• 제목/요약/키워드: $CO_2$-fixation

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중엽세포의 체적 및 표면적과 콩잎의 광합성 능력간 관계 (Leaf Photosynthesis as Influenced by Mesophyll Cell Volume and Surface Area in Chamber-Grown Soybean (Glycine max) Leaves)

  • Jin Il, Yun;S. Elwynn, Taylor
    • 한국작물학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.353-359
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    • 1988
  • 두께가 서로 다른 $C_3$ 식물의 잎은 단위엽면적당 광합성 능력에 있어서도 차이가 나는 바 잎의 내부구조와 기체교환 사이의 관계를 바탕으로 그 원인을 구명하였다. 광합성의 2대 제한요인으로 기체확산과 생화학적 과정의 상대적인 중요도를 결정하기 위해 중엽세포의 표면은 기체확산 저항의, 그리고 세포의 체적은 탄소고정 능력의 지표로 가정하였다. 즉 세포의 표면적이 증가하면 이산화탄소의 액상확산 저항이 감소하며 체적이 증대되면 carboxylation, oxygenation, 그리고 dark respiration 반응속도가 증가한다고 간주하였다. 이러한 개념을 함축하는 광합성 모형을 작성하고 이 가설의 검증을 위해 대두 품종 Amsoy잎을 이용한 실험을 수행하였다. 생장조절실내에서 200, 400, 600$\mu$mol photons m$^{-2}$ s$^{-1}$ PAR을 공급하여 서로 다른 두께의 잎을 준비하였으며 제3 및 4본엽에 대해 1,000 $\mu$mol photons m$^{-2}$ s$^{-1}$ PAR 및 28 기온 환경하에서 이산화탄소 흡수속도를 측정한 결과 세포의 체적과 표면적의 영향을 동시에 고려한 광합성 모형이 세포 표면적만을 고려한 경우 보다 실측치에 가까운 예측치를 산출하였다. 이로 미루어 세포의 표면적과 체적은 잎의 두께 및 그에 따른 광합성 능력의 예측에 적절한 변수로 간주된다.

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분홍색 색소를 형성하는 methylotrophic acteria(PPFMs): 최근 경향소개 (Pink Pigmented Facultative Methylotrophic Bacteria(PPFMs): Introduction to Current Concepts)

  • ;사동민;김재정
    • 한국토양비료학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.266-287
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    • 2004
  • 식물체에 해를 끼치지 않고 식물체와 공생하는 박테리아는 식물의 생장을 촉진 시키며 친환경적 식물 보호제 역할을 함으로서 높은 관심을 받아왔다. Methylobacterium spp.로 분리된 분홍색 색소를 형성하는 methylotrophic bacteria (PPFMS)는 식물의 잎 표면에 서식한다. 거의 모든 식물체의 잎에는 PPFMS를 가지고있으며, Methylobacterium의 특별한 특성을 가진 이들은 탄소와 에너지원으로 잎의 methanol를 이용한다. 비록 이들 박테리아들은 잘 알려 지지 않았지만. 그들은 식물 대사 작용에 영향을 주면서 함께 진화되어 왔다. 이 주장은 다음의 예로 보인 관찰로서 뒷받침 한다. (1) PPFMS는 씨 안에서 발견되고 (2) PPFMS는 자주 무균 세포 배양에서 발견되고 (3) 적은 수의 PPFMS를 지닌 종자는 낮은 발아율을 보였고, (4) 감소된 PPFMS를 가진 식물들은 낮은 줄기/뿌리 비율을 보이고, (5) 콩깍지 형성 시기에 콩잎에 PPFMS의 엽면처리는 종자 수와 생산량을 높이며, (6) 우산이끼를 배양하는데 있어서 PPFM에 의해 생성된 비타민 Rl2는 우산이끼의 생장을 위해 필요하고 (7) 벼에 있어서 Rhizoctonia solani에 인해 나타나는 엽초마름병의 발병률은 PPFMS를 처리한 벼에서 억제되거나 감소되었고, 그리고 (8) PPFM의 종은 기공과 엽록소의 농도, malic acid의 함량을 증가시켜 식물의 광합성 능을 증가시켰다. Methylobacterium spp.은 식물체의 잔사를 이용하거나 식물체에 유용한 대사산물을 생산함으로써 식물의 신진대사에 관여하는 것으로 알려진 공생자이다. 박테리아와 식물체간의 이로운 상호작용에 관해 알려진 많은 보고서들이 있다. 식물체의 수분장애 완화, 광합성호르몬 생산, 그리고 질소고정과 같은 식물의 생장을 촉진시키는 박테리아 종과 같은 선발은 성공적으로 분리 해낼 수 있었고, 작물생산에 있어서 이 같은 미생물의 처리는 생산력을 증가시킬 것이다.

호염기성 미세조류 Arthrospira platensis의 폐수처리 적용을 위한 종특이성 평가 (Species Specificity Evaluation for Wastewater Treatment Application of Alkaliphilic Microalgae Arthrospira platensis)

  • 이수현;허재희;황선진
    • 한국물환경학회지
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    • 제38권6호
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    • pp.282-291
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    • 2022
  • Since the efficiency of wastewater treatment using microalgae differs depending on the metabolic characteristics of the species, it is important to understand the characteristics of target algae prior to the application in wastewater treatment. In this study, for the application of Arthrospira platensis to wastewater treatment, which is a filamentous alkaliphilic cyanobacteria, basic species specificity was identified and the possibility of application to wastewater treatment was investigated. As a result of the species specificity investigation, the specific growth rate between pH 7.0 and 11.0 showed the highest value near pH 9 at 0.25/day. The reason for the relatively low growth(0.08/day) at pH 11 was thought to be the CA(carbonic anhydrase) enzyme that is involved in carbon fixation during photosynthesis has the highest activity at pH 8.0 to 9.0, and at pH 11, CA activity was relatively low. In addition, A. platensis showed optimal growth at 400 PPFD(photosynthetic photon flux density) and 30℃, and this means that cyanobacteria such as A. platensis have a larger number of PS-I(photosystem I) than that of PS-II(photosystem II). It was speculated that it was because higher light intensity and temperature were required to sufficiently generate electrons to transfer to PS-I. Regarding the applicability of A. platensis, it was suggested that if a system using the synergistic effect of co-culture of A. platensis and bacteria was developed, a more efficient system would be possible. And different from single cocci, filamentous A. platensis expected to have a positive impact on harvesting, which is very important in the latter part of the wastewater treatment process.

The effects of Two Terpenoids, UA and ONA on Skin Barrier and Its Application

  • S. W. Lim;S. W. Jung;Kim, Bora;H. C. Ryoo;Lee, S. H.;S. K. Ahn
    • 대한화장품학회:학술대회논문집
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    • 대한화장품학회 2003년도 IFSCC Conference Proceeding Book II
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    • pp.108-109
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    • 2003
  • Ursolic acid (UA) and Oleanolic acid (ONA), known as urson, micromerol, prunol and malol, are pentacyclic triterpenoid compounds which naturally occur in a large number of vegetarian foods, medicinal herbs, and plants. They may occur in their free acid form or as aglycones for triterpenoid saponins, which are comprised of a triterpenoid aglycone, linked to one or more sugar moieties. Therefore UA and ON A are similar in pharmacological activity. Lately scientific research, which led to the identification of UA and ONA, revealed that several pharmacological effects, such as antitumor, hepatoprotective, anti-inflammatory, antimicrobial, and anti-hyperlipidemic could be attributed to UA and ONA. Here, we introduced the effects of UA and ONA on acute barrier disruption and normal epidermal permeability barrier function. To clarify the effects of UA and ONA on skin barrier recovery, both flank skin of 8-12 weeks hairless mice were topically treated with samples (2mg/ml) after tape stripping, then measured recovery rate using TEWL on hairless mice. The recovery rate increased in UA and ONA treated groups at 6h more than 20% compared to vehicle treated group (p <0.05). For verifying the effects of UA and ONA on normal epidermal barrier, hydration and TEWL were measured for 1 and 3 weeks after UA and ONA applications (2mg/ml per day). We also investigated the features of epidermis and dermis using electron microscopy (EM) and light microscopy (LM). Both samples increased hydration compared to Vehicle group from 1 week without TEWL alteration (p<0.005). EM examination using Ru04 and OsO4 fixation revealed that secretion and numbers of lamellar bodies and complete formation of lipid bilayers were most prominent (ONA$\geq$UA>Vehicle). LM finding showed that stratum corneum was slightly increased and especially epidermal thickening and flattening was observed (UA>ONA>Vehicle). Using Masson-trichrome and elastic fiber staining, we observed collagen thickening and elastic fiber increasing by UA and ONA treatments. In vitro results of collagen and elastin synthesis and elastase inhibitory experiments were also confirmed in vivo findings. This result suggested that the effects of UA and ONA related to not only skin barrier but also collagen and elastic fibers. Taken together, UA and ONA can be relevant candidates to improve barrier function and pertinent agents for cosmetic applications.

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Gold Immunolocalization of Rubisco and Rubisco Activase in Pyrenoid of Chlamydomonas reinhardtii

  • He, Pei-Min;Zhang, Da-Bing;Chen, Geng-Yun;Liu, Qi-Gen;Wu, Wei-Ning
    • ALGAE
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    • 제18권2호
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    • pp.121-127
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    • 2003
  • The pyrenoid ultrastructure and distribution of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) and Rubisco activase in the chloroplasts of Chlamydomonas reinhardtii was studied using the immunogold localization technology with electron microscopy. There were several tubular thylakoids invading in the pyrenoid matrix to form several spokewise channels. The connections between pyrenoid matrix and stroma of chloroplast were the partial of channels. The starch sheath surrounding the pyrenoid was separated into several parts by the connections in transection. Some thylakoids were packed together near the connections in one side of the pyrenoid. Those special structures might be used to transport substance between pyrenoid and stroma of chloroplasts. With the antibody raised against the large subunits of Rubsico from C. protothecoides, the result of the gold immunolocalization of Rubisco in Chlamydomonas reinhardtii showed most of the gold particles heavily labeled the pyrenoid matrix, as well as the starch sheath matrix, and very few in the stroma of chloroplasts. The gold particle density was 880.00 $\pm$ 164.32, 190.00 $\pm$ 152.39 and 9.60 $\pm$ 5.37 ${\mu}m^{-2}$ in pyrenoid matrix, starch sheath and stroma region of chloroplast respectively (background: 5.67 $\pm$ 1.53 ${\mu}m^{-2}$). 99.59% of the total Rubiscos was calculated to be concentrated in the pyrenoid matrix and starch sheath by spatial densities. The gold immunolocalization of Rubisco activase also showed that Rubisco activase was mainly concentrated in the periphery of the pyrenoid and the starch sheath (the density was as high as 229.69 $\pm$ 96.96 ${\mu}m^{-2}$). There were very few gold particles located in the stroma of chloroplasts. These results indicated that pyrenoid surface and starch sheath was the site for Rubisco activation and $CO_2$ fixation, which supported the suggestion that pyrenoids perform photosynthesis function.

우리나라 주변 바다의 산성화 현황과 영향 요인 분석 (A Review on Ocean Acidification and Factors Affecting It in Korean Waters)

  • 김태욱;김동선;박근하;고영호;모아라
    • 한국지구과학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.91-109
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    • 2022
  • 해양은 대기로 배출된 이산화탄소의 30% 가량을 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키는 역할을 하였으나, 이 때문에 해양의 pH와 탄산염 이온(CO32-)이 감소하는 해양산성화 현상을 겪고 있다. 본 논문에서는 황해 연안역의 신규 관측자료를 타 해역에서 획득된 기존 연구자료와 합쳐서 우리나라 주변 해역의 해양산성화 현황을 파악하고자 하였다. 우리나라 주변의 황해, 동해, 동중국해(남해 포함)는 대기 중 이산화탄소를 흡수하고 있으나, 외해 대부분의 해역에서 해양산성화의 지표인 아라고나이트 포화도가 1 이상인 것으로 나타났다. 남해 동부 연안역에서는 담수 공급으로 인한 희석과 성층 형성, 생물에 의한 유기물 생성과 분해가 표층과 저층의 계절적 해양산성화 변동에 큰 영향을 끼쳤다. 진해만은 빈산소화 현상, 광양만은 담수로 인한 희석으로 여름철 광범위한 해역에서 아라고나이트 포화도가 1 미만으로 감소하여, 탄산칼슘 패각(CaCO3 shell)을 가진 생물들에게 잠재적 위협이 될 것으로 보고되었다. 하지만 담수 유입이 많은 황해 연안역에서는 진해만과 광양만과 같이 뚜렷하고 광범위한 산성화는 발견되지 않았기 때문에, 연안역에서는 각 해역별 특성에 따라 해양산성화의 양상을 진단해야 할 필요가 있었다. 우리나라 동해 남서부 해역의 계절적 용승 현상 역시 해양산성화에 영향을 미칠 수 있다. 이런 계절적 요인과 더불어, 대기 중의 이산화탄소 및 산성물질이 해양으로 계속 유입되면서, 우리나라 바다의 아라고나이트 포화도가 지속적으로 감소할 것으로 예상된다. 따라서 해양산성화로부터 수산자원과 해양생태계를 보호하기 위해 향후 체계적인 해양산성화 모니터링을 강화해야 할 것이다.

벼 자포니카 및 통일형 품종의 광합성의 일중변화와 생리적 특성 (Physiological Characteristics and Diural Changes of Photosynthesis in Japonica and Tongil Type Rice)

  • 허훈;류경열;양덕조
    • 한국작물학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.237-244
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    • 1994
  • 우리나라에서 육성 보급하고 있는 대표품종으로 Japonica$\times$Japonica 교잡인 일반형 품종 2품종(추청벼, 화진벼)과 Indica$\times$Japonica 교잡인 통일형 품종 2품종(삼강벼, 칠성벼)을 공시하여 생육시기별로 6회에 걸쳐 광합성 및 호흡 특성과 아울러 광합성의 일중변화와 이와 관련한 특성등을 구명코자 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 분얼기 동화부위의 배분(엽신중비율)이 일반형 품종에 비하여 통일형품종에서 높은 특성을 보였다. 2. 생육시기별 광합성 능력은 출수기 이전인 8월 1일에서 가장 높았고 호흡에 대한 광합성 효율(Respiration/Photosynthesis)은 7월 25일에서 가장 높았으며 삼강벼와 추청에서 특이하였다. 3. 1일중의 광합성 곡선은 출수기에는 오전 11~12시(1991.8.12~14)에 peak를 보이는 정규곡선을 나타냈으며 출수 2주일 후(9.2~3)에는 동화량의 peak가 13~14시에 있었으며 통일형품종이 일반형 품종에 비하여 높았다. 4. 광합성과 호흡작용의 일중 전환시각은 전품종 공히 표준 일출시각보다 30~60분 늦은 시간에 $CO_2$ 고정이 시작되고 오후에는 표준일몰 시각보다 50~60분 빠른 시점에서 광합성에서 호흡작용으로 전환되는 양상을 보여 주었다. 5. 광합성과 엽록소함량 및 근의 생리적 활력과는대체로 정의 상관이 인정되나 엽의 암호흡은 일정한 경향이 없었다. 6. 통일형인 칠성벼와 삼강벼는 Japonica형인 추청벼나 화진벼에 비하여 수확지수가 현저히 높았다.

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Anabaena variabilis ATCC 29413 의 생장과 질소고정활성의 조절요인 (Factors Regulating the Nitrogen Fixation Activity and Growth of Anabaena variabilis ATCC 29413)

  • 송승달;한동훈
    • 미생물학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.391-396
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    • 1992
  • 광자가영양이며 질소고정는을 갖는 사상체의 남조 Anabaena variabilis ATCC 29413 Allen & Arnon (1/8) 의 무질소 최소배지에서 배양하여, 이형세포를 유도하고 생장과 질소고정활성의 변화와 각종 조절요인의 영향을 분석하였다. 질소결핍의 배지에서 생장과 질소고정활성의 증가율은 비례하였고, 생장에 따한 배지내 질산 ($NO^{3}$-N) 의 축적을 보였으며, 배양 6일 후에도 생장은 지속되었으나, 질소고정은 최대활성을 보인후 급격한 감소를 보여 질산의 저해농도와 일치하였다. 중요 환경요인의 영향은 혐기적 조건, 10,000 lux pH 8 및 $30^{\circ}C$ 에서 최적의 생장과 활성을 보였고, 질소화합물은 0.1 mM 이상의 저농도에서 현저히 활성을 저해하였으며, 탄산은 5 mM 에서 활성을 촉진하였으나 보다 높은 농도에서 저해를 보였다. 내염성을 NaCl 20mM 이하이었고 중금속이온은 $Hg^{2+}$>$Cd^{2+}$> $Co^{2+}$>$Zn^{2+}$>$Pb^{2+}$의 순으로 0.3~10 ppm 의 범위에서 활성을 저해하였다. 탄수화물은 0.5-1.0% 에서 생장과 활성을 촉진하였고, 설탕>과당>포도당의 순이었다.

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바지 맞음새 평가 시 전문가와 초보자의 시선추적 및 맞음새 평가 항목의 중요도 비교분석 - Eye Tracking 기법을 이용하여 - (Comparison of Eye Movement and Fit Rating Criteria in Judging Pants Fit Between Experts and Novices - Using Eye Tracking Technology -)

  • 김영숙;송화경;장효웅
    • 한국의류산업학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.230-239
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    • 2017
  • In the clothes industry, there are lack of experts including technical designers who can analyze the fit of clothes. This study is to provide practical data available for fit analysis education by distinguishing the differences in standards and aspects of garment fit between experts and novices, through the eye-tracking technology to quantify the sense of fit. For this study, two groups were organized; one composed of 7 experts with over 15 year-experience including technical designers and patternmakers, and the other composed of 7 novices who are students majoring in clothing. Wearing the goggle type eye-tracker Tobii Pro Glasses 2, the participants in the experiments were required to conduct fit analyses for a pair of pants on a live model. After those experiments, they were required to check the items for fit analysis and assess the importance level of them on a questionnaire. The differences between the two groups in the ratios of total visit count and total visit duration by each AIO(Area of Interest) of clothes were analyzed through non-parametric statistical test. The results of eye tracking experiments showed that experts focused on center front and back line, crotch area, and side seam, while novice's fixation points were dispersed around the pants. The survey results showed that the experts put importance on the center line position and its verticality, front-back proportion of side seam line, and front-back proportion of waist line, 71.4~100% of whom checked them, while 14.3% of the novices checked them.

Stable C and N Isotopes: A Tool to Interpret Interacting Environmental Stresses on Soil and Plant

  • Yun, Seok-In;Ro, Hee-Myong
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제51권6호
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    • pp.262-271
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    • 2008
  • Natural abundances of stable isotopes of nitrogen and carbon (${\delta}^{15}N$ and ${\delta}^{13}C$) are being widely used to study N and C cycle processes in plant and soil systems. Variations in ${\delta}^{15}N$ of the soil and the plant reflect the potentially variable isotope signature of the external N sources and the isotope fractionation during the N cycle process. $N_2$ fixation and N fertilizer supply the nitrogen, whose ${\delta}^{15}N$ is close to 0%o, whereas the compost as. an organic input generally provides the nitrogen enriched in $^{15}N$ compared to the atmospheric $N_2$. The isotope fractionation during the N cycle process decreases the ${\delta}^{15}N$ of the substrate and increases the ${\delta}^{15}N$ of the product. N transformations such as N mineralization, nitrification, denitrification, assimilation, and the $NH_3$ volatilization have a specific isotope fractionation factor (${\alpha}$) for each N process. Variation in the ${\delta}^{13}C$ of plants reflects the photosynthetic type of plant, which affects the isotope fractionation during photosynthesis. The ${\delta}^{13}C$ of C3 plant is significantly lower than, whereas the ${\delta}^{13}C$ of C4 plant is similar to that of the atmospheric $CO_2$. Variation in the isotope fractionation of carbon and nitrogen can be observed under different environmental conditions. The effect of environmental factors on the stomatal conductance and the carboxylation rate affects the carbon isotope fractionation during photosynthesis. Changes in the environmental factors such as temperature and salt concentration affect the nitrogen isotope fractionation during the N cycle processes; however, the mechanism of variation in the nitrogen isotope fractionation has not been studied as much as that in the carbon isotope fractionation. Isotope fractionation factors of carbon and nitrogen could be the integrated factors for interpreting the effects of the environmental factors on plants and soils.