With medical use of hemp, many medicinal cultivars were bred worldwide. Propagating cultivar using seed has a high cost. On the other hand, vegetatively propagating cultivar has various merits including short breeding period and uniformity. This study aimed to determine optimal conditions for propagating hemp after cutting, including sterilizing of rooting media, rooting hormone, and mixing ratio of growing media and sand of rooting media. Korean landrace strain of hemp plant was grown in Wagner pot (size: 1/2,000 a) for 60 days. Its branches were cut to 70∼80 mm in length and used for cutting slips. The rooting medium, a horticultural nursery medium, was autoclaved for 3 hours at 120 ℃. The mixing ratio of sand and nursery media was 9:1, 7:3, 5:5, or 3:7 in weight. Cutting slips were coated with rooting hormone (1-naphthylacetamide 0.4%) just before planting. Cutting materials were planted in a tray pot of 72 cells and grown in a walk-in-chamber for 28 days with a temperature of 25 ℃ and an intensity of radiation of 800 μmol/㎡/sec. Seedling rates were 61.1%, 77.8%, and 63.0% for mixing ratios of 1:9, 3:7, and 5:5 of sand mixed with horticultural nursery medium. These seedling rates were significantly higher than a seedling rate of 31.5 % for a mixing ratio of 7:3. Root lengths were 97 mm, 91 mm, and 81 mm for mixing ratios of 1:9, 3:7, and 5:5 of sand mixed with horticultural nursery medium. These root lengths were significantly longer than a root length of 37 mm for a mixing ratio of 7:3. Rooting rates were 81.1 % and 91.2 % for slips coated with rooting hormone and sterilized rooting media, respectively. They were 40.0 % and 18.3 % for slips not coated with rooting hormone or sterilized rooting media, respectively. Thus, for vegetative propagating (cutting) of medicinal hemp, sterilizing of rooting media and coating slips with rooting hormone will be essential to conducting the propagation process.

벼 해충인 이화명나방(Chilo suppressalis)(포충나방과) 유충을 사육하기 위해 맥아, 콩, 옥수수, 효모, 설탕, 카세인, 콜레스테롤, 베타시토 스테롤, 거대억새 건조 가루를 주 영양성분으로 구성한 인공사료를 개발하였다. 25°C와 광주기 15:9 시간 명:암 조건에서 갓부화 1령 유충을 개체별로 성충 우화 때까지 사육하였을 때, 용화율이 82.2%, 우화율이 98.6%였다. 유충 발육기간은 암컷이 평균 34.6일, 수컷이 31.0일이었고, 번데기 기간은 암컷이 8.9일, 수컷이 9.7일로 성별 간에 유의한 차이가 있었다. 번데기 무게는 암컷이 평균 75.0 mg, 수컷이 57.0 mg으로 암컷이 통계적으로 유의하게 무거웠다.

억새와 같은 초본계 바이오매스로부터 cellulose, hemicellulose, lignin 등 주요성분을 추출하기 위해서는 알칼리 전처리가 효율적이며, 본 연구에서는 수산화칼륨(KOH)을 이용한 전처리 조건을 최적화하였다. 전처리 변수의 최적화는 반응표면분석법(RSM)을 적용하였다. RSM의 변수는 3개였으며, 변수범위는 각각 KOH 0.2∼0.8M, 반응온도 110∼190℃ 및 반응시간 10∼90min 이었다. 억새의 알칼리 전처리를 위한 최적조건은 KOH 농도 0.47M, 반응온도 134℃ 및 반응시간 65min 이었다. 최적 전 처리 조건에 따라 전처리를 수행한 후 고형물의 cellulose 함량은 66.1±1.1% 이었으며, hemicellulose 및 lignin 함량은 각각 26.4±0.4%, 3.7±0.1% 이었다. RMS 모델식에 따라 계산된 예측값은 실제값 대비 95% 범위 내에서 유효하였다. 최종적으로 전처리물을 동시당화발효를 통해 검증한 결과 에탄올 생산 수율은 96% 이었다.

풀무치[Locusta migratoria (메뚜기목: 메뚜기과)]를 사육할 때 보조먹이로서 전지분유, 밀기울, 옥수수잎 가루, 설탕을 주성분으로 한 혼합 인공사료를 제조하였다. 갓부화 약충에 인공사료만을 제공하여 성충 사망 때까지 사육하였을 때, 다음 세대 집단을 얻지 못했다. 인공사료를 매일 제공하면서 옥수수 잎을 하루걸러 제공하였을 때도 다음 세대 개체를 얻지 못했다. 그러나 인공사료와 옥수수 잎을 하루걸러 번갈아 제공하였을 때는 이후 4세대까지 사육이 가능하였다. 성충의 생식력도 옥수수 잎과 인공사료를 매일 같이 제공한 경우보다, 두 먹이를 하루걸러 번갈아 제공 한 경우가 더 높았다. 이상의 결과로 본 연구에서 개발된 인공사료를 주먹이인 식물체의 보조먹이로 삼아 일정기간 풀무치 집단 유지에 이용할 수 있을 것으로 추정되었다.

Patent trends on foundation technique and application technologies of rapeseed by-products were analyzed for major producing countries including Korea, USA, Japan, China and Europe, to determine the usability and economical efficiency. To date, patents related to these by-products have been increasing steadily, since the first patent application in 1973. Patent applications in China are overwhelmingly active but those of Korea are steadily increasing. Japan and Europe unions have been slow in applying patents since the mid-2000s. The most number of application is the MB company in Canada, which is actively, doing research to develop technologies related to extraction and purification of useful substances from rapeseed. Most applicants were focusing on one or two of the major field technologies, depending on the company’s main products. Agricultural material section category accounted for more than half of the patent applications followed by technology for separation and purification of useful substances for cosmetics. In the early years of technology development, patent applications were mainly related to technologies on functional protein foods, agricultural materials and separation and purification of useful substances. In recent years, research had shifted on various fields such as cosmetics and medicines technology development is being attempted. In terms of section category, the USA has applied for the most number of patents in all fields except agricultural materials, where China is currently leading, Agricultural development efforts is well supported and encouraged by the Chinese government’s policies. In conclusion, it is suggested that technology development pertaining to separation and purification of useful substances from rapeseed by-products for cosmetics, functional protein foods, medicines and biotic pesticides to enhance value-added utilization of rapeseed by-products.

대마[Cannabis sativa L.]는 오랫동안 섬유작물로 재배되었지만 종실의 기름 함량이 많고 불포 화지방산 비율이 높아 식용유 원료작물로 유망하다. 오랫동안 대마 종실유를 이용해온 유럽의 여러 나라에 서는 압출식으로 착유하는데, 이용 역사가 짧은 우리나라에서는 대마 종실유에 대한 정보 부족으로 소비자 기호도가 낮은 편이다. 본 연구는 압착식과 압출식으로 착유한 대마 종실유의 성분을 분석하여 소비자들에 게 올바른 정보를 제공하기 위해 수행하였다. 압출식 착유기로 착유하면 착유량이 압착식에 비해 많았다. 착유 부산물인 유박은 압출식에서는 으깨어져 얇고 납작하게 배출되지만, 압착식은 종실이 다소 납작해졌 으나 종실의 형상을 유지하였다. 압출식 착유 종실유는 압착식에 비해 Chlorophyll A, B 및 Carotenoid 함 량이 높아 명도(L)는 낮고 녹색과 황색은 진하였다. 지방산 조성에서 Palmitic acid, Stearic acid, Oleic aicid, γ-Linolenic acid 비율은 압출식 착유 종실유가 압착식에 비해 다소 높았으나, Linoleic acid와 α -Linolenic acid는 낮았다. 대마 종실유는 총 토코페롤 함량이 많고 그 중 γ-Tocopherol 함량이 많은 것 이 특징이었는데 압출식 착유 종실유가 압착식에 비해 다소 적었다.

단수수[Sorghum bicolor (L)]는 당류가 풍부한 사탕수수, 사탕무와 같은 주요 바이오연료 작물 중의 하나이다. 단수수 착즙액은 단수수 줄기를 압착하여 추출하며 주요 성분는 glucose와 fructose 그리고 sucrose로 구성되어 있다. 에탄올은 효모발효공정을 통하여 단수수 착즙액으로부터 쉽게 생산할 수 있다. 단수수 착즙액은 당류 뿐만 아니라 질소나 인산과 같은 다양한 무기영양원도 함유하고 있어 종균 배지로 활용성이 높다. 상업적인 에탄올 생산 공정에서 종균배양은 중요한 발효공정 중의 하나이며 공정비용 절감 을 위해 최적화된 배지가 필수적이다. 본 연구에서는 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균의 배지로서 단수수 착즙액의 특성을 평가하였다. 단수수착즙액의 발효기질 적합성을 평가하기 위해 YPD 및 억새 당화 액을 비교하여 실험하였으며, YPD배지 중 yeast extract 와 peptone은 각각 5 g/L의 농도로 사용하였다. 각각의 기질들은 당 농도가 2%, 5%, 10%가 함유되도록 제조하여 발효를 통한 균체농도를 측정하였다. 그 결과 YPD와 단수수착즙액을 배지로 사용하였을 때 발효 24시간 후에 최대 2.5 x 108 CFU/mL 이상의 균 체농도를 나타내었다. 결과적으로 단수수착즙액은 12시간 발효 후에 1.0 x 108 CFU/mL 균체를 생산하여 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균 배지로서 YPD를 대체하여 사용할 수 있음을 확인하였다.

국외에서 수집된 단수수 유전자원 100품종을 대상으로 주요형질변이를 탐색하여 우리나라에 알맞은 품종을 선정하고 아울러 육종에 필요한 기초 자료를 얻고자 수행한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주요 실용형질의 평균치는 간장 217 cm, 수장 23 cm, 절수 10.5개, 경태 17 mm, 생체수량 36 t ha−1, 출수소요일수 71일이었다. 2. 에탄올 생산에 크게 영향을 미치는 당도 범위는 3.8-20.8 Brix였고, 평균은 12.5 Brix였으며, 20 Brix를 초과하는 고당도인 “Early Folger”과 “Georgia Blue Ribbon” 등 2품종을 선정하였으며 고당도 품종육성에 유망한 유전자원으로 보였다. 3. 건물수량의 범위는 1-44 t ha−1이었고, 평균은 10 t ha−1이었으며, 30 t ha−1을 초과하는 “Sweet open burku head”, “Tinkish”, “MN 2162” 등 3품종을 선정하였으며 셀룰로오스계 바이오에탄올 생산에 유망한 유전자원으로 기대되었다. 4. 주요 형질간의 상관관계는 간장과 절수, 경태, 생체수량,건물수량, 출수소요일수 간에, 당도와 출수소요일수 간에 고도의 유의성이 인정되는 정의 상관을 보였다. 5. 절수는 간장, 경태, 생체수량, 건물수량 및 출수소요일수간에 그리고 출수소요일수는 수장을 제외한 다른 모든 특성들과 고도의 정의 상관을 보였다.

지구온난화와 화석연료의 고갈이라는 심각한 위기 속에 세계 모든 나라들이 탄소배출 감소와 대체에너지 확보방안 마련에 노력하고 있다. 스웨덴은 자연자원 특히 산림자원을 이용한 바이오에너지 생산에 모범을 보이는 나라이다. 해외에너지의존도가 과거 70%가 넘는 수준에서 30% 미만으로 낮출 수있었던 그들의 성공요인을 분석하여 국내 바이오에너지 산업화 활용자료로 이용하고자 한다. 1. 스웨덴의 바이오에너지 정책은 1997년 처음 입안되어 대폭적인 예산지원과 바이오에너지 지원체제가 구축되었다. 전기인증제, 세금면제, 특별자금지원(연구개발 및 산업화) 등 다양한 형태로 건강과 환경, 기후에 미치는 영향은 최소화하면서 저비용으로 에너지를 생산하고 효율적으로 소비하는 정책을 성공적으로 만들어냈다. 2. 바이오에너지 개발을 위해 스웨덴은 면세, 세금부과 등의방법을 적절히 부과하였는데 기존의 에너지 자원에 대한 세금부과, 바이오매스, 풍력, 수력발전으로부터 생산되는 에너지에대한 면세 또는 보조금 지급 등 다양한 혜택을 주고 있다. 3. 스웨덴은 국가 전체적으로 막대한 산림을 이용해 생산된바이오매스를 화력발전시스템으로 전기, 난방 등의 에너지를만들어 공급하는 저비용 고효율 시스템이 잘 정착되어있다. ENKöPING이라는 회사의 우드칩(woodchips, sawdust(톱밥), willow(버드나무), bark)을 이용한 난방과 전기 생산으로 인구 2~3만의 조그만 시의 에너지 자립도를 이룬 지역난방 모범사례가 된다. 4. 스웨덴의 대학, 연구소에서는 버드나무류로 대표되는 관목의 우수품종 개발, 파종, 수확, 잡초방제 등에 대한 재배기술이 개발하여 자연자원뿐만 아니라 바이오매스의 농업적 생산에도 성과를 보이고 있으며 여기서 생산된 단기순환 관목의 용도를 다양화하여 수익 창출에도 연구노력을 하고 있다.

Hemp (Cannabis sativa L.) is a dioecious plant, although monoecious plants are bred in some cultivars for fiber or seed production. Recently, hemp has received attention for medicinal use with some cannabinoids, including cannabidiol. Self-fertilization for breeding inbred lines is difficult because of dioeciousness and anemophily in hemp. This experiment was conducted to develop a self-fertilization method by forming female flowers and seeds from male plants of dioecious hemp. To induce the formation of female flowers on male plants, 500 ㎎ L-1 of ethephon was sprayed on plants at soon, seven and fourteen days after primordia formation. The plant ratio of female flowers formation and the number of harvested seeds were increased by ethephon treatment. Female flowers of male plants have 5 stigmas in contrast to the dual stigma of female 1plants. Male plant seeds were lighter and smaller than those from female plants. Although the germination rate was lower than that of normal seeds from female plants, the seeds from male plants germinated to grow seedlings. Thus, we suggest that hemp plants should be treated with ethephon at soon after primordia formation to induce the formation of more female flowers on the male plants.

본 연구는 바이오에너지용 이질 3배체 억새(Miscanthus x giganteus) 품종육성 위한 교배재료인 물억새(M. sacchariflorus) 와 참억새(M. sinensis) 출수기 단축과 단교배 조건을 구명하기 위해 수행하였다. 물억새와 참억새를 12시간 일장, 자연일장 조건에서 재배하여 출수기 단축에 미치는 단일효과를 조사하였다. 출수기에 일중 화분 발아시간, 절단한 화분친 이삭 활력 유지 및 격리방법 등 단교배 조건을 구명하여 이를 활용한 억새의 자가수정 여부를 조사하고 시험교배를 실시하였다. 참억새와 물억새 모두 12시간 일장의 단일조건에서 재배한 것이 자연일장에 재배한 것에 비해 출수 소요일수가 단축되었다. 화분 발아 시간은 물억새는 오전 6시에 왕성하였으나 시간이 경과할수록 발아율이 낮아져 오전 8시에는 10% 이하만 발아하였다. 참억새 화분은 오전 7시에 50% 이상이 발아하였고 그 이후로 낮아졌다. 화분친인 참억새 이삭을 절단하여, 절화 보존액에 꽂아 백색 부직포로 격리하였을 때 절화 보존액량이 많을수록 활력 유지 일수가 증가하여 150 mL에서 물억새, 참억새 모두 7일간 개화 및 화분 비산을 지속하였다. 이 때 화분 발아율은 참억새와 물억새 모두 4일까지 40%를 유지하였다. 참억새와 물억새는 자가수정율이 2.5% 이하로 낮고, 자연교잡 임실율은 출수기가 빠른 유전 자원에서 54.4%까지 높았다. 억새 종간교배 방법 효과 확인을 위해 물억새 4배체와 참억새 2배체 간 14조합 시험교배 결과 총 437립의 교배종자를 얻었다. 본 연구로 도출된 억새 종간 단교배 방법은 우수한 종자친과 화분친으로 교배종자를 얻을 수 있어 향후 바이오매스 수량이 많으면서, 종자가 맺히지 않은 이질 3배체 품종육성에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

The cultivation area of rapeseed (Brassica napus L.) has been increased for oil production and landscaping purpose in Korea. However, as the color of rapeseed flower is very simple, diversified flower color is necessary to improve landscape effect. Interspecific and intergeneric crosses between rapeseed (Brassica napus) and three Cruciferae crops were performed in order to grow diverse flower color of rapeseed. The silique formation rate of interspecific cross rapeseed with cabbage (B. oleracea L) was relatively high (65.8%) and higher than intergeneric cross with rapeseed and radish (Raphanus sativus L.), rapeseed and Orychophragmus, respectively. During silique developing period after artificial pollination, there were many siliques without seeds due to the failure of fertilization. The average number of seed per silique obtained from cross rapeseed and cabbage, rapeseed and radish, rapeseed and O. violaceus were 0.12, 0.4 and 0.12, respectively. The phenotypes of F1 hybrid plants from cross rapeseed and Cruciferae crops were mostly similar to maternal line, but leaf length and leaf width were increased. The interspecific cross of rapeseed and cabbage generated ivory color of flower which is the medium color of parents, and intergeneric cross of rapeseed and O. violaceus created entities with larger flowers which seems to enhance landscape effect. The fatty acid composition of most hybrid seeds intermediated of the two parents for oleic acid, linoleic acid and linolenic acid, content. Whereas hybrid of rapeseed and radish produced less erucic acid than radish parent.

This study examined the effects of delayed harvest of Miscanthus on its biomass yield and growth characteristics. The trial was conducted at a 5-year-old demonstration field, using Miscanthus sacchariflorus cv. Geodae 1 and Miscanthus × giganteus. Harvesting was carried out using a mower, baler, and bale picker driven by a 5-ton tractor. Harvesting dates were the 1 st , 10 th , and 17 th of April, which respectively corresponded with the first, mid, and last emerging dates of new shoots. The sequential changes in stem number due to delayed harvesting were investigated on April 29 th , May 27 th , July 22 nd , and October 30 th , which corresponded to the juvenile, mid, luxuriant, and senescence stem stages, respectively. Soil penetration resistance, biomass yield, and growth characteristics were investigated on October 30 th . There was no difference in soil penetration resistance at a depth of 10 cm, but it increased at a depth of 20 cm in proportion to the delayed harvesting time. The sequential change in stem number due to delayed harvesting was greater in M. sacchariflorus cv. Geodae 1 than in M. × giganteus. In M. sacchariflorus cv. Geodae 1, which was harvested on the last emerging date of new shoots, the stem number was 169/m 2 in the mid stage but decreased to 70/m 2 in the luxuriant stage. The diameter of newly developed rhizomes, stem height, and biomass yield decreased in the two Miscanthus species due to delayed harvesting. The ratio of Miscanthus headings, which is a critical characteristic for landscape use, also decreased due to delayed harvesting. Heading of M. sacchariflorus cv. Geodae 1 was not observed in plots harvested on the mid and last emerging dates of new shoots.

본 연구는 한국형 바이오에너지작물로 선발된 물억새인 ‘우람’의 미성숙 화기를 이용한 캘러스 유도 및 식물체 재분 화 조건을 확립하고자 하였다. 캘러스 유도율은 MS배지에 2,4-D 3 mg L-1 첨가에서 93.3%로 높게 나타났으며, 2,4-D 3 mg L-1과 BA 0.1 mg L-1 처리에서 86.7%로 높게 나타났 다. 식물체 재분화율은 BA가 첨가된 배지에서 유도된 캘러스 를 이용하였을 경우 BA가 첨가되지 않은 배지에서 유도된 캘 러스보다 높게 나타나는 것을 확인하였다. 재분화를 위한 배 지 조성은 BA 5 mg L-1과 NAA 0.1 mg L-1 호르몬 조합에 서 재분화율이 86.7%로 가장 효과적이었다. 재분화된 소식물 체는 캘러스로부터 분리하여 MS배지에서 발근을 유도하였을 때 배양 4주 이후 뿌리가 3 cm 이상 신장하였다. 기내에서 발 근이 된 소식물체의 순화를 위해 상토에 이식하고 온실에서 재배하였을 때, 5주 후 지상부가 20 cm 이상으로 신장하여 성공적으로 활착되었다.

This study firstly provides basic data for selection of cultivatable bioenergy grass in barren reclaimed lands applied with solidified sewage sludge. The experimental plots consisted of a plot containing reclaimed land mixed with solidified sewage sludge (MSS 50), a plot covered by solidified sewage sludge (CSS 100), and an original reclaimed soil plot (ORS). The growth, biomass production of bioenergy grasses and soil chemical properties were investigated in each experimental plot for 5 years. The organic matter (OM) and total nitrogen (T-N) content in both MSS 50 and CSS 100 were considerably higher than those in ORS. In bioenergy grasses, M. sacchariflorus cv. Geodae 1 showed an excellent growth and adaptability on reclaimed land applied with solidified sewage sludge. The application of solidified sewage sludge may provided soil nutrition in the reclaimed land due to the fact that bioenergy crops grew better in soils applied with solidified sewage sludge than in untreated soils, and treated soils had higher OM and T-N content than untreated soils. This study suggests that M. sacchariflorus cv. Geodae 1 is the most suitable biomass feedstock crop for biomass production and that solidified sewage sludge may be used as a soil material

The rice stem borer (Chilo suppressalis Walker) was one of the most destructive pest of rice for the 1960s and 1970s in Korea. Recently, it is newly recognized as a potential risk factor to the biomass yield of bioenergy crops. The current research was firstly conducted to investigate overwintering larvae population density and pattern of rice stem borer attacking Miscanthus sacchariflorus cv. Geodae 1 which is referred to as an ideal lignocellulosic bioenergy crop in Korea. Population density of larvae per 1 m2 in stems and rhizomes at the Miscanthus experimental plots and rates of damage (wormhole, abscission) of M. sacchariflorus cv. Goedae 1 were investigated from October 2012 to March 2013. The population of larvae per 1 m2 in stems of Miscanthus were 23, 4, 1, and 1 in October, November, December 2012, and January 2013, respectively. Over the same period, the population of larvae in basal stem rots and rhizomes were increased, whereas decreased in stems. Interestingly, the positions of larvae for overwintering in Miscanthus were confirmed to 5~10 cm below the soil surface such as basal stem rot and rhizome, whereas the most common overwintering position known in rice is a part of stem on the ground such as rice straw and rice stubble. It would suggest that the larvae gradually moved to bottom of stems and rhizomes in soil in line with decline in temperature. Moreover, the damage rates of stems per 1 m2 were up to more than 50% in some places. In conclusion, this might be the first report that rice stem borer could affect the productivity of biomass of Miscanthus in case of mass cultivation. Moreover, it should be necessary to make a decision in insect control management for this bioenergy feedstock and other related crops.