연도별 연구과제 222 페이지첫페이지로 이동

• 방사선, 유해 식품, 온도, 등 다양한 환경들이 생물에 어떤 작용을 하는 것인지 알아보고 이로 인해 나타난 유전자 변화가 후대에 작용하는 것에 대해 알아보고자 한다.
• 생물의 복합적인 환경에 변화에 의해 나타나는 DNA methylation 정도를 연구하여 생물에 미치는 영향을 연구하고자 한다.

▪ 주제어: DNA methylation, 용존 산소량, 생체독성, 후생유전학

 본 연구의 목적은 식물에 음악을 들려주는 것이 생장을 촉진하는 것을 확인하는 것과 k-pop이 식물에 미치는 영향 확인, 어떤 템포의 음악이 식물의 생장을 촉진하는지, 템포가 다른 음악에 따른 식물의 목전화 정도 확인이다. 이를 탐구하기 위해 크게 k-pop을 이용한 실험과 템포를 조절한 실험으로 나눌 수 있다. k-pop을 이용한 실험에서는 k-pop 음악 2종류, 클래식, 무음을 강낭콩, 완두콩에 들려주고 생장률을 살펴보았다. 템포를 이용한 실험에서는 300Hz의 하나의 음만을 사용하여 빠른, 중간, 느린, 무음의 음원을 직접 제작하여 강낭콩, 호박에 음원을 들려주고 생장량을 비교하여 어떤 템포가 식물의 생장을 촉진하는지 알아보았다. 또 음원에 따른 호박 줄기의 털 생장 정도와 목전화 정도를 확인하였다. 이에 관한 결과로는 k-pop과 클래식을 들려준 군은 대조군과 비교하면 생장이 저조하였고, 300Hz의 단일 음을 들려주었을 때는 중간템포, 빠른 템포, 느린 템포 음원 군, 대조군 순으로 생장률이 높았다. 호박 표피 관찰 결과 음악에 따른 목전화의 차이는 구분할 수 없었지만 빠른 템포 음원 군이 타 군보다 털이 우수하였으며, 중간템포 음원 군이 타 군보다 털이 빈약하였다. 이로써 300Hz의 음원을 중간템포로 식물에 들려주는 것이 강낭콩과 호박의 생장을 촉진하는 것에 가장 효과적이라는 결론을 내렸다.

▪ 주제어: 생장률, k-pop, 템포, 목전화
 

본 연구는 전남과학고등학교 토양 환경에 어떠한 미생물이 분포하고, 이것이 환경 변화에 따라 학교의 식물, 곤충, 소형 포유류 및 인간에게는 어떤 영향을 끼치는지에 대해 궁금증을 가지고 이를 파악하고자 수행되었다. 또한, 파악한 미생물 분포를 바탕으로 환경 변화에 따른 미생물 분포 변화를 나타내는 미생물 분포 지도를 제작하는 것을 목적으로 한다.
토양 시료로부터 채취한 DNA를 분석한 결과, 염기서열을 얻을 수는 있었지만 정확하지 않았고, 동정 결과도 제대로 된 값을 얻을 수 없었다. 그 이유는 토양 속에 존재하는 여러 미생물의 다양한 DNA를 각각 분리하지 않고 염기서열을 분석했고, 실험 과정에서 실수가 있었기 때문이었다. 이로써 본래 목적이었던 환경 변화에 따른 미생물 분포 지도는 제작하지 못하였지만 정확한 미생물 분포를 알기 위한 탐구를 설계할 수 있었다.

▪ 주제어 : 미생물, DNA, PCR, 대장균 형질전환, 시퀀싱

본 연구는 자극에 따라 활동 전위를 나타내는 식물들에 어떠한 자극들이 활동 변위를 나타내는지 확인하고, 그 결과의 경향성을 통해 식물 또한 기억한다는 것을 밝혀내고 이를 산업적으로 활용할 수 있는 방법을 알아보고자 하였다. 선행연구들을 통하여 활동 전위를 나타낸다는 것이 이미 확인된 식물인 파리지옥(Dionaea muscipula) 과 미모사(Mimosa Pudica)의 형태학적 특징을 확인하고 선행 연구가 물리적 자극만을 비교하는 것을 고려하여 빛과 진동에 대한 자극을 직접 주고 측정하였다. 그 결과 파리지옥(Dionaea muscipula)은 빛 자극과 진동 자극에 대해서는 전혀 반응하지 않았고 오직 물리적 자극에만 반응하였다. 반면에 미모사(Mimosa Pudica)의 경우에는 실험한 모든 자극에 대해서 반응하여 활동 전위를 내보냈다. 그 후, 파리지옥과 미모사가 자극에 대하여 나타낸 활동 전위 값에 대하여 분석한 결과 실험이 지속될수록 활동 전위의 값의 진폭이 낮아짐을 알 수 있었고, 이를 통해 식물이 직전의 시험을 기억하고 있음을 보였다.

▪ 주제어: 전위 포텐셜, 환경 자극, 미모사, 파리지옥, 기억

고무나무는 열대기후에서 자라며 전 세계 약 800~2000종으로 분포되어 있으며 꺾꽂이가 가능한 식물체에 속한다. 본 연구에서는 대표적인 고무나무 6종(벤자민, 나타샤 벤자민, 뱅갈, 떡갈, 소피아, 멜라니)를 선정하여 꺾꽂이 한 고무나무의 뿌리의 생장에서의 식물호르몬(NAA, BAP)의 영향에 대해 알아보았다. 실험 결과, 6개종(벤자민, 나타샤 벤자민, 벵갈, 소피아, 멜라니, 벵갈)에서 모두 증류수에서 자란 고무나무의 잎과 뿌리 발달이 크고 식물호르몬을 적게 첨가할수록 생장이 크게 나타났다. 이는 적정 농도 이상의 식물호르몬(NAA, BAP)의 작용으로 인해 식물의 잎이나 뿌리가 괴사한 것이라고 예상된다. 일부 종(벵갈, 멜라니, 떡갈)에서 NAA를 첨가하지 않고 BAP만 첨가한 고무나무의 잎과 뿌리의 생장이 큰 것으로 보아 고무나무의 각 종마다 생장에 필요로 하는 호르몬의 조합 농도가 다르며 특이성을 보인다고 해석된다.

▪ 주제어: 고무나무, 꺾꽂이, 옥신, 사이토키닌, 식물호르몬

유산균과 발효유제품이 인체의 건강 증진에 효과가 많다는 연구들이 보고되고 있다. 발효유제품을 가정에서 간편하게 제조할 수 있는 방법으로 시판 요구르트의 우유를 1:1 비율로 섞어 ℃에서 24시간 배양한 경우 요구르트를 제조할 수 있다. 하지만, 반복 배양 횟수에 따라 요구르트가 제조되지 않는 사례를 자주 접하였다.
이에 요구르트 : 우유의 1:1 반복 배양 횟수가 증가할수록 단일종 또는 단순종으로 수렴하는 경향을 보였다.
즉, 요구르트 제조시 다양한 균총의 배합이 적용되어야 점성이 높은 발효유가 제조될 수 있으나, 단일 단순종만으로는 발효유가 제조되지 않는 것을 알 수 있다. 또한 6회차까지 발효한 경우 Lactobaciilus rhamnosus로 수렴하는 경향을 보였고, 이는 경쟁적 배타의 원리에 의한 것으로 판단된다. 특히 Lactobaciilus rhamnosus를 순수분리하여 이들의 내산성, 내담즙성 확인 및 장내 유해세균으로부터의 항균능력, 항생제에 대한 감수성정도를 확인할 수 있었다. 이에 우유와의 혼합유를 통한 반복배양을 할 경우 단일종 또는 단순종들로 수렴하는 경향성을 보이는 바 향후 프로바이오틱스로서 인체 건강 증진을 위해서는 다양한 기능을 하는 복수종들이 배합된 경우에 한해 주요한 소재자원으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

▪ 주제어: 프로바이오틱스, 유산균, 배양, 균총, 내산성

플라스틱, 스티로폼 일회용품이 버려졌을 때 생태계로 유입되어 생물 농축, 조류 등 동물의 섭식에 의한 피해 사례 보고가 연일 메스컴을 통해 보도되고 있지만, 대체 플라스틱 사용, 일회용품 줄이기 등 방안 외에는 계속적으로 버려지는 일회용품에 의한 피해를 줄이기가 어렵다. 한편 이에 대한 해결책으로 스티로폼을 섭취하여 분해하는 밀웜을 활용하려는 연구과 실험 사례가 연구 되고 있는데, 한번 변태되어 성충이 되어 버리면 지속적으로 활용할 수 없는 한계점 때문에 유충의 장내 미생물을 활용하려는 연구 쪽으로 진행되고 있는 추세이다.
이러한 추세 속에서 여러 유충들로부터 추출한 장내 미생물들을 활용해 스티로폼, 플라스틱을 분해하기 위해서는 어떤 조건에서 효율이 좋고, 지속적으로 그 효과를 보기 위해서는 어떻게 연구해야 할지 연구하기로 하였다. 우리는 갈색거저리, 아메리카왕거저리, 꿀벌부채명나방, 누에, 송충이의 장내 미생물을 추출하여 탄소원으로서 유일하게 플라스틱, 스티로폼만을 사용해야 하는 환경을 조성하기 위해 LCFBM, CFBAM 배지에서 호기성, 혐기성 배양시의 차이점을 OD변화로 확인하였다. 그 결과 기존의 학생 연구와는 다르게 혐기적 환경에서 배양이 되는 것을 확인하였고, 이것은 장내 미생물이라는 특징 때문으로 해석하였다. 혐기적 환경에서 유일한 탄소원으로 제공한 플라스틱, 스티로폼의 질량 변화를 측정하였으며, 혐기적 환경에서 CMC 배지 배양 결과를 통해 셀룰레이스 분해 활성과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. 또한, 주사전자현미경 관찰을 통해 혐기적 환경에서 유일한 탄소원으로 제공한 플라스틱, 스티로폼에 미생물들이 대량으로 부착하여 서식하여 탄소원으로 이용하고 있음을 확인하였다.
이러한 결과를 바탕으로 셀룰레이스 분해 활성을 가진 유충의 장내 미생물을 이용하여 혐기적 환경에서 대량으로 플라스틱, 스티로폼을 효과적으로 분해할 수 있는 공정을 개발할 것이다.

▪ 주제어: 밀웜, 왁스웜, 장내 미생물, 유충, 폐기물 분해, 혐기성

 본 연구에서는 최근 증가하고 있는 광산의 문화산업적 활용과 충북에 많은 광산이 존재함에 착안하여 충북에 있는 광산 주변의 흙과 그 흙에서 자란 식물의 내생균을 조사하고 광산과 떨어져 있는 식물의 내생균과 비교해보고자 하였다.
 이를 위해 본 탐구는 선행연구 자료 및 충북 지역 금속 폐광에 대한 사전조사를 진행하였다. 그 후 폐광과 멀리 떨어진 지역과 두 개의 폐광 지역에서 총 3개의 흙과 식물을 채집했다. 이 후 채집한 식물을 소독 후 배지에 치상하여 내생균을 배양하였고, 흙은 원심분리 후 상층 액을 배지에 도말하여 균을 배양한다. 배양한 균을 몇 차례 계대 배양 한 후 colony를 채취해 PCR 후 염기서열을 분석하였다. 최종적으로 종을 동정하여 중금속 내성이 있는 내생균을 분석했다.
 결과적으로 흙과 식물에 공통적으로 존재하는 균을 찾을 수 없었으며 후에 재 실험을 통해 다시 균을 찾아보고자 한다. 또한 계절이 맞지 않아 수수를 키우지 못했는데 후에 수수에 직접 비교 접종해보며 중금속 토양에서의 내생균과 식물간의 공생관계를 탐구해보고자 한다.

▪ 주제어: 중금속, 토양, 식물, 내생균, 공생

본 연구는 소나무 잎에 공생하는 내생균을 순수분리하고, 각 곰팡이가 분비하는 유용한 생리활성물질을 스크리닝하여, 소나무 재선충을 억제할 수 있는 방안을 제시하였다. 소나무 잎에서 6속 8종의 곰팡이를 순수 분리하였고, Cladosporium cladosporioides,  Curvularia intermedia 등의 내생균에서 향균 효과 및 항충 효과를 가진 생리활성물질을 분비 가능성을 확인하였다. 각 균주에서 생리활성 물질을 정제하여 실제 선충의 방제에 효과가 있는지 추가 실험을 통해 확인하고자 한다.

▪ 주제어: 내생균, 생리활성물질, 소나무재선충병

인간이 사용가능한 담수의 양은 제한되어 있지만 현재 인구의 증가 등으로 수자원의 사용은 점차 증가하고 있다. 이에 담수의 확보가 주요 과제가 되어가고 있고, 이를 해결하기 위해 해수를 담수화하여 사용가능한 담수를 확보하는 방안이 제시되고 있다. 현재 해수담수화에 사용되는 RO 등의 막을 사용한 방식에서 조류는 막을 오염시키는, 제거해야 할 대상으로 여겨진다.
하지만 일부 연구에서 조류의 담수화 효과를 관찰할 수 있었고, 이에 조류의 제거가 아닌, 조류를 이용한 해수담수화의 가능성에 대한 탐구를 하고자 하였다.
이에 C.vulgaris, S.obliquus 두 조류의 초기 밀도, 조류의 희석 유무를 조절하여 담수화 실험을 진행하였으며, 실험 결과 조류의 해수담수화 능력이 확인되었고, 이를 FO-RO 등 공정의 전처리에 사용하는 것으로 해수담수화의 비용 절감이 가능하다고 판단하였다. 또한, 원석조류를 이용한 해수 담수화 및 칼슘 이온 제거 효과 또한 실험하였다.

▪ 주제어: 조류, 해수담수화, C.vulgaris, S.obliquus, 원석조류

지구온난화가 가속됨에 따라 식물에서 얻을 수 있는 바이오매스 연구가 활발히 진행되고 있다. 식물의 2차 세포벽에 존재하는 리그닌이 바이오매스의 효율을 떨어뜨리기 때문에, 리그닌 함량이 높으면 바이오매스의 효율이 떨어진다. 하지만 리그닌이 부족하면 식물 생장이 억제될 수 있다.
 본 연구에서는 식물체 내 리그닌의 발현량을 조절함에 따라 생장량을 비교하고자, 리그닌 생합성에 관여하는 유전자인 MYB58 유전자를 합성하고 애기장대에 형질도입을 하고자 한다. 형질전환한 애기장대의 생장을 관찰하고 과발현되지 않은 개체와 어떤 차이를 보이는지 분석하고, 대장균, Agrobacterium, 애가징대를 순서대로 형질전환하는 실험을 진행하였다. MYB58 유전자 서열 중 전사인자를 발현하는 특정서열인 CDS 서열을 NCBI에 BLAST 기능을 활용하여 추출하고, vector에 이를 도입하기 위해 Cloning site를 추가하여 insert sequence를 완성하였다. PCR 반응을 통해 insert sequence를 1차 증폭하고 Purification 및 Ligation을 통해 vector와 결합하였다.

▪ 주제어: 형질전환, Agrobacterium 법, Heatshock, Floral dipping
 

KCTC(한국생물자원센터)에서 를 분양받아 다양한 독립변인을 조절하여 수소생산 최적 조건을 알아보기 위한 실험을 설계하였다. 또한 미세 조류 배양시 변인통제에 어려움이 있어 미세조류 전용 배양 상자를 제작하였으며, 생성된 수소 기체를 간단하게 확인하기 위한 방안에 대해 탐구하였다.

▪ 주제어 : Chlorella Vulgaris, microalgae, photosynthesis, hydrogen