The objective of the experiment was to determine the optimum cultural [moisture levels (55, 60 and 70%), days of fermentation (7, 14 and 21), temperature (25 and $35^{\circ}C$) of incubation)] and nutritional parameters (urea addition (0 and 2%) and variable levels of single super phosphate (0.25 and 0.50% SSP)) for bio-processing of the mustard (Brassica campestris) straw (MS) under solid-state fermentation (SSF) system. The performance of SSF was assessed in terms of favorable changes in cell wall constituents, protein content and in vitro DM digestibility of the MS. Sorghum based inoculum (seed culture) of Ganoderma lucidum to treat the MS was prepared. The 50 g DM of MS taken in autoclavable polypropylene bags was mixed with a pre-calculated amount of water and the particular nutrient in the straw to attained the desired levels of water and nutrient concentration in the substrate. A significant progressive increase in biodegradation of DM (p<0.001), NDF (p<0.01) and ADF (p<0.05) was observed with increasing levels of moisture. Among the cell wall constituents the loss of ADF fraction was greatest compared to that of NDF. The loss of DM increased progressively as the fermentation proceeded and maximum DM losses occurred at 28 days after incubation. The protein content of the treated MS samples increased linearly up to the day $21^{th}$ of the incubation and thereafter declined at day $28^{th}$, whereas the improvement in in vitro DM digestibility were apparent only up to the day $14^{th}$ of the incubation under SSF and there after it declined. The acid detergent lignin (ADL) degradation was slower during the first 7 days of SSF and thereafter increased progressively and maximum ADL losses were observed at the day $28^{th}$ of the SSF. The biodegradation of DM and ADL was not affected by the variation in incubation temperature. Addition of urea was found to have inhibitory effect on fungal growth. The effect of both the levels (0.25 and 0.50) of SSP addition in the substrate, on DM, NDF, ADF, cellulose and ADL biodegradation was similar. Similarly, the protein content and the in vitro DM digestibility remain unaffected affected due to variable levels of the SSP inclusion in the substrate. From the results it may be concluded that the incubation of MS with 60 percent moisture for 21 days at $35^{\circ}C$ with 0.25 percent SSP was most suitable for MS treatment with Ganoderma lucidum. Maximum delignification, enrichment in the protein content and improvement in in vitro DM digestibility were achieved by adopting this protocol of bioprocessing of MS.
우리나라에서 육성된 콩 품종 90개에 대하여 종자의 발아 전 침종처리에 따른 발아능과 발아율을 조사한 결과는 다음과 같다. 침수량과 침종일수에 따른 콩 종자의 발아력은 침수량이 증가하고, 침종일수가 증가할수록 낮아졌는데, 침수량 90ml와 3일간 침종에서 품종간의 차이가 크게 나타났다. 종자의 수분흡수는 침종 후 6시간까지 급격하게 증가한 후 완만하게 증가하다가 24시간 이후부터는 줄어들었는데, 나물콩의 수분 흡수가 가장 낮았고, 밥밑콩의 수분함량이 가장 낮았다. 용존산소량은 침종 후 3시간까지는 급격히 감소하다가 그 이후에는 완만하게 감소하였는데, 풋콩 및 올콩은 침종 3시간 후부터 용존산소량이 가장 낮았으나 24시간이후에는 다른 용도의 콩에 비해 높아졌다. 전기전도율과 TDS는 침종 후 시간이 경과함에 따라 증가하였는데 풋콩 및 올콩이 가장 높았고, 다음으로 장류콩, 밥밑콩이 높았으며 종자의 크기가 작은 나물콩이 가장 낮았다. 침종 후 발아율이 높은 품종은 장류콩에서는 장수콩, 나물콩에서는 소백나물콩, 밥밑콩에서는 선흑콩, 그리고 풋콩 및 올콩에서는 선록콩이었으며, 발아율이 낮은 품종은 장류콩에서는 익산과 송학콩, 나물콩에서는 방사콩, 밥밑콩에서는 진율콩, 풋콩 및 올콩에서는 신록콩이었다. 전기전도율과 TDS가 낮은 품종들은 발아율이 높았고, 높은 품종은 발아율이 낮은 경향이었다. 종자의 수분흡수가 낮은 품종들은 발아율이 높아 수분흡수와 발아율은 부의 상관이 있었다. 종자의 무게가 높은 품종은 전기전도율과 TDS가 높았으며, 종자의 무게가 낮은 품종은 전기전도율과 TDS도 낮아 정의 상관이 있었다.
휴면포자와 같은 남조류의 휴면세포는 남조류의 초기발생 및 대발생의 중요한 씨앗세포이다. 이러한 중요성으로 인해 퇴적층에 존재하는 휴면세포를 분리하기 위해서 다양한 방법들이 시도되었다. Ludox는 해양퇴적물의 세포분리에 주로 활용되는 용액이지만 담수에서는 정확한 사용법을 찾기 어렵다. 본 연구에서는 가장 많이 사용되는 두 가지 Ludox방법(퇴적물 직접처리, 퇴적물 증류수 현탁처리)을 비교하고, 담수 퇴적물에서 남조류 휴면세포의 분리 및 유전자 증폭 효율이 높은 방법을 제안하였다. 퇴적물에서 발견된 휴면세포는 대부분 염주말목의 휴면포자로써 Dolichospermum, Cylindrospermum, Aphanizomenon의 휴면포자 형태와 유사하였다. 퇴적물을 증류수에 현탁하여 처리한 시료보다 퇴적물 그대로 사용한 시료에서 20배 더 많은 휴면포자가 발견되었으며 증류수로 현탁된 퇴적물에서는 분리되지 않은 세포가 대부분 pellet 퇴적물 표층에서 발견되었다. Ludox를 통해 층 분리된 휴면포자는 수층의 특정 깊이에서 밀집하기보다는 주로 상층과 하층에 넓게 퍼져있었다. 퇴적물을 그대로 사용한 시료에서 mibC, Geo, 16S rDNA 유전자 모두 증폭산물이 확인되었으나 퇴적물을 증류수로 현탁한 시료에서는 모든 유전자의 증폭산물이 발견되지 않았다. 따라서 담수 퇴적물에서 남조류의 휴면세포를 분리하는 경우에는 5~10 g의 퇴적물을 전처리 없이 그대로 사용하며, 퇴적물량 4배 부피의 Ludox를 첨가할 때 세포 분리 및 유전자 증폭 효율이 높았다. 본 연구에서 제시하는 Ludox 처리방법은 담수퇴적층에 존재하는 남조류 휴면세포를 분리하기 위한 방법으로써 다른 생물군에서는 동일한 효율이 나타나지 않을 수 있다. 따라서 다른 생물군의 분리에 Ludox를 적용하기 위해서는 퇴적물 전처리 방법 및 대상생물이 존재하는 수층을 파악하는 사전실험이 반드시 필요하다.
LEE, Sung-Ho;SHON, Young Geol;Lee, Soo In;DAVEY Micheal R.;COCKING Edward C.;CHO, Moo Je
식물조직배양학회지
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제24권5호
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pp.295-303
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1997
Japonica 벼 품종 Taipei 309 성숙 종자의 배반에서 유도된 캘러스로부터 유기 시킨 세포 현탁 배양체에서 원형질체를 분리하여 filter membrane과 feeder 세포를 이용한 여러가지 조건에서 배양하였다. 이러한 조건들은 gelling agents, feeder 세포와 원형질체 밀도, feeder 세포의 종류 및 heat shock 처리 등이며 이들이 filter membrane 배양 방법에서 원형질체 평판 효율에 미치는 효과들을 조사하였다. 원형질체 평판 효율은, Lolium multiflorum을 feeder 세포로 사용하고 (10 mL의 원형질체 배양 배지당 0.5 mL pcv) 원형질체를 mL 당 $5\;\times\;10^{5}$개로 하여 Sea Plague agarose 배지에 원형질체를 배양 했을때 최고치를 얻었다. 원형질체에 heat shock 처리를 했을 때 원형질체 평판 효율은 변화가 없었다. carbohydrate source로서 sucrose로서 sucrose 대신에 maltose를 사용했을 때 식물체 재분화율이 높았으며 원형질체로부터 재분화된 이들 식물체들은 임성을 나타내었다.
관비 또는 관수시 배액률(LF)과 시비농도가 토마토 접목묘를 생산하는 과정에서 묘 생장 및 근권부 화학성 변화에 미치는 영향을 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 피트모스+버미큘라이트(5:5, v/v, PV) 그리고 코이어 더스트+버미큘라이트(5:5, v/v, CV)를 혼합한 두 종류 상토를 조제하는 과정에서 기비를 혼합하였으며, 비료 혼합 후 50셀(셀 용량 33cc)과 105셀(셀 용량 18cc)에 충전하였다. 충전 후 대목인 'J3B Strong'은 50셀, 접수인 'Sunmyung'을 105셀 트레이에 파종한 후 재배하였다. 파종 31일 후 대목과 접수를 절단하고 단근삽접한 후 접목묘('Sunmyung' scion/'J3B Strong' rootstock)는 두 종류 상토가 충전된 50셀 플러그 트레이에 정식하였다. 접목 후 플러그 트레이를 광도를 조절한 플라스틱 터널 내부에 7일간 위치시켜 접목 부위의 활착과 새로운 부정근 형성이 이루어지도록 한 후 N 기준 0, 50, 100 그리고 $200mg{\cdot}L^{-1}$로 농도를 조절한 비료 용액을 매주 1회 관비하였다. 파종 31일 후 대목의 생장을 조사한 결과 두 종류 상토 모두 LF를 0.75로 조절한 처리에서 가장 우수하였으며 유묘당 지상부 생체중이 PV는 8.96g 그리고 CV는 7.11g으로 조사되었고, 이들 처리의 전기전도도는 각각 0.93 and $1.09dS{\cdot}m^{-1}$로 측정되었다. 파종 31일 후 조사한 접수의 평균 생체중은 PV와 CV 혼합상토의 0.50 LF 처리에서 각각 4.29g과 3.13g으로 조사되어 가장 무거웠고, 이들 두 처리의 EC는 각각 0.76과 $1.34dS{\cdot}m^{-1}$로 측정되었다. 접목 31일 후 추비농도에 영향을 받은 접목묘의 생체중은 두 종류 상토 모두 $100mg{\cdot}L^{-1}$의 시비구에서 가장 무거웠다. 생체중이 가장 무거웠던 처리의 EC는 PV 및 CV 상토가 각각 0.98과 $1.93dS{\cdot}m^{-1}$였으며 접목묘 생장을 위한 적절한 EC 범위는 CV 상토가 PV 상토 보다 높음을 의미한다. 이상의 결과는 접목묘 생장을 위한 적절한 EC범위가 상토에 따라 다르므로 소질이 우수한 접목묘를 생산하기 위하여 배액률도 상토별로 다르게 조절되어야 함을 의미한다.
강원도 대관령지역의 목초지에 발생하는 광엽잡초 중의 하나인 애기수영의 방제에 우수한 약제 이용을 위한 예비선발 결과 경엽처리 제초제는 MCPP 액제를, 토양처리 제초제로는 펜디유제를 선발하였다. 경엽처리제인 MCPP액제 처리시 방제효과는 500$m\ell$/10a를 처리시가 77.2%, 750$m\ell$/10a 처리시가 82.8%의 방제효과를 나타내었다. 그러나 지상부 고사로 형성된 나지를 통해 출아한 애기수영의 개체수가 무처리구에 비해 4배 이상이었다. 애기수영이 우점한 목초지에 펜디유제를 처리한 결과 애기수영의 rhizome의 생육억제에는 전혀 효과가 없었으나 초지를 전면 갱신한 후 펜디유제를 300$m\ell$/10a를 처리한 결과 83.0%의 애기수영 종자의 발아억제 효과를 나타내었다. 경엽처리제인 MCPP 액제와 토양처리제인 펜디유제를 연계처리시 MCPP 액제 500$m\ell$/10a와 750$m\ell$/10a의 농도로 먼저 처리한 처리구의 애기수영 방제효과가 각각 90.0%와 86.3%로 MCPP 액제를 나중 처리한 처리구의 66.7%와 78.3%보다 높았다. 지하부를 통해 재생하는 애기수영의 방제를 위해 MCPP 액제를 750$m\ell$/10a 농도로 20일 간격으로 2회 처리시 93.2%의 높은 방제가를 나타내었으며 목초의 수량도 높았다. 목초 중 MCPP 액제의 잔류량은 약제처리 20일째 500$m\ell$/ 10a 처리시 0.033ppm, 1000$m\ell$/10a 처리시 0.081 ppm을 나타내었으며, 펜디유제 잔류량은 약제처리 후 20일째 300$m\ell$/10a 처리시 0.07ppm, 600$m\ell$/10a 처리시 0.31ppm으로 두 약제 공히 잔류허용기준 0.5ppm 미만이었다.
돌돔 치어 종묘 생산장에서 부화 후 약 20일 전후 대량 폐사 현상의 원인 조사를 위해 사육 수질의 영양염 및 일반 세균수와 사육 해수의 영양염 농도별 자어의 폐사율을 조사한 결과는 다음과 같다.돌돔 부화 경과 일수별 사육수의 pH는 1일령 8.21, 7일령 7.56으로 일령이 증가할수록 pH는 감소하였으며 암모니아는 1일령 0.49 ppm, 10일령 0.85 ppm으로 증가하였다.먹이생물이 사육수에 미치는 영향을 조사한 결과, 클로렐라 첨가하기 전보다 첨가 후 사육수의 COD는 3.3배 증가, 사육 해수에 로티퍼 첨가 후 COD는 약 1.2배 증가하였으며 인산염과 암모니아는 클로렐라 첨가 후 각각 1.7배, 2.3배 증가하여 해역Ⅱ등급 기준인 0.015 ppm, 0.1 ppm을 훨씬 초과하는 값이었다.돌돔 사육수 수질은 지수 사육시 COD는 3.85 ㎎/ℓ였으며 유수량 증가시 다소 양호해지는 경향이었고 지수 사육에 비해 유수 사육시 인산염, 암모니아 모두 양호한 경향이었으나 수질 해역Ⅱ등급을 훨씬 초과하는 값이었다.사육 수질의 정화를 위해 사용하는 PSB (광합성세균)의 1시간 처리 전후의 사육수 수질 변화는 사용 전에 비해 사용 후 COD 1.7배 증가, 인산염 2.7배 증가, 암모니아 1.4배의 증가를 보여 수질 개선효과는 없었다.사육수의 세균 조사 결과, 클로렐라 첨가 전 사육수의 총균 수는 8.7×102 cfu/㎖, 비브리오균수 2.7×102cfu/㎖, 클로렐라 첨가후 총균 수 1.4배, 비브리오균 수 1.6배 증가하였으며 부화경과 일수에 따라 사육수의 세균 수는 증가하였다.사육 해수의 암모니아 농도별 돌돔자어 (5일령)의 폐사율은 100 ppm에서 18시간, 50 ppm에서 20시간, 10 ppm 에서 28시간에 100%의 폐사를 나타내었으며 2 ppm에서 28시간에 40%, 1 ppm에서 28시간에 10%의 폐사를 가져왔다.
최근 곤충산업은 애완곤충, 천적 등 산업에서 사료, 식용, 약용곤충으로 그 활용범위가 확대되면서 곤충 원료의 품질관리에 대한 요구가 커지고 곤충 제품의 안전성 확보에 관심이 높아지고 있다. 전세계 곤충산업 시장은 많은 소규모 농가형 기업과 소수의 대기업으로 구성되어 있으며 전통적인 수작업 사육에서 고도로 자동화되고 기술적으로 진보된 플랜트형 사육 등 다양한 기술 수준의 사육형태가 존재한다. 산업규모가 확대되는 과정에서 사육환경의 설계는 온습도, 공기질 조절과 병원체 및 기타 오염 물질의 전파를 방지하는 것은 중요한 성공 요인이 되며 사육에서 부화, 사육, 가공에 이르기까지 생산의 안전성을 유지하기 위해서 통일된 운영시스템 아래 통제된 환경이 필요하다. 따라서 곤충의 생육과 사육환경의 빅데이터화 된 데이터베이스를 기반으로 외부 환경 변화에도 안정적인 사육환경 유지가 가능하고 곤충성장에 맞추어 사육환경을 제어하며 노동력 감소와 생산성 향상을 이루기 위한 ICT 기반 곤충 스마트팩토리팜의 설계 및 운용알고리즘을 개발하는 것은 곤충산업 발전의 필수 선결조건이 되고 있다. 특히 유럽 상업용 곤충사육시설은 상당한 투자자의 관심을 받아 곤충 회사가 대규모 생산시설로 건설하고 있는데 이는 EU가 2017년 7월 물고기양식 사료원료로 곤충 단백질의 사용을 승인한 후 가능해졌으며 이를 기반으로 곤충산업의 식용, 의료 등 다른 분야도 첨단기술을 접목하는 현상이 가속화되었다. 외국 곤충산업은 주로 전세계 식품 생산량의 30%에 이르는 소비 전 폐기물이라고 불리는 식품회사의 생산과잉 원료 등을 업사이클링을 통해 재활용생태계를 형성하는데 반해 우리나라는 가정 및 가게에서 발생하는 음식물폐기물 또는 농산물 가공부산물을 주로 이용한다는 점에서 사료 수집과 영양성분 유지, 위생 등 지속가능한 산업생태계를 이루는 데 어려움을 겪고 있다. 또한, 각 곤충 종은 고유하고 특정 사육기술을 요구하고 있다는 점을 감안할 때 곤충사육자는 각기 다른 종별 접근 방식을 채택해야 하는데 대부분의 곤충기업은 여전히 소규모로 운영되며 특히 농가형 기업의 경우 지식과 경험이 도제식으로 전승되는 경우가 많아 표준화되고 규격화된 사육기술이 유지되기 어려운 반면, 일부 곤충 기업은 대규모 사육시설에 스마트 통합 제어시스템을 도입하여 먹이주기, 물주기, 취급, 수확, 청소 시스템, 가공, 품질관리, 포장 및 보관과 같은 곤충 생산과 관련된 요소가 최적화된 사육 환경과 사육프로세스로 표준화되어가는 모습을 보이고 있으며 심지어 일부 유럽기업은 AI기술로 구동되는 완전 자율 모듈식 곤충시스템으로 사육 유지관리를 하고 있는 사례도 등장하기 시작하였다. 향후 전세계 곤충산업은 공급업체로부터 알이나 작은 유충을 구입하고 곤충을 성숙시키기까지 애벌레의 비육 즉 생산원료에 중점을 두는 시스템과 알을 낳고 수확하고 유충의 초기 전처리에 이르기까지 전체 생산 과정을 다루는 시스템, 곤충 유충 생산의 모든 단계와 제분, 지방 제거 및 단백질 또는 지방 분획 등 추가 가공 단계를 다루는 대규모 생산시스템 등으로 점점 세분화할 것으로 본다. 우리나라에서도 인공지능 및 ICT 첨단기술을 활용한 곤충스마트팩토리팜 연구 및 개발 등이 가속화되고 있어 곤충이 기존 사료, 식품 뿐만 아니라 천연 플라스틱 또는 천연성형소재 등 2차산업의 탄소제로 소재로 활용할 수 있도록 특정 종 육종과정 단축이나 기능성 강화를 위한 사육제어가 가능하도록 곧 곤충 스마트팩토리팜 한국형 맞춤사육시스템이 등장할 수 있을 것으로 보이며, 특히 곤충 제품의 지속 가능성을 높이기 위해 사료 및 자원 사용에 대한 통합 소프트웨어 접근 방식을 개발하는 것에 중점을 두고 진행되고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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