우리는 황결핍 환경에서 C. reinhardtii에 의한 수소생산성을 증진시키기 위해 황성분의 농도가 수소생산에 미치는 영향을 조사하였고, 그 결과를 이용하여 황 재첨가에 의한 연속적인 수소생산을 수행하였다. $MgSO_4$ 용액을 농도별(0, 15, 30, 60, 120 ${\mu}M$)로 희석하여 황결핍 초기에 첨가하였을 때, 최적 황농도는 $30{\mu}M$로서 236 mL $H_2/L$ culture를 생산하였다. 황결핍 시 황성분의 첨가는 PSII 활성화에 기여하여 hydrogenase가 수소합성에 이용할 수 있는 전자를 다량 발생시키기 때문이다. 그러나 초기에 첨가해 준 황농도가 너무 높으면, 황결핍 시간이 지연($MgSO_4\;60{\mu}M$의 경우) 되거나 황결핍이 일어나지 않기($MgSO_4\;120{\mu}M$의 경우) 때문에 hydrogenase가 유도되지 않는다. 따라서 수소생산량이 다른 농도에 비해 감소하거나 수소가 전혀 생산되지 않았다. 연속적인 수소생산을 위한 황성분 재첨가는 총 4회 수행되었고, 발생된 총 수소생산량은 625 m/L $H_2/L$ culture였다. 그러나 황성분을 재첨가해 줄 때마다 수소생산량은 점차 감소되었다. 이것은 황결핍 조건에서 단일항 산소에 의한 chlorophyll 파괴 및 세포 수의 감소, 또한 배양액 내의 pH의 증가 때문에 수소생산이 감소된 것으로 사료된다. 따라서 황결핍 조건에서 조류를 이용한 연속적인 수소생산 공정을 개발하기 위해서 황성분 첨가시기를 조절하여 세포의 사멸을 방지하고, 배양액내 pH 조절을 위한 다양한 buffer 첨가 실험 등 수소생산성을 지속적으로 유지할 수 있는 다양한 연구가 필요하다.
유채(Brassica napus L.)에서 황 결핍이 $NO_3^-$ 흡수와 동화에 대한 영향을 알아보고자 $SO_4^{2-}$ 농도를 세가지 수준(1 mM $SO_4^{2-}$, 대조구; 0.1mM $SO_4^{2-}$, 결핍; 0 mM $SO_4^{2-}$, 무공급)으로 25시간 처리한 후 $NO_3^-$ 흡수량, 식물조직내의 nitrate reductase (NR) 및 glutamine syntheetase (GS) 활성을 분석하였다. 25시간 처리과정에서 황결핍 조건하에서의 $NO_3^-$의 흡수는 대조구와 큰 차이를 나타내지 않은 반면, 황 무공급구에서는 $NO_3^-$의 흡수는 유의적으로 감소하였다. NR 활성은 잎과 뿌리 조직에서 공히 $SO_4^{2-}$ 농도가 감소됨에 따라 감소하였다. 특히 어린잎과 중간 잎의 황 결핍 처리구에서 각각 35% 및 황 무공급구에서 70%의 뚜렸한 감소를 보였다. 뿌리에서는 오직 황 무공급구에서 유의적인 감소 (-29%)를 보였다. $SO_4^{2-}$ 농도에 따른 잎 조직에서 GS 활성은 잎의 성숙 정도에 따라 차이를 보였으며, 전반적으로 황 결핍과 황 무공급구에서 감소하는 경향을 보였다. 뿌리조직에서 GS 활성은 황 무공급구에서만 유의적인 감소를 보였다. 이러한 결과들은 황 공급이 제한을 받는 조건에서 질산염의 흡수가 감소되며, 식물조직체내의 질산염환원과 아미노산 합성관련 효소의 활성이 제한을 받았다는 것을 보여준다.
Chlamydomonas reinhardtii is a green algae that can use light energy and water to produce hydrogen under anaerobic condition. This work reports the effect of limiting factors on hydrogen production in sulfur deprived anaerobic C. reinhardtii culture. In order to confirm the relationship between hydrogen production and limiting factors such as residual PSII activity and endogenic substrate degradation, the increase in chlorophyll concentration and the decrease in starch concentration was investigated during sulfur deprivation. The overall hydrogen production increased depending on cell density in range of $0.4{\sim}0.96\;g$ DCW/l. At this time, the increase in chlorophyll concentration during 24 h after sulfur deprivation increased in proportion to hydrogen production, however, the decrease in starch concentration was not proportional to that. Therefore, hydrogen production under sulfur deprivation using green alga was closely associated with the residual PSII activity than the endogenic substrate degradation.
유채 품종에서 황 공급수준이 황산염 흡수 및 동화에 미치는 영향을 구명하고자 어린 잎과 성엽 조직에서 ATP sulfurylase (ATPs), ${SO_4}^{2-}$ 흡수, 글루타치온 함량을 분석하였다. 본 실험에서 10가지 유채 품종들 (Mosa, Capitol, Saturnin, Akela, Pollen, Mokpo, Youngsan, Tamra Colosse 그리고 Naehan)은 황 공급수준에 따라 몇 가지 황산염 흡수와 동화 능력이 다르게 나타났다. 황 결핍 조건에서 모든 품종의 ATP sulfurylase (ATPs) 활력은 늙은 잎에 비해 어린 잎에서 높게 나타났으며, 글루타치온 함량은 황 공급수준이 감소함에 따라 어린 잎에서 많이 증가하였다. 이러한 결과들은 유채 품종별 황 결핍조건에서 황을 이용하는 능력이 다르다는 것을 잘 보여주었다.
영양염 (N, P, Si, Fe) 결핍이 팔당호내 서로 다른 3개지점의 식물플랑크톤 군집(>10 ${\mu}m$)에 어떠한 영향을 미치는지 파악하기 위하여 채수한 현장수를 결핍배지에서 일정시간 배양한 후 대조군과 비교 조사하였다. 조사결과, 현장수는 공히 영양물질과 현장수 증류에 따라 서로 다른 종 천이 및 생물량을 나타냈다. 영양염 결핍에 따른 천이는 N, P, Si 결핍군에서는 속(genus)수준에서, Fe결핍에서는 종(species) 수준에서 일어났다. 특히 Fe결핍에서 남조 Microcystis aeruginosa, N 결핍에서 Anabaena의 발달은 매우 흥미로운 결과이다. 또한 모든 결핍군에서 뚜렷한 성장저해 현상을 보였으나 Si 결핍군에서는 생물량 변동이 거의 없었다. 식물플랑크톤 군집은 영양염결핍과 채수지점에 따라 차이를 보였는데, 전체적으로 N,P 결핍군에서는 우점도 감소 및 다양도 증가를 보였으며,Si,Fe 결핍군과는 반대 결과를 보였다. 따라서 영양염 결핍은 조사지점에 따라 다소 차이를 보였으나 식물플랑크톤 종 천이, 생물량 변동 등의 뚜렷한 군집변화를 유도함으로서 수계내 문제조류의 근본적 해결의 가능성을 시사해 주었다.
유채(Brassica napus L.)에서 외생적 황 공급이 $SO_4^{2-}$ 흡수와 동화에 대한 영향을 알아보고자 $SO_4^{2-}$ 농도를 세가지 수준(1 mM $SO_4^{2-}$, 대조구; 0.1mM $SO_4^{2-}$, 결핍; 0 mM $SO_4^{2-}$, 무공급)으로 25시간 처리한 후 식물조직내에서의 $SO_4^{2-}$ 농도, ATP sulfurylase와 APS reductase 활성을 측정하였다. $SO_4^{2-}$의 흡수와 식물조직내에서의 $SO_4^{2-}$의 농도는 결핍과 무공급 조건하에서 현저하게 감소하였다. ATP sulfurylase 활성은 외부 황 공급의 감소에 따라 증가한 반면 APS reductase 활성은 감소하였다. 황 무공급에 따른 이 두 효소 활력의 유의적인 차이는 어린잎과 중간잎에서만 고찰되었다. 이러한 결과는 한정된 황 조건하에서 특히 어린잎에서 $SO_4^{2-}$ 동화는 더욱 민감하게 반응한다는 것을 제시한다.
본 실험은 lipoxygenase 결핍 콩인 진품콩(수원169호; lipoxygenase-2, 3 결핍)과 진품콩 2호(수원177호; lipoxygenase-1, 2, 3 결핍) 및 lipoxygenase 활성이 큰 황금콩에 대한 일반적인 종자 특성과 종자의 저장성을 살펴봄으로서 lipoxygenase 결핍 콩의 식품학적 이용과 이들의 품종 개발을 위한 기초 자료를 제공하고자 시도하였다. 실험에 사용된 콩은 모두 노란 색 종피로 중콩에 속하는 것이었으며 일반 성분분석시 진품콩 2호의 조단백질과 조지방함량이 황금콩과 진품콩에 비하여 낮은 것으로 나타났다. Trypsin inhibitor의 활성은 진품콩이 가장 컸고, 수분 흡수 속도도 진품콩이 가장 빨랐으며 황금콩이 가장 느렸는데 익힘 속도는 황금콩이 가장 컸다. 종실의 노화촉진($40^{\circ}C$, 90% RH, 96 hours)시 황금콩의 lipoxygenase 활성이 낮아졌으나 발아율은 황금콩이 가장 높았고 저장에 따른 발아율의 저하 현상도 거의 나타나지 않았다. 그러나 진품콩과 진품콩 2호는 노화촉진시 발아율과 발아 속도가 급격히 감소하였으며 전기 전도도는 노화촉진시 급속히 증가하였다. 이상으로 미루어 보아 lipoxygenase 결핍콩의 더 폭 넓은 활용을 위해 종자활력개선에 대한 연구가 더 필요한 것으로 생각된다.
유채 (Brassica napus L.)에서 황 공급수준에 따른 글루타치온 함량의 변화가 황 흡수 및 동화관련 효소 활력에 미치는 영향을 규명하고자, $SO_4^{2-}$ 농도를 4수준 (0, 0.1, 1.0 및 2.0 mM)으로 25시간 처리 한 후 식물조직 내 글루타치온 함량을 측정하고, $SO_4^{2-}$ 흡수, ATP sulfurylase (ATPS) 및 O-acteylserine (thiol) lyase (OASTL) 효소 활력과의 상관관계를 분석하였다. $SO_4^{2-}$ 흡수는 황 공급수준에 따라 평행적인 증가를 보였으나 잎과 뿌리 조직의 단백질 함량은 유의적인 차이가 없었다. ATPS 활력은 황 공급수준이 0 mM에서 2.0 mM로 증가함에 따라 유의적으로 감소 (p<0.05) 하였으며, OASTL 활력은 황 결핍수준인 0 및 0.1 mM에서만 유의적인 감소 (p<0.05)를 보였다. 어린잎, 중간잎 및 뿌리 조직에서는 황 결핍수준이 증가함에 따라 글루타치온 함량은 유의적으로 증가 (p<0.05) 하였으나, 뿌리에서는 처리간 유의적인 차이가 없었다. 황 공급수준의 감소에 따른 글루타치온 함량과 $SO_4^{2-}$ 흡수간에는 고도의 정의 상관관계 (p<0.01)가 인정되었으며, 잎과 뿌리내의 ATPS 및 잎조직의 OASTL 효소활력 간에는 각각 부의 상관관계 (p<0.05)가 인정되었다.
다음 열수분출대(Daum Vent Field, DVF)는 한국해양과학기술원 주도로 수행된 2021년도 인도양 중앙해령 대양탐사에서 새롭게 발견되었다. 본 논문에서는 DVF의 광상 유형 분류, 광화 조건 비교 및 주요 금속 공급원 규명을 위해 획득한 침니와 마운드 시료를 대상으로 현미경 관찰, 전암분석, 전자현미분석 및 in situ 황 동위원소 분석을 실시하였다. 유형별 중앙해령 시스템과의 비교연구 결과 DVF에서 확인되는 주요 광물조합(황철석±섬아연석±황동석), 섬아연석 FeS 함량(대부분 <20 mole %) 및 (Cu+Zn)/Fe 전암 구성비(0.001-0.22)의 상관성은 DVF가 현무암 기반의 중앙해령 해저열수광상임을 시사한다. 침니에서 확인되는 교질상/수지상 황철석의 우세한 산출, 상대적으로 철이 결핍된 섬아연석 및 Co 결핍과 Mn, Tl 부화로 특징되는 온도 의존성 금속의 거동 특성은 침니에 비해 마운드의 형성이 상대적으로 고온의 환원성 유체에 의해 규제되었음을 나타낸다. In situ 황 동위원소 분석에서 확인되는 황철석의 δ34S 값 범위(+8.31에서 +10.52‰)는 약 38.7-49.4%의 해수기원 황과 50.6-61.3%의 화성기원 황의 복합적인 기여를 반영하며, 이는 DVF 형성에 있어 주요 금속 공급원이 마그마 영향을 거의 받지 않은 물-암석 상호작용임을 지시한다.
유황은 작물에는 양적으로 인산만큼 요구되고 자연계에서 질소와 비슷하게 순환한다. 한국 토양에서 유황의 결핍은 예측이 가능한데 이는 농민이 현재까지 함유황비료의 사용을 등한히 한데 기인된다. 그러나 최근 담배, 채소, 과수 등 경제작물을 재배하는 농가에서는 함유황 비료의 수량 증수와 품질 개선을 이해하고 선호하게 되었다. 더욱이 주요 도시의 아황산가스 배출이 점차 감소하는 것도 한 이유가 된다. 최근 논 토양 1,155점, 밭토양 498점, 시설 재배지 114점을 채취 분석 유효 유황함량을 조사하였다. '88년 1차 유황 심포지엄 성적과 비교하면 작물에 유효한 제일인산칼슘 침출유황은 논과 시설재배지토양에서 뚜렷이 감소되었으며 밭토양에서는 증가하였다. 유효 유황함량인 10mg S/kg 이하인 비율은 논 8.2, 밭 $5.2\%$이었다. 논 토양의 토성속, 배수, 퇴적양식, 지형 등이 논 토양의 유황함량과 밀접한 관계가 있었으나 밭에서는 이 관계가 뚜렷하지 못했다. 조립질이고 배수가 양호하며 잔적층에서 발달된 토양에서는 유황함량이 낮아 이를 개선할 필요가 있으며 토양중 시용유황의 행동에 대한 세밀한 연구가 요구된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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