• 제목/요약/키워드: Systems Biotechnology

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Rice Insects : The Role of Host Plant Resistance in Integrated Management Systems

  • Heinrichs, E.A.
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.256-275
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    • 1992
  • Insects are among the most important abiotic and biotic constraints to rice production. National rice research programs are in various stages in the development and implementation of integrated pest management (IPM) stratagies for rice insect control. Among the various control tactics, insect resistant cultivars are sought as the major tactic in rice IPM. Through the activities of interdisciplinary teams of scientists significant progress has been made in the development and release of insect resistant cultivars to farmers. Because of its compatibility with other control tactics insect resistance has proven to fit well into the IPM approach to rice insect control agents and minimize the need for insecticide applications. The development of biotypes which overcome the resistance in rice plants has been a significant constraint in the breeding of rice for resistance to insects. Most notable examples in Asia are the green leafhopper, Nephotettix virescens, brown planthopper, Nilaparvata lygens and the Asian rice gall midge, Orseolia oryzae. The current breeding stratege is to develop rice cultivars with durable resistance on which virulent biotypes cannot adapt. In spite of the significant progress made in the breeding of insect resistant cultivars there are still numerous important rice insect species for which host plant resistance as a control tactic has not been fully utilized. Advances in biotechnology provide promise of solving some of the problems that have limited the use of host plant resistance as a major tactic in the integrated management of rice insect pests.

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DNA Damage Triggers the Activation of Immune Response to Viral Pathogens via Salicylic Acid in Plants

  • Hwi-Won Jeong;Tae Ho Ryu;Hyo-Jeong Lee;Kook-Hyung Kim;Rae-Dong Jeong
    • The Plant Pathology Journal
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    • 제39권5호
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    • pp.449-465
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    • 2023
  • Plants are challenged by various pathogens throughout their lives, such as bacteria, viruses, fungi, and insects; consequently, they have evolved several defense mechanisms. In addition, plants have developed localized and systematic immune responses due to biotic and abiotic stress exposure. Animals are known to activate DNA damage responses (DDRs) and DNA damage sensor immune signals in response to stress, and the process is well studied in animal systems. However, the links between stress perception and immune response through DDRs remain largely unknown in plants. To determine whether DDRs induce plant resistance to pathogens, Arabidopsis plants were treated with bleomycin, a DNA damage-inducing agent, and the replication levels of viral pathogens and growth of bacterial pathogens were determined. We observed that DDR-mediated resistance was specifically activated against viral pathogens, including turnip crinkle virus (TCV). DDR increased the expression level of pathogenesis-related (PR) genes and the total salicylic acid (SA) content and promoted mitogen-activated protein kinase signaling cascades, including the WRKY signaling pathway in Arabidopsis. Transcriptome analysis further revealed that defense-and SA-related genes were upregulated by DDR. The atm-2atr-2 double mutants were susceptible to TCV, indicating that the main DDR signaling pathway sensors play an important role in plant immune responses. In conclusion, DDRs activated basal immune responses to viral pathogens.

A genetic approach to comprehend the complex and dynamic event of floral development: a review

  • Jatindra Nath Mohanty;Swayamprabha Sahoo;Puspanjali Mishra
    • Genomics & Informatics
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    • 제20권4호
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    • pp.40.1-40.8
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    • 2022
  • The concepts of phylogeny and floral genetics play a crucial role in understanding the origin and diversification of flowers in angiosperms. Angiosperms evolved a great diversity of ways to display their flowers for reproductive success with variations in floral color, size, shape, scent, arrangements, and flowering time. The various innovations in floral forms and the aggregation of flowers into different kinds of inflorescences have driven new ecological adaptations, speciation, and angiosperm diversification. Evolutionary developmental biology seeks to uncover the developmental and genetic basis underlying morphological diversification. Advances in the developmental genetics of floral display have provided a foundation for insights into the genetic basis of floral and inflorescence evolution. A number of regulatory genes controlling floral and inflorescence development have been identified in model plants such as Arabidopsis thaliana and Antirrhinum majus using forward genetics, and conserved functions of many of these genes across diverse non-model species have been revealed by reverse genetics. Transcription factors are vital elements in systems that play crucial roles in linked gene expression in the evolution and development of flowers. Therefore, we review the sex-linked genes, mostly transcription factors, associated with the complex and dynamic event of floral development and briefly discuss the sex-linked genes that have been characterized through next-generation sequencing.

Brain plasticity and ginseng

  • Myoung-Sook Shin;YoungJoo Lee;Ik-Hyun Cho;Hyun-Jeong Yang
    • Journal of Ginseng Research
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    • 제48권3호
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    • pp.286-297
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    • 2024
  • Brain plasticity refers to the brain's ability to modify its structure, accompanied by its functional changes. It is influenced by learning, experiences, and dietary factors, even in later life. Accumulated researches have indicated that ginseng may protect the brain and enhance its function in pathological conditions. There is a compelling need for a more comprehensive understanding of ginseng's role in the physiological condition because many individuals without specific diseases seek to improve their health by incorporating ginseng into their routines. This review aims to deepen our understanding of how ginseng affects brain plasticity of people undergoing normal aging process. We provided a summary of studies that reported the impact of ginseng on brain plasticity and related factors in human clinical studies. Furthermore, we explored researches focused on the molecular mechanisms underpinning the influence of ginseng on brain plasticity and factors contributing to brain plasticity. Evidences indicate that ginseng has the potential to enhance brain plasticity in the context of normal aging by mediating both central and peripheral systems, thereby expecting to improve age-related declines in brain function. Moreover, given modern western diet can damage neuroplasticity in the long term, ginseng can be a beneficial supplement for better brain health.

산화 스트레스에 의존한 식물 및 진핵세포 2-시스테인 퍼록시레독신의 기능 조절 (Oxidative Stress-dependent Structural and Functional Regulation of 2-cysteine Peroxiredoxins In Eukaryotes Including Plant Cells)

  • 장호희;김선영;이상열
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제33권1호
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    • pp.1-9
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    • 2006
  • 도처에 분포하는 peroxiredoxins (Prxs)은 세포 내 방어신호전달 과정에서 다양한 기능을 하는 것으로 나타났다. Prxs는 크게 typical 2-Cys Prx, atypical 2-Cys Prx와 1-Cys Prx의 세 부류로 분류되는데, 이것들은 cysteine 잔기의 수와 촉매기전에 따라 구분된다. 세 종류의 단백질 중, N-말단에 peroxidatic cysteine 잔기를 포함하는 typical 2-Cys Prx는 $H_2O_2$ 분해과정 동안 과산화물-의존적인 sulfenic acid로의 산화와 thiol-의존적 환원과정이 순환되어 일어난다. Sulfenic acid는 고농도의 $H_2O_2$와 Trx, Trx reductase와 NADPH를 포함하는 촉매 요소의 존재하에 cysteine sulfenic acid로 과산화 될 수 있다 과산화된 2-Cys Prx는 ATP 의존성 효소인 sulfiredoxin의 작용에 의해 천천히 환원된다. 세포가 강력한 산화나 열 충격 스트레스에 노출되면, 2-Cys Prx는 LMW 단백질에서 HMW complex로 구조를 변화시켜 peroxidase에서 chaperone으로 기능의 전환을 일으킨다. 2-Cys Prx의 C-말단 부분 역시 이러한 구조적 전환에 중요한 역할을 한다. 따라서, C-말단이 잘려진 단백질은 과산화가 되지 않고 단백질의 구조와 기능이 조절될 수 없다. 이러한 반응들은 활성 자리인 peroxidatic cysteine 잔기에 의해 일차적으로 유도되며, 그것은 세포에서 '$H_2O_2$ sensor' 로서 작용하다. 2-Cys Prx의 가역적인 구조와 기능 변화는 세포가 외부자극에 적응하는 수단으로 작용하며, 아마도 세포내 방어신호체계를 활성화 시키는 것으로 생각된다. 특히, chloroplast에 존재하는 식물 2-Cys Prx는 촉매반응 동안 주된 구조적인 변화를 나타내는 역동적인 단백질 구조를 가지고 있어서, 산화-환원 의존적으로 super-complex를 형성하고 가역적으로 thylakoid membrane에 부착한다.

새송이버섯 병재배에서 환기방법이 이산화탄소 농도 및 자실체형성에 미치는 영향 (Effects of Various Ventilation Systems on the Carbon Dioxide Concentration and Fruiting Body Formation of King Oyster Mushroom (Pleurotus eryngii) Grown in Culture Bottles)

  • 이현욱;안미정;이신우;이철호
    • 생명과학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.82-90
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    • 2007
  • 새송이버섯 재배에서 환기방법이 실내의 이산화탄소 농도 및 자실체형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 평압형, 양압형, 음압형, 복합형의 4종의 환기방법을 사용하여 환기효율, 재배효율 및 생리장해발생정도를 포장에서 조사하였다. 그 결과 복합형의 경우, 실내 이산화탄소 농도가 평압형의 경우 1,400 ppm인 것에 비해 800 ppm으로서 현저하게 낮았고, 기류발생정도도 상대적으로 적어 환기효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 대의 길이, 갓의 직경, 품질, 수량 등의 재배효율이 복합형에서 가장 높았으며, 수확소요일수가 단축 되었다. 생리장해의 발생에 있어서는, 세균점액증상, 비늘대증상 및 굴곡대증상의 경우에서는 환기방법에 따라 큰 차이를 보이지 않았으나, 오뚝이증상, 진무름증상 및 갈반증상은 이산화탄소 농도가 다른 환기방법에 비해 낮았던 복합형과 음압형에서 현저하게 줄어드는 경향을 보였다. 전체적으로 볼 때, 평압형 환기방법은 환기효율이 낮아 실내 이산화탄소농도를 유효하게 밖으로 배출해 내지 못함으로서 품질과 수량을 현저하게 떨어뜨리고, 생리장해의 발생을 유도하는 결과를 초래하였으며, 양압형 또한 평압형에 비해 효율성이 다소 높은 경향을 보였으나, 이들 2종은 새송이 버섯의 연중재배에 이용되는 환기방법으로 부적절한 것으로 나타났다. 음압형의 경우 상대적으로 효율성이 높은 환기방법으로서 어느 정도 도입의 가능성을 시사하고 있으나, 복합형이 환기효율, 재배효율 및 생리장해억제효과가 가장 우수한 것으로 조사되어, 새송이버섯 재배에서 복합형 환기방법을 도입할 경우, 품질향상과 생산성향상은 물론 연중 안전재배를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. 도움이 되리라 생각된다.리고 실험에 사용된 송신부 및 수신부를 사진으로 보였으며, 이것을 이용하여 통신 수신율을 분석하였다. 주파수에서 측정된 Type 1 안테나의 전기적 성능은 원형 도체 배열을 10개 적층(disk10)하였을 때, 15.65 dBi의 최대 안테나 이득과 11.4 dB 이상의 입력 반사 손실 성능을 보여 주었으며, 다층 원형 도체 배열 구조에 의해 약 5 dB의 이득 향상 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 원형 도체를 12개 적층하였을 때, 외곽 유전체 링 효과에 의해 Type 1 안테나는 Type 2 안테나보다 상대적으로 약 1.35 dB 만큼 이득이 더 높았으며, 각 안테나의 3 dB 빔 폭은 각각 약 $28^{\circ}$$36^{\circ}$로 측정되었다.. 그러나 기흉 발생 당일은 기흉이 발생하지 않은 날 당일보다 전일 대비 평균 기온이 높고(0.533 vs. $-0.103^{\circ}C$, RR 1.141, Cl $1.038{\sim}l.255$, p=0.006), 기온상승폭도 컸다(9.209 vs. $7.754^{\circ}C$, RR 1.123, Cl $1.061{\sim}1.190$, p=0.000). 결론: 본 연구의 결과를 통해 저자들은 기압이 상승한 뒤 기온이 상승했다. 하강하는 약 4일간의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수

착유시스템 유형별 세척수의 발생량과 특성 (Estimation of Influence of Milking System Type on Milking Center Effluent Amount and its Characteristics)

  • 최동윤;곽정훈;박치호;정광화;김재환;유용희;정만순;한창배;최홍림
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.149-158
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    • 2008
  • 본 시험은 젖소농가에서 보유하고 있는 여러가지 형태의 착유시스템에 대하여 계절별 세척수의 발생량과 이화학적 특성을 알아보고자 바켓식, 파이프라인식, 텐덤식, 헤링본식 등 착유시스템 유형별로 각각 3농가를 선정하여 계절별로 조사를 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 착유시스템 유형별 세척수 발생량은 텐덤식과 헤링본식에서 많았으며 바켓식이 적었다 (P<0.05). 2. 착유작업별 세척수 발생량은 착유기 세척에 가장 많은 량의 세척수를 사용하였으며 여름철의 경우 텐덤식 $398.8{\ell}$, 헤링본식 $407.7{\ell}$가 다른 착유시스템보다 많은 세척수를 사용하였다 (p<0.05). 3. 착유과정에서 발생하는 세척수 발생량을 조사한 결과, 평균 $15.4{\ell}$/두였으며, 계절별로는 여름이 $16.4{\ell}$로 가장 많은 세척수가 발생되었다. 4. 착유과정에서 발생하는 세척수의 $BOD_5$는 착유실 세척시 발생하는 세척수가 $906.4mg/\ell$로 가장 높았으며, 유두 세척시 가장 낮은 $212.4mg/\ell$로 나타났다. COD, SS 등도 착유실 바닥세척시 가장 높은 경향을 보였다. 5. 세척수의 이화학적 특성은 pH는 $7.3{\sim}8.2$의 범위로 착유작업 단계에 따라 차이를 나타내었으며, 착유작업 후 착유실 외부로 흘러나오는 배출수의 $BOD_5$, COD, SS, T-N, T-P는 각각 731.2, 479.0, 751.6, 79.1, $14.7mg/\ell$였다. 이상의 시험결과를 종합해 보면 착유시스템 유형별 세척수 발생량은 바켓식, 파이프 라인식, 텐덤식 및 헤링본식이 각각 143.9, 487.9, 914.0, $856.7{\ell}$로 조사되었으며, 착유과정에서 발생하는 세척수량은 착유우 두당 $15.4{\ell}$로 착유시스템 유형 및 착유우 사육두수에 따라 낙농가도 농가실정에 맞는 세척수 처리시설 및 용량을 확보해야 할 것으로 판단된다.

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Bulk와 Emulsion System에서 유지에 대한 항산화제와 유화제의 항산화효과 (Antioxidative Activity of Some Antioxidants and Emulsifiers in Bulk and Emulsion Systems)

  • 김인원;신동화;장영상
    • 한국식품과학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.1077-1083
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    • 1999
  • 다른 유지상(bulk, oil-in-water)에 친수성 항산화제로서 gallic acid를 소수성 항산화제로서 ${\delta}-tocopherol$을 처리하고, HLB(hydrophilic lipophilic balance)에 따른 유화제를 처리하여 기질의 차이에 따른 항산화제와 유화제가 유지의 산화안정성에 미치는 정도를 실험하였다. 유지는 정제하지 않은 콩기름을 사용하였고 bulk상에서 12일 경과시 gallic acid를 첨가한 처리구의 유도기간이 Rancimat method로 측정시 4.13인데 비해 ${\delta}-tocopherol$을 첨가한 처리구의 유도기간은 1.18로 친수성 항산화제를 처리한 것이 3배 정도의 유지산화지연효과를 보였다. 또한 유화제의 처리에 있어서는 lecithin을 처리한 것의 유도기간이 5.07로 tween 20 처리 2.23, span 60의 경우 2.9인것에 비해 산화안정성면에서 우수하였다. 이와 같은 결과는 과산화물가와 공액이중산함량에서도 같은 경향을 보였다. Emulsion상(oil-in-water)에서도 bulk상과 같은 경향을 보였으며 이것은 emulsion상에 소수성 항산화제를 처리한 것이 유지 산화안정성면에서 더 효과적이라는 결과와는 차이가 있는데 기질의 차이, 즉 정제하지 않은 시판 콩기름을 사용한 것에 의한 차이인 것 같다. Emulsion상에서 유지방구의 크기는 저장하면서 모든 처리구에서 작아지는 경향을 보였으며, 이것은 유지방구의 크기가 작아지면서 표면적이 증가하고 따라서 공기와 접하는 면이 커지게 되므로 유지상은 안정해지나 산화는 더 촉진되므로 상의 안정과 산화안정성의 적절한 설정기준이 필요할 것으로 보인다.

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고해상도 농업 기후 자료 처리를 위한 클라우드와 온프레미스 비교 분석 (Comparative Analysis on Cloud and On-Premises Environments for High-Resolution Agricultural Climate Data Processing)

  • 박주현;안문일;강위수;심교문;박은우
    • 한국농림기상학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.347-357
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    • 2019
  • GIS 기반의 농업 기후 자료의 처리 및 분석 체계의 유용성은 클라우드, 온프레미스, 하이브리드 구조와 같은 컴퓨팅 인프라의 신뢰성, 가용성에 영향을 받는다. 현재는 정보 기술 산업에서 클라우드 컴퓨팅의 시대라고 할 수 있을 만큼 클라우드와 관련된 기술이 확산되어 있으나, 장기간의 운영 경험으로 누적된 다양한 참조 사례를 볼 때 온프레미스 기술이 클라우드 기술 보다 유리한 경우도 있다. 또한 클라우드 환경의 경우 초기 비용이 온프레미스와 비교하여 저렴하지만 사용 방법에 따라 매우 높은 비용이 부과될 가능성이 있다. 따라서 각 시스템의 특성에 맞는 적절한 구성법이 고려될 필요가 있다. 본 연구에서는 농업 기후 자료 처리 및 분석 체계에 이용가능한 일반적인 컴퓨팅 플랫폼 4개를 소개하고 대량의 자료 처리 및 저장의 특성을 갖는 응용 시스템을 적용하여 각 플랫폼의 장단점을 비교 분석하였다. 현재로서는 대량의 농업 기상 및 기후 데이터를 필요로 하는 시스템은 비용상의 이유로 퍼블릭 클라우드로의 이주가 불가능함을 확인하였다. 향후 참조될 가능성이 높지 않은 대용량 자료를 클라우드 상에 유지해야 하는 점이 주요 원인이다. 따라서 가장 높은 비용의 저장 및 백업 부분을 클라우드 대신 온프레미스에서 운용하고, 자료의 분석 및 처리 그리고 표출 부분과 같이 유연성이 요구되는 부분은 클라우드에서 운용하는 것이 합리적이다.

바이오 필터를 이용한 비육돈사 배기덕트 시설의 악취저감 효과 (Odor Removal Efficiency of Biofilter Ducting Systems in Indoor Pig House)

  • 송준익;최홍림;최희철;권두중;유용희;전중환
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.195-200
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    • 2007
  • 무창 육성 비육돈사에 대한 악취 제어 효율 비교분석을 위하여 Biofilter 덕트에 의한 악취 제어 연구를 수행하였다. 본 실험은 서울대 부속목장 실험돈사에서 실시하였으며 실험결과는 다음과 같다. 1. 무창 육성비육돈사에서 여름철 최대 배기시 바이오필터 외부로 배출되는 공기속도는 볏짚(.0.77 m/s), ALC(0.56 m/s)으로 측정되었다. 2. 실험시작 5일 후 가스검지기(GV-100)에 의한 간이측정시 암모니아($NH_3$) 농도는 필터 통과 후 볏짚($2mg/{\ell}$), ALC(3ppm)로 측정되어 부자재 사이의 공극율이 높은 볏짚이 높게 나타났다. 부자재에 따른 필터외부에서의 먼지측정 결과 볏짚($93\;mg/m^3$), ALC($32\;mg/m^3$)으로 측정되어 볏짚은 볏짚 간의 넓은 공극에서 발생하는 먼지 및 돈사내부의 먼지가 혼합되어 필터 외부로 배출되어 돈사내부보다 높게 측정되었다. 3. 황화수소($H_{2}S$) 가스농도 변화는 돈사내부에서는 측정일 7일(6 ppm), 21일(5 ppm) 및 36일(7 ppm) 경과함에 따라 어느 일정 시점에서 황화수소 가스농도는 증가하지 않았으나 다른 필터여재에서는 일정한 경향은 보이지 않았다. 이상의 실험결과를 종합해 볼 때 무창 육성비육 돈사에서 Biofilter를 이용한 악취저감 효과를 확인할 수 있었다.

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