과일의 배치와 밀집도에 따른 에틸렌 농도와 숙성도를 경도 변화로 알아봄으로써 과일의 상품 가치가 보존되면서도 많은 양을 운송할 수 있는 최대 효율의 과일의 밀집도를 탐색하였다. 이를 위해 사과와 바나나를 이용하여 단일 포장 단위에 운송 과일 수를 변화시켰을 때 발생하는 시간당 에틸렌 기체 농도 변화와 이에 따른 과일의 숙성을 알아보는 실험을 하였고, 실험 데이터를 바탕으로 수식을 도출하였으며, 관련된 변인을 종합적으로 고려하여 최적 모델을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 과일 운송에 최적화된 운송 모델은 다양한 과일의 장거리 운송에 적용될 수 있을 것이다.

파프리카 역병균은 파프리카 역병의 병원체로 파프리카, 고추, 토마토등의 재배에 악영향을 미치고 있다. 이를 억제하기 위해서 다양한 농약 등이 이용되고 있으며, 토양과 수질에 녹아들어 환경오염을 야기한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 친환경적인 방법으로 역병을 억제하는 방법이 필요하다. 본연구에서는 파프리카의 재배에 피해를 주는 파프리카 역병균을 저해시키기 위해서 토양에서 분리한 세균을 이용하여 친환경 억제 연구를 시작하게 되었다. 다양한 환경의 토양을 희석하여 파프리카 역병균가 배양을 하였고 억제효능이 있는 세균을 순수분리하였다. 순수분리한 세균을 대치배양을 통해 억제효능을 확인하였고 총 3종의 세균을 16s rRNA분석을 통해 동정하였다. 이후 재배가 쉬운 고추에 적용하여 억제효능을 확인하였다.

▪ 주제어: 파프리카 역병균, 대치배양, 순수분리, 16s rRNA, 생물학적 방제