본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용 하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설 계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stress relaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에 대한 비선 형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법 (adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식 을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때 쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한, 미분값 을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보 여준다

본 연구는 코로나-19 확진자 수와 이에 영향을 미치는 요인들을 활용하여 지리가중회귀(Geographically Weighted Regression, GWR)모델과 다중스케일 지리가중회귀(Multi-scale Geographically Weighted Regression, MGWR)모델을 비교 분석 하는데 목적이 있다. 가장 먼저 선행 연구조사를 통해 코로나-19 확진자 수에 커다란 영향을 미치는 요인들을 선별하였다. 다음으로 최소제곱법(Ordinary Least Square, OLS), 분산팽창계수(Variation Inflation Factor, VIF)및 Local Moran’s I를 사용하여 코로나 -19 확진자 수와의 선형 및 국지적 공간자기상관관계를 탐색하였다. 특히 종전에 널리 사용되어왔던 GWR모델과 최근 새롭게 등장한 MGWR모델을 비교 분석하여 본 연구에 가장 적합한 지리가중회귀 모델을 결정하였다. MGWR은 변수 특성을 감안한 조정된 밴드대역폭을 사용하여 보다 정밀하게 변수들 간의 공간관계를 설명할 수 있다. 본 연구를 통해 얻은 결과물은 감염병 예방 및 예측에 필요로 하는 감염병역학조사지원시스템에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.

최근 피해가 확산되고 있는 돌발성 잔디병인 잔디잎말림병의 발생실태를 조사해 본 결과 난지형 잔디로 식재된 국내 골프장의 60% 이상 발생이 확인되었다. 이 병은 잔디의 밀도저하와 황화현상을 일으켜 품질저하를 초래하는데 잔디관리에 심각한 피해를 끼치는 것으로 알려져 있다. 잔디잎말림병의 원인을 분석하기 위하여 안양, 안성, 부산, 경북, 장성에 골프장 5곳의 잔디를 채집하였고 채집된 모든 샘플에서 응애가 집단 서식하고 있는 것을 관찰했으며 형태적 종 동정 결과 잔디혹응애(Aceria zoysiae)로 판단되었다. 잔디혹응애는 체장이 180-280μm로 육안 관찰이 불가능하며 잎을 말아 군집을 형성하는 특징을 가지고 있기 때문에 조기예찰 및 진단에 어려움이 있으므로 유전자 분석을 실시하였다. 한 개체에서 DNA 추출하여 ribosomal DNA ITS2 영역의 염기서열을 분석한 결과, Aceria guerreronis와 88% 일치하였다. 또한, 건전한 잔디에 잔디혹응애를 접종하여 관찰한 결과 약 2-3주 후에 잔디잎말림 현상이 100% 관찰되었다. 잔디혹응애는 잔디잎말림병 발생의 주요 원인으로 판단이 되며 잔디혹응애 발생시기의 조기예찰을 통하여 잔디잎말림병 발생을 억제하는데 기여할 것으로 판단된다.

담배가루이(Bemisia tabaci)는 유전적 형질이 다르지만 형태적 구별이 어려운 다양한 biotype의 집합체로서 species complex 형태로 존재한다. 최소한 20여개의 biotype이 알려져 있으며 각 biotype은 발생율, 기주식물의 선호도, 환경적응성, 및 특정 살충제 저항성 등 다양한 생리적 및 생태적 차이를 나타낸다. 이 중에서 B biotype과 Q biotype이 전세계적으로 확산되어 분포하며 특히 최근에 확산된 Q biotype은 imidacloprid 계통의 살충제에 저항성이 높은 것으로 보고되었다. 또한 담배가루이는 100여종 이상의 식물바이러스를 매개하는 매개충으로서 다양한 작물에 간접적인 피해를 끼친다. 바이러스 매개작용과 관련하여 담배가루이의 내부공생균(endosymbiont)이 매개작용에 중요한 역할을 한다. 특히, 최근 국내뿐만 아니라 전세계적으로 심각한 피해를 끼친 토마토황화잎말림병 바이러스(TYLCV)는 담배가루이 체내의 Hamiltonella 내부공생균이 존재함으로서 매개될 수 있다. Q biotype 중에서지중해지역에 분포하는 Q2 biotype은 이 공생균이 존재하지 않아서 TYLCV를 매개하지 못하지만 2008년 국내에 침입한 Q1 biotpype은 이 공생균이 존재하며 TYLCV를 매개하여 전국에 확산시킨 바 있다. 즉, 담배가루이와 같이 복잡한 형질을 가진 종들은 종수준이하의 subgroup 수준에서 확산 및 위해성 정도가 다르게 나타날 수 있다. 그르므로, 외래침입해충의 위해성 분석 측면에서 종내의 subgroup에 대한 유전적 형질의 분석이 필요하며 특히 식물 질병 매개충의 경우에는 매개충의 바이러스 보독 여부 및 각 subgroup의 내부공생균과 같은 특징에 대한 분석 및 진단체계가 확립되어야 한다고 판단된다.

본 연구는 차나무(Camellia sinensis L.)와 동백나무(C.japonica L.), 제주지역의 주요 과수작물인 귤나무(Citrus unshiu M.) 잎을 대상으로 엽록소형광과 CO2 흡수능을 비교 분석하여 탄소흡수원으로서의 가치를 평가하고자하였다. 차나무의 CO2 고정율은 같은 과의 동백나무보다 높고 과수작물인 귤나무와 유사하였다. 기공전도도 (gs)는 3종 모두 새벽에는 높고 이후 저녁 시간까지 계속하여 감소하였다. 엽육 내 CO2 농도 (Ci)는 3종 모두 새벽(06:00)에 높고 낮에 감소하였다가 저녁에 다시 증가하는 경향을 보였으며, 잎의 증산율 (E)은 낮 시간에 높아졌다가 저녁에 감소하였다. 차나무에서 광계II의 광화학적 효율(Fv/Fm)은 낮시간에 다소 낮아졌다가 저녁에 다시 증가하는 양상을 보였다. 이러한 낮시간의 Fv/Fm 감소는 광억제의 결과로 보이며 그 감소폭이 동백나무보다 적어 빛이나 고온 등에 내성을 가지고 있음을 알 수 있다. 엽면적당 활성상태의 반응중심의 상대적 밀도를 의미하는 RC/CS는 3종 모두 낮시간에 감소하였다. ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC와 DIo/RC는 차나무와 동백나무에서 낮시간에 증가하였으며, 귤나무에서도 낮시간에 증가하였으나 유의성이 없는 것으로 나타났다. 일동화율은 차나무가 320.1 mmol m-2 d-1로 가장 높았으며, 귤나무와 동백나무는 각각 292.5 mmol m-2 d-1와 244.8 mmol m-2 d-1로 나타났다. 이상의 결과를 토대로 차나무는 광합성율이 높고 낮 시간의 광억제도 낮을 뿐만 아니라, 귤나무보다 수분요구량이 낮고 수분이용효율은 높아 탄소흡수원으로서 유용한 작물수종인 것으로 보인다.

Tuberculosis (TB) is a significant disease for both humans and animals worldwide. The genus Mycobacterium includes several species that cause TB disease in humans and other animals. Amongst the members of the Mycobacterium tuberculosis complex (MTC), M. tuberculosis is mainly a human pathogen, whereas M. bovis has a broad host range and is the principal agent responsible for TB in domestic and wild mammals. M. bovis also infects humans, causing zoonotic TB through ingestion, inhalation. M. bovis accounts for only a small percentage of the reported cases of TB in humans. In recent years, TB in farmed deer has become a disease as public health importance in several countries. Nowadays, there has been rapid outbreak of bovine TB in cattle and deer in Korea. Investigations are needed to elucidate the relative importance of M. bovis on TB incidence in humans, especially in Korea where bovine TB remains a problem. Also, the human sources as the cause of animal infection, M. tuberculosis from the farm workers also important for TB control of animals in Korea. Differentiation between the causative organisms may only be achieved by sophisticated laboratory methods involving bacteriological characteristics, biochemical properties, and routine resistance to pyrazinamide (PZA). M. bovis shows inherently resistant to PZA whereas M. tuberculosis is susceptible to PZA. In this study, we developed a multiplex-PCR assay based on a 12.7-kb fragment for the differential detection of M. bovis and M. tuberculosis. A total of 131 M. tuberculosis complex isolates were randomly obtained from cattle and deers that were PPD positive. they all yielded M. bovis. M. tuberculosis was not isolated from animals. and, a total of 25 M. tuberculosis complex isolates which is resistant to PZA were obtained from patient. PZA resistant MTC in humans was caused entirely by M. tuberculosis. The multiplex-PCR protocol was highly species-specific and time saving for identification of M. bovis and M. tuberculosis. This multiplex-PCR assay will be easily used as a routine monitoring tool in veterinary and medical laboratories.

Salmonellosis constitutes an important public health problem in both developing and developed countries, including Korea. The aims of present study were to investigate the serovar and antimicrobial resistance of Salmonella isolated from food animals and animal products in slaughterhouses and farms. A total of 323 Salmonella were isolated from food animals (n=277) and meats (n=46) during 2010. Of the isolates, 21 different serovars were identified. The predominant serovars were S. Rissen (35%) and S. Montevideo (24.3) in healthy pigs, while S. Enteritidis (25.5%) in healthy chicken. S. Typhimurium (88.8%) was predominant in disease pigs, while S. Gallinarum (29.2%) and S. Montevideo (26.9%) were in diseased chickens. Among meat samples, S. Typhimurium (57.1%) was the most common serovar in pork but S. Enteritidis (38.7%) and S. Montevideo(32.3%) were in chikcen meats. Analysis of antimicrobial resistance patterns revealed that 20.7% of the isolates were sensitive to all the 15 drugs tested. The isolates were frequently resistant to nalidixic acid (47.7%), tetracycline (38.4%), streptomycin (33.7%), and ampicillin (32.8%). The resistance to quinolone and 3rd generation cephalosporins was higher in chicken and chicken meat isolates. Of the 323 isolates, 174 (53.9%) were resistant to one or more CLSI subclass, and 117 (36.2%) showed multiple-resistance. Our findings showed that multiple resistant Salmonella organism are widespread in animals and animal products in Korea. To prevent the transmission or exposure for consumers of antimicrobial resistant Salmonella, policies and guidelines aiming at prudential use of critical antimicrobials for humans are needed.

Campylobacterosis is the most common food borne bacterial disease in many countries. Food animals and animal products are considered to be the reservoir of the Campylobacter species. The aim of this study was to investigate the antimicrobial resistance of Campylobacter spp. from food animals and raw meats in slaughterhouses. A total of 90 Campylobacter jejuni (C. jejuni) and 127 Campylobacter coli (C. coli) were isolated, for which antimicrobial susceptibility was examined using broth dilution method. Resistance to macrolide antimicrobials was higher among C. coli isolates than among C. jejuni. Among both C. jejuni and C. coli isolates, the most frequently observed resistance was to nalidixic acid, ciprofloxacin, and tetracycline. No erythromycin resistance was observed among C. jejuni isolates from cattle, pig and beef. However, 28.3% (n=13) and 25% (n=3) of C. coli isolates from pigs and pork showed resistance to erythromycin, respectively. The predominant profile of multiple resistance among C. jejuni and C. coli isolates was ciprofloxacin/tetracycline/nalidixic acid resistance (46.7%) and ciprofloxacin/nalidixic acid resistance (31.5%), respectively. This finding has important implication for food safety and public health.

Staphylococcus aureus is an important food-borne pathogen, which is present on the skin and mucosa of animals. Some of the S. aureus strains are causative agent of food poisoning syndrome. The aim of this study was to investigate the antimicrobial resistance of S. aureus isolates from raw meats in slaughterhouses during 2010. From 17,874 raw meat samples tested, a total of 190 S. aureus were isolated, for which antimicrobial susceptibility to 17 agents was examined using broth dilution method. Among isolates from beef, chicken and pork, 20 (51.3%), 20 (24.7%) and 9 (12.9%) were sensitive to all antimicrobials tested, respectively. Isolates from pork and chicken meats showed much higher resistance, compared to isolates from beef. Penicillin resistance was the most frequent among isolates from beef (35.3%) and pork (75.7%), while tetracycline resistance was among those from chicken meats (48.1%). A total of 3 methicillin resistant S. aureus (MRSA) were detected from beef (5.1%, 2/39) and pork (1.4%, 1/70). Although the prevalence of MRSA was low, the presence of antimicrobial resistant S. aureus such as MRSA suggests that further investigation and strict surveillance on MRSA and antimicrobial resistance are needed.

There are many researches about the contribution of virginiamycin use in animals to quinupristin/dalfopristin (Q/D) resistance in humans. In this study, the prevalence and mechanisms of streptogramin resistance in Enterococcus faecium from chickens were investigated. A total of 170 E. faecium isolates from 38 chicken farms was tested for antimicrobial susceptibility. Eleven (6.5%) E. faecium isolates were found to be resistant to Q/D. The vatE and ermB genes were detected in 2 (18%) and 6 (55%) of Q/D-resistant E. faecium respectively. By using pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), 6 distinct PFGE patterns were identified. These data indicate that Q/D resistance among E. faecium from chickens remains low despite the long history of virginiamycin use. However, we have to concern over antimicrobial resistance in bacteria originated from animals, including the possibility of transfer of resistance genes from animal to human.

A total of 222 udder-half milk samples of lactating goats were collected from two herds in Korea during 2008 and all samples were subjected to bacteriological examination. Somatic cell counts (SCC) were also determined for all samples except for 13 (5.9%), which were collected from halves of udders with clinical mastitis. A total of 85 bacteria were isolated from 82 (36.9%) of 222 milk samples tested. Staphylococci were the predominant pathogens, accounting for almost 70% of the isolates: Coagulase negative staphylococci (CNS) and S. aureus constituted 55% (47/85) and 14.1% (12/85), respectively. Among 209 samples tested for SCC, bacteria were isolated from 36 of 115 (31.3%) samples with SCC of <1×106 cells/㎖ and 38 of 94 (40.4%) samples that had SCC of ≥1×106 cells/㎖, respectively. All S. aureus were detected from samples with SCC of ≥1×106 cells/㎖, while 25 of 47 (61.0%) CNS were isolated from milk samples with SCC of <1×106 cells/㎖. Mean SCC of milk samples that harbored S. aureus and CNS was 4,787×103 cells/㎖ and >1×106 cells/㎖, respectively. All S. aureus and CNS isolates were susceptible to all antimicrobials tested except for penicillin, to which 2 (16.6%) S. aureus and 12 (25.5%) CNS isolates showed resistance.

One hundred one enterococcal isolates from feces of livestock animals in Korea were screened for the presence of bacteriocins. Sixteen of 41 (39%) E. faecalis and 4 of 56 (7.1%) E. faecium isolates showed antimicrobial activity against at least one indicator strain. Only 4 of 20 the enterococcal isolates showing antimicrobial activity possessed at least one bacteriocin gene. While entA and entB were detected in three isolates as a pair of genotype, entQ, bac31, and AS-48 were not found in the enterococcal isolates. In almost all isolates, a correlation between genotype and phenotype of these determinants was not always observed.

Nontuberculous mycobacteria (NTM) often confounds the interpretation of skin test in tuberculosis diagnosis, resulting in false-positive reaction. And, NTM are emerging pathogens that cause opportunistic infections in both humans and animals. The prevalence of NTM on human disease has been well investigated, whereas that of NTM on animal disease is not well established in Korea. The aim of this study was to determine the prevalence of NTM on cattle, which did not have symptoms of tuberculosis disease. A total of 426 isolates were collected in Korean native cattle and dairy cattle from 2007 to 2010. The most frequently isolated organisms were Mycobacterium peregrimum (n=5, 28%), Mycobacterium fortuitum (n=3, 17%), Mycobacterium intracellulare (n=2, 11%), Mycobacterium phlei (n=1, 5.6%), Mycobacterium terrae (n=1, 5.6%), Mycobacterium llatzerense (n=1, 5.6%), and Norcadia spp. (n=1, 5.6%). It seems to be necessary to further study the prevalence of NTM on environment (water, soil, feces) as well as animals.