This study focuses on the application of a new measurement method that quantifies the residual color of filtered water using a spectrocolorimeter after filtering the discolored substances. It was confirmed through the color and turbidity cross-test that the discolored substances cannot be measured effectively with the current legal color and turbidity test method. Therefore, the National Institute of Environmental Research's filter testing method, which involves filtering the sample through 0.45 μm filter and visually inspecting the color, was improved. A membrane filter colorimetry (MFC) method was established by measuring the color difference (ΔE*ab(65)) of the filtered filter using a spectrophotometer and expressing it as filter color unit (FCU). Using the MFC method, the FCU for reference materials such as iron and manganese, as well as field samples, was measured. The results showed a high correlation with turbidity, and the color difference patterns varied depending on the type of reference materials and field samples. This indicates that the MFC method is an effective new measurement method of discolored tap water.

An organophosphorus pesticide, ethoprophos, has been widely used in agriculture to control major insect pests. As ethoprophos is a well-known neurotoxin, its accumulation in soils and groundwater is concerning worldwide. In this study, we constructed an artificial ethoprophos-enrichment soil system, and its active concentration in soils was measured by gas chromatography on 15-days intervals during 90 days after ethoprophos treatment. Furthermore, the changes in bacterial community and microorganisms responsible for efficient bioremediation were investigated while ethoprophos was degraded in soils. From 15 to 60 days after the treatment, ethoprophos was actively degraded in soils and members of genera Collimonas and Sphingobium appeared dominantly in a natural microbial community especially in 60-days-after-treatment soil. We isolated a bacterium EP60845 from this soil sample, showing significant ethoprophos biodegradation activity in vitro. When we challenged EP60845 strain into ethoprophos-enrichment soils (250 mg/kg of soil), most ethoprophos was removed within 5-days. Phylogenetic 16S rRNA gene sequence analysis and biochemical properties by API 20GN kit demonstrated that the EP60845 strain was a novel Sphingobium sp., which could be used as an efficient ethoprophos- degrading agents for bioremediation purposes.

Riboswitches are structured RNA motifs that can directly bind specific metabolites. The binding of metabolites further regulates downstream metabolism eliminating the need for any regulatory proteins. We searched for novel bacterial vitamin B1 binding riboswitches in the metagenome of sun-dried saline soil. Soil microbial metagenomes were studied using NGS analysis. A total of approximately 50 Gb of the sequence data was obtained by Hi-seq and 454 GS FLX sequencing, and these sequences were subjected to riboswitch search. Hi-seq generated 614 contigs showing similarity to riboswitches, while 454-based sequencing generated 383 similar contigs. We matched whole metagenome contigs to local BLAST databases constructed using 91 previously known bacterial vitamin B1 thiamine pyrophosphate (TPP)-box motifs, and 11 SAM S-box motifs. Repetitive BLAST comparisons to local BLAST databases with nucleotide sequences from NGS identified 14 novel TPP-box motifs, and 7 S-box motifs respectively from the metagenome contigs. Further, RNA secondary structure analysis with public databases Rfam, and RibEx using these 21 riboswitch candidates revealed one contig, D8PYI to possess the most probable TPP-box structure. We constructed intragenic synthetic riboswitches to investigate whether the TPP-box motif region in D8PYI could harness gene expression in the presence of TPP. Construction of biosensors containing 100~400 bp fragments of D8PYI contigs, and in vivo imaging using the biosensors displayed TPP-specific changes in the expression of a green fluorescence protein reporter. In this regard, the adaptation of in silico riboswitch screening from environmental metagenomes could provide biosensors for detection of specific metabolites.

본 논문은 재난 발생 감시 및 정찰을 위한 수상 로봇(USV, Unmanned Surface Vehicle)의 경로계획법을 다룬다. 수상에서 로봇을 운용하기 위해서는 수상 로봇의 자율적인 장애물 회피와 목적지 이동이 보장되어야한다. 본 연구에서 수상 로봇은 자율 주행을 위해 포텐셜 필드(Potential Field)를 사용한다. 포텐셜 필드는 인력과 척력의 합으로 구성된다. 포텐셜 필드는 간단한 수학적 모델로 만들 수 있고 시스템 적용에 용이하다. 하지만 기존의 포텐셜 필드를 이용한 연구는 전역좌표를 기반으로 하기 때문에 로봇이 목적지에 도달하지 못하는 지역 최소점 문제가 발생 할 수 있다. 지역 최소점은 척력 포텐셜 필드가 인력 포텐셜 필드에 영향을 미쳐서 로봇이 목적지에 도착하지 못하게 로봇의 이동을 방해한다. 본 논문에서는 이러한 점을 해결하기 위해 목적지와 주변의 장애물을 로봇을 중심으로 판단하는 지역 좌표계를 사용한다. 제안된 방법은 매트랩 시뮬레이션 환경에서 평가된다.

본 연구는 벼에서 양성자 펌프의 활성을 증가시키는 것으로 알려진 오옥실 결합단백질 ABP57 유전자의 과발현에 따른 분자생물학적 특성을 분석해 작물 분자육종을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다.ABP57 유전자 과발현 형질전환체와 대비 품종 낙동벼의 뿌리조직에서 유전자 발현 변화를 비교 분석한 결과는 다음과 같다. 두 식물체간에 발현량이 2배 이상 차이를 보인 유전자 수는 29,389개 중 총 148개였으며, 그 가운데 65개는 발현량 증가를 보였다. ABP57 유전자 과발현 형질전환체에서 발현량 변화를 보인 유전자들의 생물적 기능을 분석하기 위해 유전자 온톨로지 분석을 수행한 결과 각 부문별로 생물적 작용 부문에 67개 세부항, 세포 구성요소 부문에 59개 세부항, 분자기능 부문에 29개 세부항에 각각 영향을 미치는 것으로 나타났다. ABP57 유전자 과발현에 따라 세 개 부문 모두에서 공통적으로 나타난 영향은 H+-ATPases의 활성 증가, 여기에 필요한 에너지원 관련 화합물(ATPs, purines) 생합성 및 대사관련 활동 증가, 이온의 막투과 및 운반체 활동 증가 등이 확인되어 Kim et al.(2001)의 선행 연구결과와 일치하는 경향이었다. 그러나, 엽록체의 일부 구성요소나 G-protein 결합 단백질 신호전달경로, cytokine 신호전달 경로 등과 관련된 단백질 활성 감소는 식물 생육에 부정적 영향을 미칠 것으로 추정된다.따라서, 향후 작물의 효율적 분자육종을 위해서는 개별 유전자의 명확한 기능 분석과 더불어 유전자 상호작용에 대한 네트워크 분석 등에 대한 연구개발 노력과 함께 형질전환 식물체에 대한 생리적 특성, 표현형, 농업형질 특성 등에 대한 효과적 분석을 위해 전통육종과의 지속적 교류와 협력이 반드시 필요할 것이다.

Agriculture plays a vital role in the sustenance of human society and is the fundamental of developing economies. Nitrogen is one of the most critical inputs that define crop productivity. To ensure better value for investment as well as to minimize the adverse impacts of the accumulative nitrogen species in environment, improving nitrogen use efficiency of crop plants is of key importance. Efforts have been made to study the genetic and molecular biological basis as well as the biochemical mechanisms involved in nitrogen uptake, assimilation, translocation and remobilization in crops and model plants. This review gives an overview of metabolic, enzymatic, genetic and biotechnological aspects of nitrogen uptake, assimilation, remobilization and regulation. This review presents the complexity of nitrogen use efficiency and the need for an integrated approach combining physiology, quantitative trait genetics, system biology, soil science, ecophysiology and biotechnological interventions to improve nitrogen use efficiency.

형질전환체 개발, 고정계통 선발, 우량계통 선발단계를 거쳐서 각각 익산 483과 밀양 204호로 명명된 형질전환 고정계통(Event)에 대하여 2004-2006까지 3년 동안 바이오그린 21사업을 통하여 환경위해성 및 인체위해성에 대한 평가연구를 수행하였다. 일반 non-GM 작물과 비교하여 작물학적 특성을 기본으로 영양성분, 알러지 유발성, 독성과 같은 식품으로서의 안전성과 대사물질, 병원성, 잡초화가능성, 미생물상과 같은 생리생태적 특성검정을 통하여 환경안전성평가 자료를 생산하였다. 비선택성 제초제에 대하여 저항성을 나타내는 본 계통은 기존의 논에서 발생하는 다양한 잡초뿐만 아니라 앵미와 피와 같은 잡초성 벼를 쉽게 제거할 수 있게 하고, 현재까지 논에서 많이 사용되고 있는 제초제의 사용을 대치하여 제초제의 사용량을 크게 줄일 것으로 예상된다. 또한 잡초방제에 소모되는 노동력과 시간을 줄이며 전체적으로 생산량을 증가시키는 효과와 더불어 농약사용 감소로 인한 환경친화적인 벼농사를 가능케 해줄 것이다. 그러나 우리가 개발한 형질전환체가 상업화할 수 있는 생명공학 작물이 되기까지의 개발단계에서부터 위해성평가 및 심사단계에 이르기까지 생각해 보아야 할 문제점을 검토하고 몇 가지 대책을 찾아보았다. 분명히 우리나라에서 농업생명공학기술은 이러한 제 2의 녹색혁명과 복지농업을 가능케 하는 유력한 기술적 대안이지만 고부가 작물의 개발과 그에 따른 과학적인 안전성 확보 및 적극적인 소비와 관련된 문제들이 원만하게 해결되어야만, 우리 농업환경에서 21세기 세계 속에서 생존할 수 있는 블루오션으로 성장할 수 있을 것이다.