• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권4호
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• pp.374-389
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• 2023

Organophosphorus (OP) pesticides, particularly malathion, parathion, diazinon, and chlorpyrifos, are widely used in both agricultural and residential contexts. This refractory quality is shared by certain organ phosphorus insecticides, and it may have unintended consequences for certain non-target soil species. Bioremediation cleans organic and inorganic contaminants using microbes and plants. Organophosphate-hydrolyzing enzymes can transform pesticide residues into non-hazardous byproducts and are increasingly being considered viable solutions to the problem of decontamination. When coupled with system analysis, the multi-omics technique produces important data for functional validation and genetic manipulation, both of which may be used to boost the efficiency of bioremediation systems. RNA-guided nucleases and RNA-guided base editors include zinc-finger nucleases (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs), and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR), which are used to alter genes and edit genomes. The review sheds light on key knowledge gaps and suggests approaches to pesticide cleanup using a variety of microbe-assisted methods. Researches, ecologists, and decision-makers can all benefit from having a better understanding of the usefulness and application of systems biology and gene editing in bioremediation evaluations.

• International Journal of Advanced Culture Technology
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• 제12권1호
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• pp.281-286
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• 2024

With the commercialization and full-timeization of the livestock industry, civil complaints continue to increase, and the livestock industry is facing a crisis due to social problems such as odor caused by livestock manure, soil pollution, water pollution, and environmental pollution. In order to increase productivity in livestock farms, the amount of livestock manure generated is increasing due to excessive use of protein feed and high-density breeding environment, and complaints such as odor and water pollution due to management problems are increasing rapidly. Livestock odor has emerged as a serious social problem, and due to growing complaints, conflicts between the Ministry of Agriculture and Forestry and the Ministry of Environment are even causing the livestock industry to lower its status. There is an urgent need for solutions to identify problems in the livestock industry and improve policies. This study aims to develop a " Abelmoschus Manihot Jinhuakui " brand that can improve the intestinal environment of livestock, reduce odors caused by livestock excrement, and improve the productivity of livestock farms in order to improve the increasingly serious odor problem in livestock sites. For Jeju livestock farms, which place more importance on the environment by securing tourists, eco-friendly feed additives were applied to the experiment, the results were derived, and the focus was on solving fundamental problems of odor generation through the development and packaging of feed additive brands. We aim to fundamentally solve the odor problem of domestic livestock farms, secure eco-friendly livestock farms, and contribute to reducing livestock odors and increasing productivity through research results that reduce ammonia levels in each livestock farm.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권9호
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• pp.1867-1875
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• 2024

Identification of the biochemical metabolic pathway for lignin decomposition and the responsible degradative enzymes is needed for the effective biotechnological valorization of lignin to renewable chemical products. In this study, we investigated the decomposition of kraft lignin by the soil bacterium Pseudomonas kribbensis CHA-19, a strain that can utilize kraft lignin and its main degradation metabolite, vanillic acid, as growth substrates. Gel permeation chromatography revealed that CHA-19 decomposed polymeric lignin and degraded dehydrodivanillin (a representative lignin model compound); however, the degradative enzyme(s) and mechanism were not identified. Quantitative polymerase chain reaction with mRNAs from CHA-19 cells induced in the presence of lignin showed that the putative genes coding for two laccase-like multicopper oxidases (LMCOs) and three dye-decolorizing peroxidases (DyPs) were upregulated by 2.0- to 7.9-fold compared with glucose-induced cells, which indicates possible cooperation with multiple enzymes for lignin decomposition. Computational homology analysis of the protein sequences of LMCOs and DyPs also predicted their roles in lignin decomposition. Based on the above data, CHA-19 appears to initiate oxidative lignin decomposition using multifunctional LMCOs and DyPs, producing smaller metabolites such as vanillic acid, which is further degraded via ortho- and meta-ring cleavage pathways. This study not only helps to better understand the role of bacteria in lignin decomposition and thus in terrestrial ecosystems, but also expands the biocatalytic toolbox with new bacterial cells and their degradative enzymes for lignin valorization.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.33-39
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• 2014

본 연구에서는 하수슬러지의 소화가스 생산 효율향상을 위해 전기분해 처리방법을 수행하고 이를 소화가스 생산과 탈질실험 효과를 확인하였다. 전기분해 처리시간, 전류밀도가 증가함에 따라 가용화율은 증가하였으며 전극간격 4 mm에서 전류밀도 10 mA/cm2로 60분 처리 시 가용화율은 9.02%를 보였다. 이를 이용하여 BMP실험을 진행한 결과 0.49 L CH4/g VS의 메탄생산량을 보이며 대조군대비 88.4% 증가함을 보였다. 같은 조건으로 처리된 하수슬러지를 이용하여 탈질실험을 진행한 결과 $19.2mg\;NO_3{^{-}}N/g\;MLVSS{\cdot}hr$의 탈질율을 보였으며 이를 통해 전기분해 처리된 하수슬러지는 생분해성이 증대됨에 따라 혐기성소화와 탈질공정에도 적용이 가능한 것으로 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권6호
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• pp.453-479
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• 2011

오늘날 전세계적으로 수환경에서의 잔류 의약물질들의 오염에 대한 연구결과들이 많이 보고되고 있다. 이들 잔류 의약물질들은 다양한 종류와 그들이 가지는 물리 화학적인 특성들로 인해 수환경에서의 거동, 오염현황, 영향 및 독성 등도 매우 다양하여 수환경 및 수처리 공정에서의 거동을 예측 평가하기가 어렵다. 선진 외국의 경우 환경 중에서의 오염 현황 및 사용량을 정량화하기 위한 조사를 이미 시작하였고, 잔류 의약물질들의 인체에 대한 잠재적 위험성뿐만 아니라 상수나 하수처리 공정에서의 제거기술에 관한 다양한 연구도 활발히 진행하고 있다. 그러나 국내의 경우 잔류 의약물질들에 대해 전국 주요하천과 상수원에 대한 모니터링 결과도 매우 부족한 실정이다. 우선 국내의 경우는 상수원으로 이용되는 전국 주요 하천과 호소에 대해 주기적이고 체계적인 오염현황 평가가 선행되어야 하며, 잔류 의약물질들이 비교적 고농도로 검출되는 상수원에 대해서는 주오염원에 대한 조사도 병행되어야 한다. 또한, 의약물질 사용량은 지속적으로 증가할 것으로 전망되기 때문에 하수처리 시설에 대한 부하도 지속적으로 증가할 것이다. 따라서 수환경에서의 유해도를 저감시키기 위해 효과적인 하수처리 공법의 도입이 절실하며, 상수에 대한 안전성 확보를 위해서도 잔류 의약물질들의 수환경중에서의 물리 화학적 거동에 대한 면밀한 연구가 요구된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권2호
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• pp.375-383
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• 2000

유일로 오염된 지역의 토양에서 toluene을 탄소원으로 이용하는 혼합미생물을 분리하여 toluene, benzene, ethylbenzene 및 xylene isomers(BTEX)의 분해특성을 관찰하였다. 단일기질 실험에서는 모든 BTEX의 분해가 이루어졌으며 toluene, benzene, ethylbenzene, p-xylene 순서로 분해되었다. BTEX 혼합기질 분해실험에서는 단일기질일 때보다 분해속도가 상대적으로 느려졌으며, ethylbenzene이 benzene보다 먼저 분해되는 것이 관찰되었다. 이중 혼합물질 반응 실험에서는 방해작용(inhibition), 촉진작용(stimulation), 그리고 비반응(non-interaction)과 같은 다양한 기질반응이 관찰되었으며, ethylbenzene은 benzene, toluene, xylene의 분해에 강한 방해영향을 주었다. Xylene 분해특성에서 m- 및 p-xylene은 혼합미생물에 탄소원으로 이용되었으며 benzene이나 toluene이 동시에 존재할 때는 xylene isomer의 분해가 촉진되었다. 그러나 o-xylene의 분해는 benzene에 의해서만 촉진되었다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-13
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• 2006

The recent environmental protection issue has diminished the supply of sand for soft ground improvements so much that the prices of sand have shown a sudden rise. Plastic material is one of substitutes for sand material, but plastic is nonperishable and doubtable if it has potential environmental hormone disrupting substances. Moderate-priced natural fiber drain board made with coconut coir and jute filter are in the spotlight recently as an alternative material for sand and plastic drain board etc. Natural fiber drain has not only competitive price but also a characteristic of assimilation into the soils after finishing of its own function. Discharge capacity of the fiber drain board evaluated by triaxial type discharge capacity test was relatively lower than that of plastic drain board. Nevertheless, settlement and pore pressure dissipation behaviors of the fiber drain board and the plastic drain board which were installed in the clayey soil during the composite discharge capacity test were almost similar. It was also found that biodegradation of the fiber drain board was in progress until 18 month after installation in the clayey soil, but they had still enough engineering properties to use at field.

• 한국환경과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1457-1464
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• 2013

We investigated the optimal conditions for keratinase production by feather-degrading Pseudomonas geniculata H10 using one variable at a time (OVT) method. The optimal medium composition and cultural condition for keratinase production were determined to be glucose 0.15% (w/v), beef extract 0.08% (w/v), $KH_2PO_4$ 0.12% (w/v), $K_2HPO_4$ 0.02% (w/v), NaCl 0.07% (w/v), $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.03%, $MgCl_2{\cdot}6H_2O$ 0.04% along with initial pH 10 at 200 rpm and $25^{\circ}C$, respectively. The production yield of keratinase was 31.6 U/ml in an optimal condition, showing 4.6-fold higher than that in basal medium. The strain H10 also showed plant growth promoting activities. This strain had ammonification activity and produced indoleacetic acid (IAA), siderophore and a variety of hydrolytic enzymes such as protease, lipase and chitinase. Therefore, this study showed that P. geniculata H10 could be not only used to upgrade the nutritional value of feather wastes but also useful in situ biodegradation of feather wastes. Moreover, it is also a potential candidate for the development of biofertilizing agent applicable to crop plant soil.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.971-980
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• 2000

가용성 메탄산화효소를 분비하는 혼합 메탄자화균총을 celite R-635에 고정화시켜 TCE 분해를 위한 새로운 형식의 가압 산기식 혼합 메탄자화균총 고정층 생물막 반응기를 설계하였다. Celite R-635에서 용출되는 용액의 pH는 약 4시간 후부터 안정화되어서 중성 영역에 도달하므로 더 이상 중화할 필요가 없었다. 혼합 메탄자화균 생물막을 완전히 형성하기 위해서는 130일이 걸렸으며, 처음에 흰색을 띠고 있었던 celite는 점차 붉게 변해 갔었다. 생물막이 형성된 후에는 메탄과 산소를 각각 2.5~4, 8~10 ppm씩 공급할 때 하루 동안 체류한 후 0.5~1, 1~2 ppm 정도로 농도가 낮아졌다. 초기에 2 ppm의 TCE를 메탄자화균 고정층 생물막 반응기에서 10시간 동안 체류시켰을 때 79.9%의 분해 효율을 보였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.549-551
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• 2001

본 연구는 방향족 화합물질 중 페놀폐수에 대한 생물학적 처리를 위해 본 실험실에서 분리한 페놀분해능이 우수한 Rhodococcus sp. EL-GT를 이용하여 catechol 분해 catechol 1,2-dioxygenase 분해활성을 측정하였고, 이것이 ortho-pathway임을 확인할 수 있었다. 또한 다른 연구에서 보고되 Phodococcus rhodochrous NCIMB임을 확인할 수 있었다. 또한 다른 연구에서 보고된 Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13259 균주의 catechol 1,2 dioxygenase를 기초로한 primer를 이용하여 PCR을 수행하였으며 이 분해 유전자의 cloning실험을 수행 중이다. 이들 실험을 통하여 Rhodococcus sp. EL-GT의 페놀분해 균의 유전적 구조 및 특징을 검토하고 이를 이용하여 방향족 화합물의 분해능이 보다 우수한 균주의 개발을 시도하고자 한다.