It is necessary to develop a mobile water production system in order to provide stable water supply in case of disasters such as floods or earthquakes. In this study, we developed a modular mobile water production system capable of producing water for various uses such as domestic water and drinking water while improving applicability in various raw water sources. The water production system consists of three stages of filtration (sand filtration - activated carbon filtration - pressure filtration) to produce domestic water and an additional reverse osmosis process to produce drinking water. In laboratory and field experiments, the domestic water production system showed excellent treatment efficiency for particulate matter, but showed limitations in the treatment of dissolved substances such as dissolved organic matter. In addition, ultraviolet irradiation was considered as additional disinfection step, because it does not form precipitates of manganese oxides after disinfection. Reverse osmosis process was added to increase the removal efficiency of dissolved substances and the treated water satisfied drinking water quality standards. Fluorescence analysis of dissolved organic matter showed that the fulvic acid-like substances in raw water was successfully removed in the reverse osmosis process. The mobile water production system developed in this study is expected to be used not only in water supply in case of disaster, but also widely used in islands and rural area.

Gene targeting (GT)은 식물체 내로 삽입하려는 donor DNA와 식물체 내의 endogenous DNA 간의 상동재조합(Homologous recombination)의 원리를 이용하여, plant genome내의 목표 유전자를 특수한 목적으로 만들어진 modified donor DNA로 교체하는 기술이다. 식물에서는 비상동재조합 (Non-Homologous End Joining)이 homologous recombination보다 높은 비율로 일어나기 때문에 GT의 효율이 동물에 비해 현저하게 낮다. 이를 해결할 수 있는 방안으로 1) 형질전환 효율을 향상시키거나 2) 상동재조합의 효율을 높이는 것 또는 3) 선별 체계의 정확도를 높이는 것이 있는데, 그 중 상동재조합의 효율을 증가시키는 방법에 double strand breaks (DSB)가 큰 영향을 주는 것으로 보고된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 Agrobacterium 형질전환을 이용해 한국 잔디인 들잔디 (Zoysia japonica Steud.) 캘러스에 상동재조합이 일어났음을 확인할 수 있는 marker인 pGU.C.USB를 삽입하고, southern blot과 GUS assay를 통해 자연 상태에서 일어나는 들잔디 본래의 상동재조합 효율을 측정하였다. 추후 DSB를 유도하여 향상된 상동재조합의 효율을 측정할 것이다.

잔디는 운동장과 골프장, 공원, 묘지 등의 다양한 장소에 식재되는 주요 원예작물이다. 국내에 자생하는 한국잔디(Zoysiagrass)로는 들잔디(Zoysia japonica)와 금잔디(Zoysia matrella), 갯잔디(Zoysia sinica) 등이 있다. 주요 원예작물에 대한 대사체 분석은 다양하게 연구가 이루어지고 있지만 아직 잔디의 대사체 성분 분석은 거의 이루어진 바 없다. FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)은 적외선을 통해 얻어지는 sample의 흡광도를 이용하여, 해당 시료의 성분 및 양을 측정할 수 있는 기법으로써, HPLC와 같은 기존의 대사체 분석 방법 보다 쉽고 빠르게 결과를 알 수 있어 최근 다양한 분야에서 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 다년간 수집된 국내 자생 잔디(들잔디, 금잔디, 갯잔디) 약 240점의 FTIR분석을 통해 대사체 수준에서 자생 잔디의 식별체계를 확립하고자 하였다. PCA(principal component analysis)와 PLS-DA(Partial least square discriminant analysis)분석 결과, 갯잔디는 들잔디와 금잔디 라인들과 뚜렷하게 식별되었으며 PCA dendrogram에서도 같은 결과를 얻을 수 있었다. 이를 통해 갯잔디의 대사체 성분들이 들잔디와 금잔디와 비교하여 매우 다른 특징을 가지고 있음을 알 수 있었다. 수집지별로 들잔디 라인들의 PCA 분석결과에서는 산악지대와 해안지대에 서식하는 잔디가 식별되는 경향을 보였으며, PLS-DA와 PLS-DA dendrogram 분석결과에서는 두 그룹이 더욱 뚜렷하게 구분되어 서식지에 따른 들잔디의 대사산물의 패턴 차이가 크게 나타남을 확인할 수 있었다.

잔디는 공원과 정원, 학교운동장, 묘지, 골프장, 스포츠경기장, 도로변과 같이 다양한 장소에 식재되고 있는 주요 작물이다. 이러한 잔디는 생육적온에 따라 크게 난지형 잔디와 한지형 잔디로 구분된다. 그 중 한국잔디(Zoysiagrass)는 대표적인 난지형 잔디로, 들잔디(Zoysia japonica)와 금잔디(Zoysia matrella), 갯잔디(Zoysia sinica), 왕잔디(Zoysia macrostachya) 등이 있지만, 국내 자생 잔디의 품종 구분이 명확하지 않아 체계적인 보존과 관리가 어려운 실정이다. 최근 특정 염기서열 구간을 이용해 종을 식별하는 DNA 바코드 분석법이 개발되어, 다양한 생물종을 빠르고 정확하게 구별하는 것이 가능해졌다. 따라서, 본 연구에서는 자생 잔디의 분류를 위한 DNA 바코드 시스템 구축하고 이것을 바탕으로 체계적인 잔디 관리를 수행하고자 국내의 자생 한국잔디(들잔디, 금잔디, 갯잔디) 수집하고, 지역별로 들잔디와 금잔디, 갯잔디의 핵내 ITS(Internal Transcribed Spacer)구간과 엽록체 일부 구간에서 DNA 바코드 분석을 수행하였다. 국내 수집된 자생 잔디는 들잔디(영양체 334점, 종자 35점)와, 금잔디(영양체 20점, 종자 4점), 갯잔디(영양체 84점, 종자 26점), 왕잔디(영양체 2점) 등 섬20지역과 산16지역에서 총 506점을 확보하였다. 잔디 분류를 위한 DNA 바코드 분석은 국내 잔디 판매 종자 및 국내 수집 영양체를 재료로 ITS구간과 엽록체 일부 구간에서 DNA 바코드 분석을 수행하여, 각 DNA 바코드구간 염기서열을 확보하였다. 특히, ITS 구간에서 들잔디와 갯잔디의 확연한 염기서열 차이를 확인하였다. 본 연구결과를 통해, DNA 바코드 분석 시스템은 비슷한 표현형을 보이는 잔디의 분류 수단으로 활용이 가능할 것이다.

잔디는 전 세계적으로 재배되고 있는 중요한 단자엽 식물중의 하나이며, 세계 4대 작물 중 하나인 옥수수 다음으로 큰 시장을 보유하고 있다 (Lee. 1996). 잔디는 도로, 하천, 비행장의 토양 침식 방지에서부터 주택, 공원, 정원, 골프 장, 스포츠 경기장 등으로 널리 이용되고 있어 매년 잔디조성 면적이 전 세계적으로 증가되고 있는 추세이다. 이러 한 잔디는 주로 전통적인 육종방법에 의하여 신품종이 개발되어져 왔으나 현대의 다양한 소비자의 요구를 완전히 충족시키지 못하고 있다. 그러므로 최근 유전자조작기술을 이용하여 소비자 요구에 맞는 다양한 신품종 개발이 시도되고 있다. 특히 급격한 기후변화로 인한 작물의 생리장해를 극복하기 위하여 다양한 유전자(내염성, 내건성, 내한성, 녹기연장, 음지내성 등)를 이용한 biotic 및 abiotic 스트레스 저항성을 갖는 기능성 형질전환잔디 개발에 많 은 투자를 하고 있다. 본 연구에서는 환경스트레스에 관여하는 유전자 중 벼 유래의 OsWRKY11유전자를 크리핑 벤트그라스와 들잔디에 도입함으로써 고온 및 건조스트레스에 저항성이 있는 잔디를 개발하고자 하였다. 들잔디 와 크리핑 벤트그라스의 완숙종자로부터 배발생 callus를 유도 및 증식하여 OsWRKY11유전자가 도입된 Agrobacterium에 24시간 감염 하였다. 그 후 공동배양, shoot 유도 및 선발, root 유도 및 선발 과정을 거쳐 형질전환 식물체를 생산하였으며, 확보된 형질전환 식물체는 분자생물학적 검증을 수행하였다.