• The Plant Pathology Journal
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• 제37권5호
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• pp.415-427
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• 2021

A plethora of compounds stimulate protective mechanisms in plants against microbial pathogens and abiotic stresses. Some defense activators are synthetic compounds and trigger responses only in certain protective pathways, such as activation of defenses under regulation by the plant regulator, salicylic acid (SA). This review discusses the potential of naturally occurring plant metabolites as primers for defense responses in the plant. The production of the metabolites, hexanoic acid and melatonin, in plants means they are consumed when plants are eaten as foods. Both metabolites prime stronger and more rapid activation of plant defense upon subsequent stress. Because these metabolites trigger protective measures in the plant they can be considered as "vaccines" to promote plant vigor. Hexanoic acid and melatonin instigate systemic changes in plant metabolism associated with both of the major defense pathways, those regulated by SA- and jasmonic acid (JA). These two pathways are well studied because of their induction by different microbial triggers: necrosis-causing microbial pathogens induce the SA pathway whereas colonization by beneficial microbes stimulates the JA pathway. The plant's responses to the two metabolites, however, are not identical with a major difference being a characterized growth response with melatonin but not hexanoic acid. As primers for plant defense, hexanoic acid and melatonin have the potential to be successfully integrated into vaccination-like strategies to protect plants against diseases and abiotic stresses that do not involve man-made chemicals.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권3호
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• pp.168-179
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• 2015

We previously identified the rice gene, OsSAP, as an encoder of a highly conserved putative senescence-associated protein that was shown to have anti-apoptotic activity. To confirm the role of OsSAP in inducing abiotic stress tolerance in rice, we introduced OsSAP and AtBI-1, a plant homologue of Bax inhibitor-1, under the control of the CaMV 35S promoter into the rice genome through Agrobacterium-mediated transformation. The OsSAP transformants showed a similar chlorophyll index after salinity treatments with AtBI-1. Furthermore, we compared the effects of salinity stress on leaves and roots by examining the hormone levels of abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA), gibberellic acid (GA3), and zeatin in transformants compared to the control. With the exception of phytohormones, stress-induced changes in hormone levels putatively related to stress tolerance have not been investigated previously. Hormonal level analysis confirmed the lower rate of stress in the transformants compared to the control. The levels of ABA and JA in OsSAP and AtBI-1 transformants were similar, where stress rates increased after one week and decreased after a two week period of drought; there was a slightly higher accumulation compared to the control. However, a similar trend was not observed for the level of zeatin, as the decrease in the level of zeatin accumulation differed in both OsSAP and AtBI-1 transformants for all genotypes during the early period of salinity stress. The GA3 level was detected under normal conditions, but not under salinity stress.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제43권3호
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• pp.227-235
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• 2015

발효식품에서 분리한 야생 효모 12 균주의 주류 제조 가능성을 조사하기 위해, 알코올 발효에 관여하는 특성을 분석하였다. 알코올 및 당 내성을 조사한 후, 당화액을 제조하여 pH, 고형분 함량, 적정산도, 아미노산도, 알코올, 유기산 및 향기성분 등을 분석하였다. S. cerevisiae 효모의 알코올 내성은 10%에서 보였으나 non-Saccharomyces 효모는 P. kudriavzevii N77-4를 제외하고 내성이 낮았다. 당 내성은 H. opuntiae HP1-2, C. tropicalis Y447을 제외한 효모에서 모두 우수하였다. 야생 효모를 이용한 알코올 발효액의 pH는 3.01−3.61, 고형분 함량은 8.73−13.10°Brix로 S. cerevisiae보다 non-Saccharomyces가 높았다. 적정산도는 0.25−0.33%로, 아미노산도는 1.61−2.61 g/100 ml으로 non-Saccharomyces 효모가 높은 값을 나타내었다. 알코올 함량은 2.25−8.5%로 S. cerevisiae에 비해 non-Saccharomyces 효모가 매우 낮았다. 야생 효모로 알코올 발효시 유기산은 사과산, 초산, 호박산 등이 증가하였고, 그 중 P. kudriavzevii N77-4는 낮은 초산 함량과 높은 사과산 및 호박산 함량을 나타내었다. 당화액을 전자코로 분석한 결과, DF1의 오른쪽 범주에 속했으며, 효모 발효액은 DF1의 왼쪽 범주에 속하여 발효에 따른 뚜렷한 차이를 보였다. 휘발성 향기성분은 non-Saccharomyces 효모에서 ethyl acetate가, S. cerevisiae 효모는 ethanol 화합물이 높은 향기성분을 나타내었다.

• 한국식품과학회지
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• 제30권6호
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• pp.1399-1403
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• 1998

숙성된 김치에서 Lactobacillus brevis을 분리, 동정하고 내산성과 그와 관련된 glycolysis assay, 세포막 투과성, $H^+-ATPase$ 활성을 평가하였다. pH가 4.0과 3.0으로 조정된 Lactobacilli MRS broth에서 Lactobacillus brevis는 배양 2시간 후 각각 2.61 log cycles/mL 및 5.89 log cycles/mL의 많은 수의 균이 사멸하였으나 pH 6.0과 5.0에서는 배양 2시간 동안 거의 변화가 없었다. Lactobacillus brevis의 glycolysis을 위한 최적 pH는 약 6.5였으며 pH $4.5{\sim}3.0$에서도 최대값에 대해 $15{\sim}20%$의 glycolysis의 수준을 나타내었다. 세포내의 $Mg^{++}$ 누출은 pH 7.0과 pH 6.0에서는 일어나지 않아 세포막 투과성이 안정적이였으나 pH가 감소할수록 그 누출양이 증가하여 pH 4.0과 pH 3.0에서는 전체 $Mg^{++}$ 함량 중 각각 24.3%와 71.2%가 세포외로 누출되어 세포막 투과성이 손상되었음을 알 수 있었다.

• 한국유기농업학회지
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• 제26권3호
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• pp.463-475
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• 2018

국내 일부 시설재배지는 장기간 과도한 양분 투입 등에 의한 염류 집적 현상이 문제가 되어왔으며, 최근 이상기온에 따른 온도장해에 의한 피해도 발생하고 있다. 이러한 현상에 대해 친환경적으로 대처하기 위하여 고염류와 온도 스트레스에 대해 작물에 내성을 증강시키는 미생물을 선발하였다. 국내 토양에서 분리한 1,944균주중 고염류 또는 온도 스트레스 조건에서 세균의 생장과 식물생장촉진 관련 특성(IAA 생성, ACC deaminase 활성, 인산가용화능)을 고려하여 20균주를 1차 선발(전체 균주의 1.03%)하였다. 1차 선발한 20균주 중 토마토 식물검정을 통해 고염류 또는 온도스트레스에 대한 내성을 유도하는 7세균(1차 선발균주의 35%, 전체 균주의 0.36%)을 단계적으로 선발할 수 있었다. 선발된 세균은 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석을 통해 모두 Bacillus 속에 속하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 선발된 7균주는 토마토의 고염류 또는 온도 스트레스에 대한 효과적인 미생물 제제로 활용이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권4호
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• pp.275-282
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• 1998

김치 starter로 개량된 Leu. paramesenteroides Pw의 내산성 변이주 P-100이 획득한 증가된 내산성에 대한 생리적 성질을 규명하기 위하여 수소 이온 투과도, ATPase 활성, 해당 작용 활성, $Mg^2$$^{+}$ 해리도, 그리고 세포질막의 지방산 조성의 변화 등을 야생균주 Pw와 비교하여 측정하였다. 수소 이온 투과도의 경우 150 mM KCl에서 실험한 결과, $t_{1}$2/의 최대값은 야생균주 Pw와 변이균주 P-100에서 각각 6.4분과 7.8분였으며, 3% NaCl의 존재시는 야생균주 Pw는 5.5분, 변이균주 P-100은 6.9분이였다. 야생균주 Pw와 변이균주 P-100의 ATPase 활성 측정결과, 최고 활성은 양 균주 모두 pH 6.0에서 각각 0.5 unit/mg protein, 0.78 unit/mg protein이였다. 해당 과정 활성에 있어서는 pH 7.0을 제외한 전 측정 범위에서 변이균주 P-100이 야생균주 Pw보다 높은 값을 보였으며, 세포막의 산손상에 의한 $Mg^2$$^{+}$ 해리도는 pH 4.0에서 2시간후 야생균주 Pw가 54.5% 그리고 변이균주 P-100이 23.2%로 관찰되었다. 지방산 조성 변화의 결과, 양 균주간에 $C_{8:0}$, $C_{9:0}$, $C_{10:0}$, $C_{11:0}$, $C_{18:0}$, 그리고 $C_{19:0}$,cyclo/ 등의 지방산에서 주된 차이를 보였으며, 내산성의 지표로 간주되는 $C_{18:1}$은 야생균주 Pw와 변이균주 P-100에서 각각 2.1%, 2.4%로 거의 차이가 없었으나, $C_{19:0}$,cyclo/의 경우, 야생균주 Pw는 무검출, 변이균주 P-100에서는 2.3%로 차이를 보였다. 이러한 측정의 결과들을 종합하여 볼 때, 야생균주 Pw에 비하여 변이균주 P-100이 증가된 내산성을 가졌음을 확인 할 수 있었다.있었다.있었다.있었다.다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권6호
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• pp.783-791
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• 2022

Gamma-aminobutyric acid (GABA) improves various physiological illnesses, including diabetes, hypertension, depression, memory lapse, and insomnia in humans. Therefore, interest in the commercial production of GABA is steadily increasing. Lactic acid bacteria (LAB) have widely been reported as a GABA producer and are safe for human consumption. In this study, GABA-producing LAB were preliminarily identified and quantified via GABase assay. The acid and bile tolerance of the L. plantarum FBT215 strain were evaluated. The one-factor-at-a-time (OFAT) strategy was applied to determine the optimal conditions for GABA production using HPLC. Response surface methodology (RSM) with Box-Behnken design was used to predict the optimum GABA production. The strain FBT215 was shown to be acid and bile tolerant. The optimization of GABA production via the OFAT strategy resulted in an average GABA concentration of 1688.65 ± 14.29 ㎍/ml, while it was 1812.16 ± 23.16 ㎍/ml when RSM was applied. In conclusion, this study provides the optimum culture conditions for GABA production by the strain FBT215 and indicates that L. plantarum FBT215 is potentially promising for commercial functional probiotics with health claims.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권7호
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• pp.697-702
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• 2011

A strain of the cyanobacterium Arthrospira was isolated from Lake Chahannaoer in northern China and was characterized according to microscopic morphology, photosynthetic oxygen-evolving activity, growth rate, and nutritional profile. Compared with thermophilic Arthrospira species occurring naturally in tropical and subtropical lakes, this isolate is mesophilic and grows optimally at ${\sim}20^{\circ}C$. The total protein, fatty acid, phycocyanin, carotenoid, and chlorophyll a contents were 67.6, 6.1, 4.32, 0.29, and 0.76 grams per 100 grams of dry weight, respectively. The strain is rich in polyunsaturated fatty acids (PUFAs). An essential omega-3 fatty acid, docosahexaenoic acid (DHA), was detected, and ${\gamma}$-linolenic acid (GLA) and DHA accounted for 28.3% of the total fatty acid content. These features of this newly isolated strain make it potentially useful in commercial mass culture in local areas or as a biofuel feedstock. It is also an alternative resource for studying the metabolic PUFA pathways and mechanisms of cold stress tolerance in cyanobacteria.

• 한국작물학회지
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• 제39권6호
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• pp.556-563
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• 1994

작물의 영양생장기에 처리된 산성비에 대한 내성과 피해양상을 알기 위하여 벼, 옥수수, 콩, 팥, 고추, 토마토, 참깨, 밀, 보리, 배추, 무, 상추, 시금치 등 13개 작물을 파종 후 20일에 인공산성비 (pH 3.0, 4.5, 6.0)를 10mm씩 2일 간격으로 15회 처리한 후 작물의 형태적 및 생리적 변화를 조사분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. pH가 3.0이상일 때 인공산성비 처리에 의한 가시적 피해는 없었다. 2. 전자현미경상 조직의 피해는 없었으나 참깨, 콩, 팥의 엽록체내에 염색정도가 옅은 지질과립이 나타났다. 3. 엽신의 엽록소 함량은 팥에서는 증가하였으나, 벼, 토마토, 시금치에서는 감소되었고, 다른 작물은 인공산성비 처리간에 차이가 없었다. 4. 광합성은 팥에서 증가되었고, 배추와 보리에서는 감소하였으나 다른 작물은 인공산성비의 영향이 없었다. 5. pH 2.0의 인공산성비를 처리하였을 때 가시적 피해가 적은 작물은 벼, 옥수수, 참깨, 토마토, 밀, 보리 등이었으며, 피해가 큰 작물은 팥, 고추, 콩, 배추, 상추, 무, 시금치 등이었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권5호
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• pp.943-946
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• 2017

Although the genus Leuconostoc, generally found in various fermented foods, has often been suggested to be a novel probiotic for food fermentation and health promotion, the strains in this genus showed low acid tolerance and low osmotic stress resistance activities, which are required for survival during food fermentation events. Recently, a novel species of Weissella, W. jogaejeotgali $FOL01^T$ (= KCCM 43128 = JCM 30580), was isolated from Korean fermented clams. To determine the genomic features of this new species, its genome was completely sequenced and analyzed. The genome consists of a circular chromosome of 2,114,163 bp of DNA with a G+C content of 38.8%, and the plasmid pFOL01 consists of 35,382 bp of DNA with a G+C content of 39.1%. The genome analysis showed its potential for use in food fermentation and osmotic stress resistance abilities for processing in food industries. In addition, this strain was predicted to have acid tolerance and adhesion to the mucosal layer for survival and colonization in the gut. Subsequent experiments substantiated these abilities, suggesting that W. jogaejeotgali may have probiotic potential and a high survival rate during food fermentation. Therefore, it may be suitable as a novel probiotic strain for various applications in food industries.