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Removal of Chromium (VI) by Escherichia coli Cells Expressing Cytoplasmic or Surface-Displayed ChrB: a Comparative Study

  • Zhou, Xiaofeng;Li, Jianghui;Wang, Weilong;Yang, Fan;Fan, Bingqian;Zhang, Chenlu;Ren, Xiaojun;Liang, Feng;Cheng, Rong;Jiang, Fengying;Zhou, Huaibin;Yang, Juanjuan;Tan, Guoqiang;Lyu, Jianxin;Wang, Wu
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제30권7호
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    • pp.996-1004
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    • 2020
  • Various genetically engineered microorganisms have been developed for the removal of heavy metal contaminants. Metal biosorption by whole-cell biosorbents can be enhanced by overproduction of metal-binding proteins/peptides in the cytoplasm or on the cell surface. However, few studies have compared the biosorption capacity of whole cells expressing intracellular or surface-displayed metal-adsorbing proteins. In this study, several constructs were prepared for expressing intracellular and surface-displayed Ochrobactrum tritici 5bvl1 ChrB in Escherichia coli BL21(DE3) cells. E. coli cells expressing surface-displayed ChrB removed more Cr(VI) from aqueous solutions than cells with cytoplasmic ChrB under the same conditions. However, intracellular ChrB was less susceptible to variation in extracellular conditions (pH and ionic strength), and more effectively removed Cr(VI) from industrial wastewater than the surface-displayed ChrB at low pH (<3). An adsorption-desorption experiment demonstrated that compared with intracellular accumulation, cell-surface adsorption is reversible, which allows easy desorption of the adsorbed metal ions and regeneration of the bioadsorbent. In addition, an intrinsic ChrB protein fluorescence assay suggested that pH and salinity may influence the Cr(VI) adsorption capacity of ChrB-expressing E. coli cells by modulating the ChrB protein conformation. Although the characteristics of ChrB may not be universal for all metal-binding proteins, our study provides new insights into different engineering strategies for whole-cell biosorbents for removing heavy metals from industrial effluents.

알긴산의 화학적 조성 및 그 물성에 관한 연구 (4) 외톨개모자반 및 괭생이모자반의 알긴산 (Uronic Acid Composition, Block Structure and Some Related Properties of Alginic Acid (4) On Alginic Acid from Myagropsis myagroides Fensholt and Sargassum horneri C. Agardh)

  • 김동수;박영호
    • 한국수산과학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.124-130
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    • 1985
  • 한국산 갈조류에서 추출한 알긴산의 우론산 조성 및 그 물성을 조사하고자 전보에 이어 괭생이모자반 및 외톨개모자반을 시료로 하여 채취 시기별에 따른 변화를 분석 검토하였다. 알긴산의 연평 균 함량은 외톨개모자반과 괭생이모자반인 각각 $25.2\%,\;26.5\%$이었으며, 연평균 M/G비는 외톨개모자반이 1.97, 괭생이모자반이 1.38이었다. 또한 M/G비의 연중 변화를 보면 외톨개모자반의 경우 최대치는 $12{\sim}l$월, 최소치는 $5{\sim}6$월, $10{\sim}11$월에 나타났다. 괭생이모자반의 경우는 1월에 최대치를 $3{\sim}4$월에 최소치를 나타내었다. 우론산 블럭 배렬비에 있어서는 alternating, M, G block이 외톨개모자반의 경우는 각각 $18.4\%,\;40.4\%,\;41.2\%$ 괭생이모자반의 경우는 각각 $9.8\%,\;33.3\%,\;56.9\%$로 나타났다. 외톨개모자반 알긴산의 점도는 11월 시료가 45.3cP로서 가장 높았으며, 괭생이모자반의 경우는 1월에 최고치 26.0cP를 나타내었다. 또한 점도의 온도의존성은 외톨개모자반의 경우는 11월 시료가 가장 컸으며 괭생이모자반의 경우는 6월 시료가 2월보다 다소 크게 나타났다. 금속이온교환량은 외톨개모자반의 경우 11월 시료가 가장 컸으며 그 교환량은 $Pb^{2+}\;4.4,\;Cu^{2+}\;1.8,\;Zn^{2+}\;2.5,\;Co^{2+}\;2.0\;meq/g. Na-Alg.$이었다. 괭생이모자반의 경우는 6월 시료가 2월 시료에 비하여 크게 나타났는데 그 교환량은 $Pb^{2+}\;4.5,\;Cu^{2+}\;2.2,\;Zn^{2+}\;2.4,\;Co^{2+}\;2.1\;meq/g. Na-Alg.$이었다. 대체적으로 보아 금속이온교환능은 우론산의 블럭비와 관련성이 있는 것으로 보인다.

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동방결절 활동전압에 대한 아데노신 효과 (Effects of Adenosine on the Action Potentials of Rabbit SA Nodal Cells)

  • 김기환;호원경
    • The Korean Journal of Physiology
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    • 제18권1호
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    • pp.19-35
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    • 1984
  • Since the first report of Drury and $Szent-Gy{\ddot{o}}rgyi$ in 1929, the inhibitory influences of adenosine on the heart have repeatedly been described by many investigators. These studies have shown that adenosine and adenine nucleotides have overall depressant effects, similar to those of acetylcholine. Heart beats become slow and weak. It is also well known that adenosine is a potent endogenous coronary vasodilator. Many investigations on the working mechanisms of adenosine have been focused mainly on the effects of the coronary blood flow. However, the cellular mechanisms underlying the inhibitory action of adenosine on sinus node are not well understood yet. Thus, this study was undertaken to examine the behavior of rabbit SA node under influence of adenosine. In these series of experiments three kinds of preparations were used: whole atrial pair, left atrial strip, and isolated SA node preparations. The electrical activity of SA node was recorded with conventional glass microelectrodes 30 to 50 $M{\Omega}$. The preparations were superfused with bicarbonate-buffered Tyrode solution of pH 7.35 and aerated with a gas mixture of $3%\;CO_2-97%\;O_2$ at $35^{\circ}C$. In whole atrial pair, adenosine suppressed sinoatrial rhythm in a dose-dependent manner. Effect of adenosine on atrial rate appeared at the concentration of $10^{-5}M$ and was enhanced in parallel with the increase in adenosine concentration. Inhibitory action of adenosine on pacemaker activity was more prominent in the preparation pretreated with norepinephrine, which can steepen the slope of pacemaker potential by increasing permeability of $Ca^{+2}$. Calcium ions in perfusate slowly produced a marked change in sinoatrial rhythm. Elevation of the calcium concentration from 0.3 to 8 mM increased the atrial rate from 132 to 174 beats/min, but over 10 mM $Ca^{+2}$ decreased. The inhibitory effect of adenosine on sinoatrial rhythm developed very rapidly. Atrial rate was recovered promptly from the adenosine-induced suppression by the addition of norepinephrine, but extra $Ca^{+2}$ was less suitable to restore the suppression of atrial rate. Adenosine suppressed also atrial contractility in the same dosage range that restricted pacemaker activity, even in the reserpinized preparation. In isolated SA node preparation, spontaneous firing rate of SA node at $35^{\circ}C$(mean{\pm}SEM, n=16) was $154{\pm}3.3\;beats/min. The parameters of action potentials were: maximum diastolic potential(MDP), $-73{\pm}1.7\;mV: overshoot(OS), $9{\pm}1.4\;mV: slope of pacemaker potential(SPP), $94{\pm}3.0\;mV/sec. Adenosine suppressed the firing rate of SA node in a dose-dependent manner. This inhibitory effect appeared at the concentration of $10^{-6}M$ and was in parallel with the increase in adenosine concentration. Changes in action potential by adenosine were dose-dependent increase of MDP and decrease of SPP until $10^{-4}M$. Above this concentration, however, the amplitude of action potential decreased markedly due to the simultaneous decrease of both MDP and OS. All these effects of adenosine were not affected by pretreatment of atropine and propranolol. Lowering extra $Ca^{2+}$ irom 2 mM to 0.3 mM resulted in a marked decrease of OS and SPP, but almost no change of MDP. However, increase of perfusate $Ca^{2+}$ from 2 mM to 6 or 8 mM produced a prominent decrease of MDP and a slight increase of OS and SPP. Dipyridamole(DPM), which is known to block the adenosine transport across the cell membrane, definately potentiated the action of adenosine. The results of this experiment suggest that adenosine suppressed pacemaker activity and atrial contractility simultaneously and directly, by decreasing $Ca^{2+}-permeability$ of nodal and atrial cell membranes.

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TDR을 이용한 사질토양에서의 중금속 이동 추정 (Predicting Migration of a Heavy Metal in a Sandy Soil Using Time Domain Reflectometry)

  • Dong-Ju Kim;Doo-Sung Baek;Min-Soo Park
    • 한국토양환경학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.109-118
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    • 1999
  • 최근 들어, 다공질 매질에서의 KCl 같은 보존성 용질의 운송계수를 결정하는데 TDR이 성공적으로 사용되고 있다. 본 연구는 TDR 기법이 사질 토양에서 중금속 이온의 운명과 시간에 따른 농도 분포를 측정하는데 적용가능한지를 알아보기 위하여 수행되었다 실험실에서 파과곡선 조건의 주상실험을 수행하여 사질토양에서 침출수와 잔존수의 $ZnCl_2$농도를 측정하였다. 정상류 상태에서 추적자인 $ZnCl_2$(10g/L)를 토양시료 상부에 순간 주입한 후, 시간별로 토양시료 상부로부터 각각 l0 cm와 20 cm 깊이에서 수평으로 설치된 TDR 탐침을 이용하여 저항을 EC-meter를 이용하여 침출수의 전기전도도를 측정하였고, 침출수의 Zn 이온의 농도는 ICP-AES를 이용하여 분석하였다. TDR과 침출수로부터 구한 농도측정 방법이 다르기 때문에, ICP-AES로부터 구한 농도와 토양시료 상부로부터 10 cm에서 TDR 로 측정된 잔존수 농도로부터 구한 운송파라미터를 감쇄상수를 고려한 CDE모델에 적용하여 구한 침출수 농도와 비교하였다. 실험결과에 의하면, 잔존수의 첨두농도근 EC-meter로 측정된 침출수의 것보다 더 빨리 그리고 더 높게 나타나 사질 토양이 균질한 것으로 나타났다. TDR로 구한 운송 파라미터로부터 추정된 $ZnCl_2$의 농도와 ICP-AES로 측정된 농도는 상당히 일치했다. 이것은 주어진 토양에서 감쇄상수를 얻기만 하면 TDR기법이 특정깊이에서의 중금속의 침출수 농도를 측정하는데에도 적용가능하다는 것을 의미한다.

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뽕나무 계통별 오디의 레스베라트롤 함량 분석 (Varietal Analysis and Quantification of Resveratrol in Mulberry Fruits)

  • 김현복;김정봉;김선림
    • 한국잠사곤충학회지
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    • 제47권2호
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    • pp.51-55
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    • 2005
  • 레스베라트롤(Resveratrol)은 UV 조사, 금속이온 혹은 Botrytis cinerea나 Plasmopara viticola에 의한 감염 등 생물학적, 비생물학적 스트레스에 대해 자신을 방어하기 위하여 만드는 항독성 물질(stilbene phytoalexin)로서 인체내에서 지질대사 제어, 혈소판 응집 억제 및 암 예방 등 다양한 효능을 가지는 것으로 알려져 있는 생리활성물질이다. 본 연구는 우리나라에 유전자원으로 보존 중인 뽕 나무의 결실 오디를 계통별로 채취하여 레스베라트를 함량을 분석함으로써, 레스베라트롤의 새로운 공급원으로서 오디 생산용 뽕 품종의 육종 효율을 높이는 동시에 오디의 기능성 및 이용성을 증대시키고자 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 공시계통의 평균함량은 $777.3{\pm}585.94ppm$으로 계통간 변이가 매우 심하였다. '만생백피노상 II'는 3450.6 ppm으로 가장 높은 함량을 나타낸 반면, '사방소 I', '심설', '국부' 및 '야상오디'에서는 검출되지 않았다. 2. 과실적 특성인자인 수량, 단과중 및 당도 값을 동시에 만족시켜 오디 생산용 우량 계통으로 선발된 8계통의 레스베라트롤 함량은 각각 '절곡조생(충북)' 777.8 ppm, '팔청시평' 1475.9ppm, '강선' 864.0 ppm, '수원노상' 639.7 ppm, '죽천조생' 1458.5 ppm, '수성뽕' 31.1 ppm, '당상7호' 771.1 ppm, '장소상' 133.p ppm이었다. 3. 우리나라 최초의 오디생산용 뽕품종으로 등록된 '대성뽕' 오디의 레스베라트롤 함량은 1236.7 ppm으로 매우 높았다. 따라서 와인 등의 가공제품 개발시 이 품종의 오디를 선택한다면 기능성 및 이용성에서 유리할 것으로 판단된다. 4. 이상에서 오디는 C3G, 루틴, 지방산, 아미노산 등 여러 가지 생리활성물질 뿐 만 아니라 레스베라트롤 함량도 매우 높음을 알 수 있었다. 그러나 계통간 변이가 심하므로 품종선택시 '만생백피노상', '죽천조생', '팔청시평', '대성뽕' 등 고함유 계통을 선택하여 이용성을 높이도록 해야 할 것이다.

석조문화재 보수물질로의 적용을 위한 무기질 바인더 안정성 연구 (A Study on Stability of Inorganic Binder for Application as Conservation Material for Stone Monuments)

  • 김대식;도진영;조현구
    • 한국광물학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.251-262
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    • 2014
  • 석조문화재 보수물질로서의 적용을 위해 무기질 바인더를 시험하였다. 순수 무기질 바인더와 첨가제를 배합한 3종을 시편으로 제작하였고 거창화강석에 무기질 바인더 시편들을 부착시켜 무기질 바인더가 암석에 미치는 영향을 분석하였다. 무기질 바인더와 반응시킬 pH 4.0과 pH 5.6 수용액을 국내 강우의 산성도와 함유이온을 토대로 제조하였다. pH 8.0 약알칼리수와 pH 6.85 탈이온수를 준비하여 산성수의 대조군으로 적용하였다. 물반응 후 무기질 바인더 시편의 무게 감소는 시편의 종류에 따라서는 컸지만 물의 산성도와 상관성은 적었다. 순수 무기질 시편의 압축강도가 가장 컸으나 물반응 후 감소율이 가장 크다. 큰 흡수율은($6.72-12.44kg/m^2{\cdot}t^{1/2}$) 무기질 바인더로부터 용출된 이온 함량과 상관성이 크다. 모든 액성의 수용액이 무기질 바인더와 반응 후 pH 9.0-10.0로 변화하였으며, 수용액에서는 무기질 바인더에서 용해된 $Mg^{2+}$$K^+$이 다량 검출되었다. 용해된 이온들은 수용액 내 음이온들과 결합하여 높은 용해도를 지닌 $MgSO_4{\cdot}nH_2O$$KNO_3$와 같은 백색염을 형성하였다. 암석강화제와 발수제를 처리한 무기질 바인더 시편에서는 이온량이 급격하게 감소하였다.

경북(慶北) 대가천(大駕川)에서 채집(採集)된 담수어(淡水魚)에 있어서 흡충류(吸蟲類) 피낭유충(被囊幼蟲) 기생상(寄生狀)의 변화(變化) (Changing Patterns of Infect ions with Digenetic Larval Trematodes from Fresh-water Fish in River Taega, Gyeongsangbuk-do Province, Korea)

  • 주경화;김태형;주종윤
    • 농촌의학ㆍ지역보건
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    • 제26권2호
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    • pp.161-179
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    • 2001
  • 성주(星州)댐(1994년(年) 담수(潭水) 시작(始作))이 건설(建設)되고, 가야산국민(伽倻山國民)호탤 등(等), 백운동(白雲洞) 집단시설지구(集團施設地區)가 들어선 이후(以後), 대가천(大駕川)에서 채집(採集)되는 담수어(淡水魚)에 있어서 흡충류피낭유충(吸蟲類被囊幼蟲) 기생상(寄生狀)의 변화(變化)를 알아보기 위해 1998년(年) 10월(月)부터 2000년 9월(月)까지 대가천(大駕川)의 상(上), 중(中), 하류(下流)5개처(個處)에서 투망(投網), 낚시, 사발모지 등(等)으로 담수어(淡水魚)를 채집(採集)하였다. 채집(採集)된 어류(魚類)는어종별(魚種別)로 분류(分類)한다음, 어체부위별(魚體部位別)로 흡충류피낭유충(吸蟲類被囊幼蟲)의 기생율(寄生率)을 조사(調査)함과 동시(同時)에 신선(新鮮)한 어육(魚肉)1g 당피낭유충수(當被囊幼蟲數)를 계산(計算)하여 감염도(感染度)를 추정(推定)하였다. 한편, 얻은 결과(結果)를 Lee(1993)의 조사성적(調査成績)과 비교(比較)하였다. 6과(科) 19종(種)의 어류(魚類)에서 8정(種)의 흡충류피낭유충(吸蟲類被囊幼蟲), 즉 간흡충(肝吸蟲), Centrocestus armatus, Cyathocotyle orientalis, Exorchis oviformis, Metagonimus sp ecies, Metacercaria hasegawai, Metorchis orientalis, Clinostomum complanatum, 및 소속미정(所屬未定) 흡충류(吸蟲類) 피낭유충(被囊幼蟲)A와 C를 검출(檢出)할 수 있었다. 대체(人體)에 기생(寄生)하는 간흡충(肝吸蟲)의 피낭유충(被囊幼蟲)은 7종(種)의 어류(魚類)에서 검출(檢出)할 수 있었고, 그 기생율(寄生率)은 1993년(年) Lee의 조사성적(調査成績)에 비(比)해 낮았으며, 기생도(寄生度)는 적었다. Metagonimus species 피낭유충(被囊幼蟲)은 1993년에서는 11종(種)의 어류(魚類)에서 검출(檢出)할 수 있었으며 그 율(率)은 최소(最小)1.2%, 최대(最大)33.3%의 감염율(感染率)을 나타내었는데 비(比)하여, 이번 조사(調査)에서는 6종(種)의 어류(魚類)에서 검출(檢出)할 수 있었으며, 그 율은 4.3- 20.0%이였다. 기생도(寄生度)는 1993年의 조사성적(調査成績)에 비(比)해 낮았다. Exorchis oviformis 유충(幼蟲)은 5종(種)의 어류(魚類)에서 검출(檢出)할 수 있었으며, Cyathocotyle orientalis는 7종(種), Metacercaria hasegawai는 9종(種), Centrocestus armatus는 3종(種), Clinostomum complonatum은 2종(種)의 어류(魚類)에서 검출(檢出)할 수 있었으며, 그 기생율(寄生率)과 기생도(寄生度)는 어종별(魚種別)로 큰 차이(差異)를 나타내었다. 비늘, 지느러미와 꼬리에 있어서 흡충류(吸蟲類) 피낭유충(被囊幼蟲)의 기생율(寄生率)은 너무 변동(變動)이 심(甚)하여 1993년(年)의 그 율(率)과 비교(比較)할 수 없었으나, 대체(大體)로 낮았다. 이상(以上)의 성적(成績)으로 보아 성주(星州)댐 건설(建設)과 가야산국민(伽倻山國民)호탤 등(等), 백운동(白雲洞) 집단시설지구(集團施設地區)가 들어선 이후(以後), 대가천(大駕川)에 서식(棲息)하고 있는 담수어(淡水魚)에 있어서 간흡충(肝吸蟲)을 위시(爲始)한 각종(各種) 흡충류(吸蟲類) 피낭유충(被囊幼蟲) 기생율(寄生率)과 기생도(寄生度)는 댐 담수(潭水)를 시작(始作)하기 전(前)(1994년)보다 낮음을 알았다.

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Oxide perovskite crystals type ABCO4:application and growth

  • Pajaczkowska, A.
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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    • pp.258-292
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    • 1996
  • In the last year great interest appears to YBCO thin films preparation on different substrate materials. Preparation of epitaxial film is a very difficult problem. There are many requirements to substrate materials that must be fullfilled. Main problems are lattice mismatch (misfit) and similarity of structure. From paper [1] or follows that difference in interatomic distances and angles of substrate and film is mire important problem than similarity of structure. In this work we present interatomic distances and angle relations between substrate materials belonging to ABCO4 group (where A-Sr or Ca, B-rare earth element, C-Al or Ga) of different orientations and YBCO thin films. There are many materials used as substrates for HTsC thin films. ABCO4 group of compounds is characterized by small dielectric constants (it is necessary for microwave applications of HTsC films), absence of twins and small misfit [2]. There most interesting compounds CaNdAlO4, SrLaAlO4 and SrLaGaO4 were investigated. All these compounds are of pseudo-perovskite structure with space group 14/mmm. This structure is very similar to structure of YBCO. SLG substrate has the lowest misfit (0.3%) and dielectric constant. For preparation of then films of substrates of this group of compound plane of <100> orientation are mainly used. Good quality films of <001> orientations are obtained [3]. In this case not only a-a misfit play role, but c-3b misfit is very important too. Sometimes, for preparation of thin films substrates of <001> and <110> orientations were manufactured [3]. Different misfits for different YBCO faces have been analyzed. It has been found that the mismatching factor for (100) face is very similar to that for (001) face so there is possibility of preparation of thin films on both orientations. SrLaAlO4(SLA) and SrLaGaO4(SLG) crystals of general formula ABCO4 have been grown by the Czochralski method. The quality of SLA and SLG crystals strongly depends on axial gradient of temperature and growth and rotation rates. High quality crystals were obtained at axial gradient of temperature near crystal-melt interface lower than 50℃/cm, growth rate 1-3 mm/h and the rotation rate changing from 10-20pm[4]. Strong anisotropy in morphology of SLA and SLG single crystals grown by the Czochralski method is clearly visible. On the basics of our considerations for ABCO4 type of the tetragonal crystals there can appear {001}, {101}, and {110} faces for ionic type model [5]. Morphology of these crystals depend on ionic-covalent character of bonding and crystal growth parameters. Point defects are observed in crystals and they are reflected in color changes (colorless, yellow, green). Point defects are detected in directions perpendicular to oxide planes and are connected with instability of oxygen position in lattice. To investigate facets formations crystals were doped with Cr3+, Er3+, Pr3+, Ba2+. Chromium greater size ion which is substituted for Al3+ clearly induces faceting. There appear easy {110} faces and SLA crystals crack even then the amount of Cr is below 0.3at.% SLG single crystals are not so sensitive to the content of chromium ions. It was also found that if {110} face appears at the beginning of growth process the crystal changes its color on the plane {110} but it happens only on the shoulder part. The projection of {110} face has a great amount of oxygen positions which can be easy defected. Pure and doped SLA and SLG crystals measured by EPR in the<110> direction show more intensive lines than in other directions which allows to suggest that the amount of oxygen defects on the {110} plane is higher. In order to find the origin of colors and their relation with the crystal stability, a set of SLA and SLG crystals were investigated using optical spectroscopy. The colored samples exhibit an absorption band stretching from the UV absorption edge of the crystal, from about 240 nm to about 550 m. In the case of colorless sample, the absorption spectrum consists of a relatively weak band in the UV region. The spectral position and intensities of absorption bands of SLA are typical for imperfection similar to color centers which may be created in most of oxide crystals by UV and X-radiation. It is pointed out that crystal growth process of polycomponent oxide crystals by Czochralski method depends on the preparation of melt and its stoichiometry, orientation of seed, gradient of temperature at crystal-melt interface, parameters of growth (rotation and pulling rate) and control of red-ox atmosphere during seeding and growth (rotation and pulling rate) and control of red-ox atmosphere during seeding and growth. Growth parameters have an influence on the morphology of crystal-melt interface, type and concentration of defects.

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명아주과 3종 식물의 염 환경에 대한 적응특성의 비교 (Adaptations and Physiological Characteristics of Three Chenopodiaceae Species under Saline Environments)

  • 김진아;추연식;이인중;배정진;김인숙;추보혜;송승달
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제25권3호
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    • pp.171-177
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    • 2002
  • 건조 및 염 환경에 우점종으로 분포하고 있는 명아주과 식물의 염 및 무기 영양 농도에 따른 생리적 적응특성을 비교하기 위해 염습지에 널리 분포하는 칠면초(Suaeda japonica), 퉁퉁마디(Salicornia herbacea) 및 채소로 재배되는 근대(Beta vulgaris var. cicla)를 재료로 하여 염 농도(0, 50, 100, 200, 400 mM NaCl) 및 무기영양염 농도(Hoagland 용액의 1/1, 1/5, 1/10배액)를 달리하여 식물의 엽생장과, 질소, 무기 이온, 전기 전도도 및 삼투조절물질의 변화를 정량적으로 분석하였다. 3종 명아주과 식물은 무기영양 및 염의 농도변화에 대해 식물체에 상당량의 염을 축적하였으며, 높은 내염성 기구를 통해 400 mM NaCl 처리에서도 현저히 생장을 촉진하는 호염성의 퉁퉁마디와 200 mM NaCl 처리까지 약간의 생장 촉진을 보이는 근대 및 높은 내염성을 가지면서 50 mM NaCl 이상 처리구에서 약간의 생장 저해를 보이는 칠면초의 세가지 염내성의 종 특성을 보였다. 무기이온의 동태에 있어서 3종 식물은 무기 영양 및 염 농도와 무관하게 체내에 소량의 수용성 Ca을 함유하였고($<10{\mu}M/g$ plant water), K이온은 염 농도가 증가함에 따라 다소 감소하였으며, $Na^+$$Cl^-$은 배지의 무기 영양과는 무관하게 염 농도가 증가함에 따라 현저히 증가하였다. 총 질소 함량은 무기 영양 및 염의 농도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 전기 전도도와 삼투몰농도는 무기영양보다 염의 농도가 증가함에 따라 증가하는 양상을 보였다. Glycinebetaine과 proline의 함량은 각각 $0.2{\sim}2.5{\mu}M/g$ plant water와 $0.1{\sim}0.6{\mu}M/g$ plant water였고, 50 mM NaCl 처리구에서 최대치를 보였다.

순환식 수경재배에서 배액 재사용율이 여름작형 파프리카의 생육 및 수량에 미치는 영향 (Effect of Drainage Reusing Ratio on Growth and Yield of Summer-cultivated Paprika in Recycling Hydroponic Cultivation)

  • 장동철;최기영;김일섭
    • 생물환경조절학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.7-12
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    • 2017
  • 본 실험은 순환식 수경재배에서 배액 재사용율이 여름 파프리카의 생육 및 착과에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 시험구는 비순환식 수경재배를 대조구로 하여 폐양액의 혼합비율을 0, 20, 30, 50%로 처리하여 2015년 3월부터 9월까지 25주간 실시되었다. 실험결과 경경은 생육 초기인 1, 2그룹시에는 시험구간 차이를 보였지만 3그룹이상 진전될수록 차이가 나타나지 않았다. 엽면적은 배액 혼합율이 많을수록 작아지는 경향을 보였다. 생육 마디수는 50% 재사용 시험구가 대조구에 비해 1.4마디 적었지만 유의적인 차이를 보이지 않았다. 수확마디수는 대조구가 11.1마디, 50% 재사용 시험구가 8.7마디로 유의적인 차이를 보이며 배액을 재사용 할수록 수확마디가 적어지는 경향을 나타내었다. 수확율 역시 수확마디와 동일한 경향을 보이며 대조구가 33.2%로 가장 높았고 50% 재사용 시험구가 27.6%로 가장 낮았다. 상대적 생산량은 1그룹에서 대조구를 기준으로 30%, 35%, 45%의 생산량이 감소하였고 이러한 경향은 2그룹과 4그룹에서도 나타났다. 하지만 3, 5그룹에서는 50% 시험구의 생산량이 13%, 5% 증가하였다. 비상품과의 비율은 0%, 20%, 30%, 50% 재사용 시험구에서 각각 2%, 4%, 4%, 7%로 재사용율이 높을수록 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로 초기 생육의 저하로 인한 생산량 감소를 유의하여 관리한다면 중기생육 이후부터는 무기이온의 불균형이 발생하여도 작물생육이 안정기에 접어들어 재사용으로 인한 생육 및 수량 감소를 우려하지 않아도 될 것으로 판단된다.