농산 폐자원 및 견과류 껍질의 산 가수분해를 통하여 L-arabinose를 생산하기 위한 최적조건의 결정에 대한 연구를 수행하였다. 다양한 원료들을 분말로 제조하여 희석된 황산으로 가수분해 시킨 결과 corn fiber에서 arabinose가 가장 많이 생성되어, 이를 원료로 선정하였다. Corn fiber로부터 arabinose를 생성하기 위한 산 가수분해 반응의 최적조건은 0.4%의 황산으로 130$^{\circ}C$에서 60분간 처리하는 것이며, arabinose의 생성 수율은 기질의 농도가 낮을수록 증가하였으나 생성농도는 기질의 농도가 높을수록 증가하였다. 최종적으로 90 g/L의 corn fiber를 최적조건에서 산 가수분해 시킨 결과 20.1 g/L의 glucose, 10.1 g/L의 xylose, 7.8 g/L의 arabinose 및 1.8 g/L의 galactose가 생성되었다. 산 가수분해 용액을 암모니아수로 pH를 5.5로 조정하고 C. tropicalis를 접종하여 배양한 결과 7.6 g/L의 arabinose, 0.6 g/L의 xylose, 0.5 g/L의 xylitol 및 0.5 g/L의 galactose만이 존재하였다. 이는 효모의 배양에 의하여 당 혼합물로부터 L-arabinose의 비율을 증가시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 막 여과에 의하여 고형물을 제거시킨 배양액에 activate carbon을 처리하여 organic contaminants와 색소를 제거하고 양이온과 음이온 교환 수지를 통과시켜 이온물질들을 제거시킨 후에 농축시켜 3.1 g의 L-arabinose의 분말을 얻었다.
흰목이버섯 균주와 공생균을 수집하고 ITS 5.8S rDNA sequencing을 하여 유전자 서열을 분석하였다. Gene Bank Data homology search 결과 분리된 균의 rDNA 서열이 이 Tremella fuciformis AF042409의 rDNA 서열과 99% 일치하는 것으로 확인되었다. 그리고 함께 분리된 공생균은 같은 방법으로 Annulohhypoxylon stygium 으로 확인하였다. 분리된 T. fuciformis KG 103과 A. stygium KG 201 균주는 PD배지에서 각각 14 mm/14 days과 85 mm/14 days의 균사생육을 나타내었다. T. fuciformis KG 103 균주의 생육최적온도는 $25^{\circ}C$ (14mm/14days) 이었으며, $35^{\circ}C$ 고온과 $15^{\circ}C$이하 저온에서 균사 생장이 억제되었다. A. stygium KG 201은 흰목이버섯균과 유사한 최적온도를 나타내었다. T. fuciformis KG 103 균의 생육 최적 pH는 5.0이었으며, A. stygium KG 201도 pH 5.0에서 생육이 가장 왕성하였다. 흰목이버섯 종균용 최적 배지로 참나무톱밥 77.5%, 미강 20%, 석고 1.5%, 황백당 1%가 선정되었다. T. fuciformis KG 103과 A. stygium KG 201혼합 종균을 제조하고 흰목이버섯 자실체생산을 위한 병속재배 방법을 확립하였다. 콘코브(Corn cob) (77%와 52%)가 사용한 재료 중 최적의 자실체 성장률을 나타냈으며, 콘코브 함량을 줄일수록 생육이 저조하였다. 면실박과 참나무톱밥은 단독 사용시 생육이 저조하였고, 콘코브를 첨가시 수율이 증대되었다. 최적수분농도는 55%로 결정되었다.
재식거리에 따른 옥수수의 광합성율의 차이를 보면, 이식 후 23일째(5월 31일)에 재식거리 $40{\times}40cm$에서 제일 낮게 나타났으나, 시일이 지나면서 식물체의 내염성 증가로 광합성율이 큰 차이는 보이지 않았다. 식물체의 생육특성의 차이를 보면, 이식 후 23일째(5월 31일)에 염류의 영향으로 재식거리 $40{\times}40cm$에서 생육저해가 나타났지만, 시일이 지나면서 왕성한 생장을 보였다. 식물체내의 염분함량의 차이를 보면, 대체로 재식거리 $40{\times}40cm$에서 다른 재식거리보다 높은 경향을 보였으며, 염류흡수 차이를 보면 $K^{+}$ 함량이 다른 염류함량보다 훨씬 높게 나타났다. 옥수수의 재배에 따른 토양의 제염효과를 보면, 재식거리 $30{\times}30cm$에서 $K^{+}$는 28%, $Ca^{2+}$는 36.6%, $Mg^{2+}$는 30.6%, $Na^{+}$는 22.9%로 이식 후 37일째(6월 14일)에서 이식 후 23일째(5월 31)에 비해 현저하게 감소하였다. 또한 표토의 염류함량이 심토보다 높게 나타났다.
바이오차 시용이 토양비옥도나 온실가스 완화에 기여하는 것 외에, 경작지 시용에 따른 탄소격리 및 순익 분석이 평가된바 거의 없다. 본 연구는 옥수수 재배 기간 동안 온실가스 완화에 대한 이익을 평가하고, 탄소격리를 산정하기 위해 수행되었다. 본 실험의 처리구는 돈분처리구, 돈분을 퇴비로 시용하면서 바이오차 처리를 2,600(0.2%), 13,000(1%), 및 26,000(2%) kg/ha로 나누어 시용하였다. 바이오차 시용에 따른 탄소 격리량을 예측하기 위해 Y = 0.5523X - 742.57 ($r^2=0.939^{**}$) 일차 모형식을 유도하였으며, 본 수식을 바탕으로 바이오차 0.2, 1 및 2% 시용 시 탄소 격리량은 각각 1,235, 3,978, 및 14,794 kg/ha로 산정되었고, 온실가스 완화는 각각 4.5, 14.6, 및 54.2 ton/ha로 평가 되었다. 이에 대한 이익 평가는 적게는 $14.6, 많게는 $452로 산정되었다. 또한 한국 기후변화 시장의 이산화탄소 시장 거래가로는 바이오차 0.2, 1 및 2% 시용 시 $35.6, $115.3 및 $428.2로 나타났다. 바이오차 시용에 대한 작물 재배에 있어, 초장과 수량은 처리간에 유의차가 인정되지 않았다. 따라서 본 실험결과는 농사활동에서 바이오차를 토양에 시용함으로서 탄소 배출건 거래제가 시행된다는 전제 조건하에 기초자료가 될 것이다.
한국작물학회 1998년도 21세기 한반도 농업전망과 대책(한국작물학회.한국육종학회 공동주관 심포지움 회보)
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pp.266-287
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1998
Environmental conditions and expected profit are the major criteria to select crops to be cultivated in any region. Traditionally, miscellaneous crops have been cultivated as alternative crop in case of unfavorable climate or supplementary crop in marginal lands. Since the successful breeding of high yielding varieties of staple crops and development of cultural techniques in 1970s in Korea, production of miscellaneous crops decreased markedly due to the rapid commercialization of agriculture and increased productions of horticultural crops, although yields have been doubled during the last $2\~3$ decades. On the other hand, animal husbandry has been developing remarkably parallel with national economic development and the increased consumption of animal products. As a result, imports of feed grains such as corn have increased rapidly, while roughage production became lower than demand. Among miscellaneous crops, corn production increased markedly through the development of hybrids and due to its importance as silage crops. Acreage of corn production including grains, fresh corns and feeding is about 120,000 ha, while acreage of buckwheat is about 5,000 ha and those of other miscellaneous crops decreased to a level of about 1,000 ha. Although miscellaneous crops have low yield potential and are unprofitable due to low price and imports of cheap foreign products, they should be kept to cultivate. Miscellaneous crops are important components that maintain diversity among upland crops as well as alternative crops in case of unfavorable climate. The low yield potential of miscellaneous crops might be due to lack of efforts to breed high yielding varieties and to develope cultural techniques. Continuous investment in research, exploitation of new utilization for miscellaneous crops as sustainable crop, honey crop and sightseeing crop, and development of healthy and special foods will promote their cultivation. Animal feeding in Korea depends mainly on formula feeds. As the number of animals increases to meet demand of animal products, there is no alternative way but to import grains to feed them. But roughage production, which is necessary for normal growth of ruminant animals, should be increased. However, lack of arable land and pasture land limits the production of good roughages. It is estimated that number of course for meat and milk production will be $2.5{\~}2.6$ million and total of $6.2{\~}7.5$ million tons of roughages should be produced. This implies that more than 1 million tons of roughage are needed, although pasture land, upland for forage crops, forage crops after rice cultivation and rice straw are utilized. Therefore, new reclamation of pasture land, increased roughage production in cultivating land, increased cultivation of forage crops after rice, more utilization of rice straw and active exploration of indigenous plant species as roughage resources should be promoted
1. 30년 장기 연용구의 연작 대비 윤작에 의한 옥수수 및 콩의 수량증대는 옥수수보다 콩이 더 컸으며, 연작시 무경운에 따라 수량이 감소되었던 옥수수는 윤작에 의해 수량이 많이 회복되었다. 콩은 연 윤작구 모두 무경운에서도 수량이 감소하지 않았다. 2. 윤작구의 작물재배기간의 이산화탄소 누적발생량은 재배작물 및 처리간 차이가 없었으며, 메탄은 콩의 재배시 plow 경운구에서 생육초기에 증가하였다. 3. 아산화질소의 발생은 옥수수 생육초기 질소시비 후에 질소비료의 무기화 과정에서 발생량이 증가하였는데, 경운방법에 따라 차이가 뚜렷하여 chisel 경운에서 가장 높았고, 무경운에서 가장 낮았다. 4. 콩-옥수수 윤작체계에서 plow 및 chisel 경운에 비해 무경운(no-tillage)의 채택에 따라 작물의 수량 감소없이 콩 재배 시 메탄 $0.7kg\;C\;ha^{-1}$ 및 옥수수 재배 시 아산화질소 $2{\sim}4kg\;N\;ha^{-1}$ 발생량을 감소시킬 수 있었다.
NSM으로 무살균 재배를 여러 가지 배지를 혼합하여 균사생장과 밀도, 오염율을 실험한 결과는 다음과 같다. 첫째, 방울솜을 주재료로 하여 옥수수강과 비트, 미강을 각각 10, 20, 30, 40%를 혼합하였을 때 옥수수강, 미강, 비트 순으로 균사생장과 밀도가 양호한 결과를 보였으며 방울솜:옥수수강을 80 : 20(V/V)으로 혼합한 경우가 가장 양호하다. 특히 방울솜에 비트를 10% 이상 혼합하면 균사생장과 밀도가 현저히 불량한 특징이 있다. 둘째, 면자각을 주재료로 하여 옥수수강과 비트, 미강을 각각 10, 20, 30,40%를 혼합하였을 때 비트, 미강, 옥수수강 순으로 양호한 것으로 나타남에 따라 방울솜과 반대의 경향을 나타내었다. 특히 면자각에 미강을 20%이상 혼합하면 잡균오염도 높아질뿐만 아니라 균사생장과 밀도도 현저히 낮아지는 특징이 있다. 셋째, 방울솜을 주재료로 하여 옥수수강과 비트를 각각 혼합한 경 우 방울솜:옥수수강:비트를 70:20:10(V/V)로 혼합한 배지가 가장 양호 하였다. 넷째, 면자각을 주재료로 하여 옥수수강과 비트를 각각 혼합한 경우 면자각:옥수수강:비트를 70:20: 10(V/V)로 혼합한 배지가 가장 양호하였다. NSM의 적정 약제 농도별로는 500배가 가장 좋았으나 2,000배액에서도 균사생장은 비교적 좋은 결과를 나타내었으나 잡균오염율은 희석을 많이 하면 오염율이 높았다. NSM 배지의 적정수분함량은 77%가 적당하였으며, $25^{\circ}C$에서 배양하였을 때 균사밀도와균사속도가 양호하였다. NSM에 배지를 침지한 시간별로 조사한 결과 침지한 즉시 꺼내어 접종한 것이나 32시간 동안 침지한 것이나 동일한 효과가 있었으며 48시간 이상 침지하면 균사속도와 균사밀도가 약간 나빠지는 경향이 있었다. 따라서 NSM에 침지한 즉시 꺼내어 접종하면 균사생장과 균사밀도가 양호하였다. 즉 N.S.M을 이용하여 느타리버섯 폐면재배에 있어서 방울솜을 주재료로 하여 옥수수강, 비트, 미강을 혼합하여 균사생장, 균사밀도, 잡균오염도를 조사한 결과, 방울솜에 옥수수강을 20~30% 혼합하였을 때 균사생장이 76mm/10일 정도로 가장 양호하였고 균사밀도도 양호하였다.
Aqua/ MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 위성의 노후화에 따라 Suomi-NPP/Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) 위성영상을 활용한 작황 평가 가능성을 분석하기 위해 미국 일리노이주 옥수수, 콩 재배지를 대상으로 2012년부터 2022년까지 11년동안 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) 변화 특성을 분석하였다. MODIS, VIIRS NDVI는 0.98 이상의 높은 상관계수를 보였다. 그러나 작물이 급격히 성장, 쇠락하는 시기에는 VIIRS NDVI가 MODIS에 비해 0.12~0.14 정도 높은 값을 보였다. NDVI를 기반으로 생육이상 등급을 추정한 결과 2018, 2019년 옥수수, 콩의 생육이상 등급은 유사한 변화 경향을 보였다. 그러나 2022년에는 생육등급의 차이가 커지는 것으로 나타났다. MODIS 및 VIIRS 위성영상 NDVI와 옥수수, 콩 수량의 상관계수는 0.8 이상의 높은 값을 보여 MODIS 위성영상뿐 아니라 VIIRS 위성영상을 활용한 수량 추정 가능성을 확인할 수 있었다. VIIRS 위성영상 NDVI의 경우 콩 수량 추정에서 작물 증가 추세를 제외하는 것이 상관성을 높여주는 것으로 나타났으며, MODIS에 비해서 NDVI와 수량의 상관성이 16일 정도 이른 시기부터 높은 경향을 보여 조기 추정에 대한 가능성도 확인할 수 있었다.
A Micrococcus sp. producing catalase was isolated from soil, and a commercial-scathe cultivation and purification of catalase were conducted. The maximum catalase activity was about 103 BU/mL obtained after 46 hr of cultivation in a 30 L fermenter containing 2% glucose, 2% peptone, 4% yeast extract, and 0.5% NaCl. Soybean sauce, CSL (corn steep liquor), and yeast extract were also studied as media substitutes in the media 30 L fermenter. The optimum medium components for the production catalase were found to be 2% glucose, 4% soybean sauce, and 16% CSL. In a 18 kL fermenter, the stationary phase in the cell growth and maximum catalase activity (112 BU/mL) were reached after 46 hr of cultivation, which was the same result as in the 30 L fermenter. The catalase activity was purified with over 17 folds in four steps with a 33.6% yield. From 104,250 mg of protein after cell lysis, 1,966 mg of the purified enzyme with a specific activity of 192.7 kBU/mg was obtained. The residual activity with the addition of 10% NaCl exhibited more than 100%. The use of just NaCl produced a higher residual activity than combination of bencol (benzyldimethyl ammoniumchloride) and PG (propyleneglycol).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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