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문제 정의
- 사육방법을 개발하였다. 같은 원리로 과수원의 전정 목과 같은 버려지는 폐목을 굼벵이 사료로 활용하는 가능성을 모색하였다. 아울러 본 연구는 사과 폐목으로 굼벵이를 대량 사육할 경우, 필연적으로 발생하게 될 굼벵이 배설물을 다시 자연순환시킬 전략으로, 이를 작물체의 유기질 비료로서의 가능성을 연구하였다.
- 그러나 예전과 같이 연료용으로서 이들의 활용이 거의 이루어 지지 않는 현실에서 버려지는 사과 폐목의 활용이 시급한 시점이다. 그래서 본 실험은 흰점박이꽃무지 사육을 위한 먹이원으로서 그 활용을 평가하고, 이를 바탕으로 타종의 굼벵이 사육에 응용하기 위해 본 실험이 진행되었다.
- 같은 원리로 과수원의 전정 목과 같은 버려지는 폐목을 굼벵이 사료로 활용하는 가능성을 모색하였다. 아울러 본 연구는 사과 폐목으로 굼벵이를 대량 사육할 경우, 필연적으로 발생하게 될 굼벵이 배설물을 다시 자연순환시킬 전략으로, 이를 작물체의 유기질 비료로서의 가능성을 연구하였다.
- 따라서, 이렇게 버려지는 전정목과 폐목을 산업적 측면에서 재활용할 필요성이 있으며, 환경적으로 볼 때도 자연 생태계 위해성 요소 제거라는 면에서 폐목이 미생물에 의해 분해되어 자연으로 순환되는 기간을 단축시킬 필요성이 있다. 이에 본 연구는 이러한 폐목을 굼벵이 사료로 재활용하는 기술을 개발하기 위해 수행되었다.
제안 방법
- Three hundred mg of manure was sprayed on 10 lettuce plants when the crop grew 10 cm in height. Lettuce growth was measured from 10 randomly chosen plants every 10 days since the manure treatment. The asterisk indicates significant difference in means between treatment and control at Type Ⅰ error = 0.
- 톱밥의 사료 효율성을 제고시켰다. 또한 이들이 보유하고 있는 포도당 분해 효율은 또한 밀가루를 첨가할 경우 더욱 사료 효율을 제고시켰다. 본 연구에서는 굼벵이 사료를 일반적으로 숙성시키는 기간인 4주를 고정하여 처리하였다.
- 이들 세균이 106 colony forming unit(cfu)의 농도로 포함된 현탁액을 굼벵이 먹이에 50 ml 씩 일주일 간격으로 4 회에 걸쳐서 처리 혼합하였고, 대조구에는 살균수를 50 ml씩 처리하였다. 먹이 비율은 톱밥 대 밀가루 비율을 각각 100:0, 95:5, 90:10, 75:25(g/g)로 혼합하여 사용하였다. 숙성된 먹이를 굼벵이 유충에 공급하고, 각 처리구별로 10 마리씩의 굼벵이의 체중변화를 5 일 또는 7 일 간격으로 시험목적에 따라 측정하였다.
- 상추의 발육분석은 작물체 지상부가 약 10 cm 높이가 되었을 때(파종 후30 일) 이식하여, 실험을 진행하였으며 각 처리구마다 상추 10 포기를 심어 300 mg의 배설물을 처리하였다. 배설물 처리 횟수는 1 회로 국한하였고, 대조구는 살균수만 처리하여, 3 반복으로 실험하였다. 이후 10일 간격으로 무작위로 10 포기 상추를 채취하고 지상부 및 지하부의 크기 및 무게를 측정하였다.
- 본 실험에서는 흰점박이꽃무지 3령충의 배설물을 이용한 상추의 성장 촉진 효과를 분석하였다(Fig. 6). 배설물이 멸균된 토양과 혼합된 처리구에 생육 한달 된 상추를 재식하여 이로부터 한달이 지난 후 상추의 생육을 확인한 결과, 모든 성장 지수에서 대조구에 비하여 확연한 성장촉진 효과를 나타냈다.
- , 2003). 본 연구는 장수풍뎅이 유충 후장에서 두 종의 셀룰로오스 분해 세균을 분리하였다. 이들은 Yersinia와 Bacillus 속으로 판명되었다.
- 또한 이들이 보유하고 있는 포도당 분해 효율은 또한 밀가루를 첨가할 경우 더욱 사료 효율을 제고시켰다. 본 연구에서는 굼벵이 사료를 일반적으로 숙성시키는 기간인 4주를 고정하여 처리하였다. 그러나, 이들 세균의 소화효율을 고려하여 볼 때, 이 숙성 기간도 단축시킬 가능성이 있다.
- 사료는 톱밥과 밀가루를 3:1 비율로 혼합시킨 후, 실온에서 충분한 수분과 함께 4 주간 숙성시켰다. 사육 용기 (40 × 30 × 30 cm)에 먹이(700 g)를 넣고 흰점박이꽃무지 유충 100 마리를 넣은 후, 온도 25℃, 상대 습도 60 ± 5 % 조건에서 30 일 동안 사육시켰다.
- 상추의 발육분석은 작물체 지상부가 약 10 cm 높이가 되었을 때(파종 후30 일) 이식하여, 실험을 진행하였으며 각 처리구마다 상추 10 포기를 심어 300 mg의 배설물을 처리하였다. 배설물 처리 횟수는 1 회로 국한하였고, 대조구는 살균수만 처리하여, 3 반복으로 실험하였다.
- 셀룰로오스 분해 능력을 가진 2종류의 균주를 참나무 톱밥에 처리하여 한달 간 숙성시킨 처리구에서 흰점박이꽃무지 유충의 생체중 증가율을 분석하였다(Fig. 3). 증류수로 톱밥을 숙성시킨 대조구에 비하여 'H1' 또는 'H10' 균주로 처리된 처리구의 경우는 약 70-80% 정도 더 발육을 촉진시키는 것으로 나타났다.
- 먹이 비율은 톱밥 대 밀가루 비율을 각각 100:0, 95:5, 90:10, 75:25(g/g)로 혼합하여 사용하였다. 숙성된 먹이를 굼벵이 유충에 공급하고, 각 처리구별로 10 마리씩의 굼벵이의 체중변화를 5 일 또는 7 일 간격으로 시험목적에 따라 측정하였다.
- broth(NB)에서 인공배양시켰다. 이들 세균이 106 colony forming unit(cfu)의 농도로 포함된 현탁액을 굼벵이 먹이에 50 ml 씩 일주일 간격으로 4 회에 걸쳐서 처리 혼합하였고, 대조구에는 살균수를 50 ml씩 처리하였다. 먹이 비율은 톱밥 대 밀가루 비율을 각각 100:0, 95:5, 90:10, 75:25(g/g)로 혼합하여 사용하였다.
- 이러한 화학적 성질을 보유하고 있는 굼벵이 배설물을 실질적으로 작물의 생육을 촉진 할 수 있는 지를 분석하였다. 본 실험에서는 흰점박이꽃무지 3령충의 배설물을 이용한 상추의 성장 촉진 효과를 분석하였다(Fig.
- 이를 위해 비교적 소화관 크기가 커서 공생 미생물의 분리가 용이한 장수풍뎅이 dichotomd) 유충 장내의 셀룰로오스 분해균을 분리 및 동정하고, 이 분해균을 이용하여 외부에서 목재의 셀룰로오스 분해를 유도시켜 줌으로써 산업적으로 널리 대량 사육되고 있는 흰점박이꽃무지(Fmfaefia brevitarsis seulensis) 굼벵이의 사료에 대한 소화 흡수율을 증가시켜 발육을 촉진하는 원리를 이용하는 사육방법을 개발하였다. 같은 원리로 과수원의 전정 목과 같은 버려지는 폐목을 굼벵이 사료로 활용하는 가능성을 모색하였다.
- 배설물 처리 횟수는 1 회로 국한하였고, 대조구는 살균수만 처리하여, 3 반복으로 실험하였다. 이후 10일 간격으로 무작위로 10 포기 상추를 채취하고 지상부 및 지하부의 크기 및 무게를 측정하였다.
- 장수풍뎅이(A. dichotoma) 3령충을 70 % 에탄올로 10분간 표면 소독한 후, 살균수를 이용하여 10 분간 3회에 걸쳐 에탄올을 세척하였다. 유충 굼벵이의 복부가 절개되고, 소화관이 적출되었다.
- 후장의 소화관 내용물을 채취하여 영양배지에서 세균을 배양시켰다. 많은 세균이 나타났으며, 이중 균총의 형태로 상이한 10개 균주를 선발하였다.
대상 데이터
- 배양시켰다. 많은 세균이 나타났으며, 이중 균총의 형태로 상이한 10개 균주를 선발하였다. 주요 세균의 생화학적 분석을 한 결과, 이들 10개 균주가운데'H1'과'H10'이 각각 셀룰로오스 분해균으로 판명되었다(Table 1).
- 시험곤중인 흰점박이꽃무지(P. brevitarsis seulensis)유충의 먹이는 목질부 톱밥과 밀가루를 혼합하여 제조하였다. 처리 목적에 따른 목재는 대조목으로서 참나무와 시험 대상 나무로서 사과 전정목을 파쇄기 (DY-104CM 모터용 파쇄기, (주) 동양공업)를 이용하여 길이 10-120 mm 크기로 분쇄하였다.
데이터처리
- 굼벵이의 생육 및 비료 효과의 통계처리를 위하여, 백분율 자료를 arcsine transformation한 후 one way ANOVA로 분석하였다. 이때 평균간 비교는 최소유의차검정법(Least squared difference: LSD)으로 SAS (SAS Institute, 1988)의 PROC GLM을 이용하여 분석하였다.
- 분석하였다. 이때 평균간 비교는 최소유의차검정법(Least squared difference: LSD)으로 SAS (SAS Institute, 1988)의 PROC GLM을 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 전자현미경 관찰은 Park et al.(2002)의 방법을 따랐다.
- 굼벵이 배설물 약 500 g을 경상북도 농업 기술원에 보내, 비료 표준시험법에 준하여 유기물 조성분석을 실시하였다. 상추의 발육분석은 작물체 지상부가 약 10 cm 높이가 되었을 때(파종 후30 일) 이식하여, 실험을 진행하였으며 각 처리구마다 상추 10 포기를 심어 300 mg의 배설물을 처리하였다.
- 선발된 균주는 Bergey's manual (Holt et al., 1994)에 근거하여 Lee (2000)의 방법으로 그람 분석, 옥시다제 활성, 카탈라제 활성, 산소요구성, 셀룰로오스 이용성, 포도당 이용성을 확인하였다. 전자현미경 관찰은 Park et al.
성능/효과
- 'H10'의 두 균주로 국한된다. 'H1' 균주는 Enterobacteriaceae 과 Yersinia 속에 속하는 것으로 판명되고, 'H10' 균주는 Bacilliaceae 과 Bacillus 속에 속하는 것으로 동정되었다.
- 굼벵이 사육의 결과로 얻어진 부산물 중에서 배설물의 비료 효과를 알아보기 위한 기초 자료로서 관행적 표준 부산물 비료 분석방법에 의거하여 굼벵이 배설물이 퇴비로서 적합성을 확인하였다(Table 6). 그 결과 흰점박이꽃무지 유충 배설물은 높은 유기물 함량을 보였다.
- 적합성을 확인하였다(Table 6). 그 결과 흰점박이꽃무지 유충 배설물은 높은 유기물 함량을 보였다. 또한 염류나 독성 중금속의 함유가 매우 낮아 그린 1급 비료로서 평가될 수 있다.
- 두 셀룰로오스 분해균주는 모두 굼벵이 발육을 위한 참나무 톱밥의 사료 효율성을 제고시켰다. 또한 이들이 보유하고 있는 포도당 분해 효율은 또한 밀가루를 첨가할 경우 더욱 사료 효율을 제고시켰다.
- 6). 배설물이 멸균된 토양과 혼합된 처리구에 생육 한달 된 상추를 재식하여 이로부터 한달이 지난 후 상추의 생육을 확인한 결과, 모든 성장 지수에서 대조구에 비하여 확연한 성장촉진 효과를 나타냈다.
- 2, Table 2). 이 균주는 또한 포도당 분해 능력도 보유하였으며, 장내세균과에 속하는 Enterobacteriaceae과에 속하였다(Table 2). 이용 탄소원을 분석한 결과 Yersinia 속의 균주와 반응성이 일치하였다(Table 5).
- 기대한 바와 같이 소화 효율면에서 우수한 밀가루의 함량이 증가함에 따라 굼벵이 발육을 촉진시켰다. 이는 두 셀룰로오스 분해균을 혼합한 결과, 굼벵이 톱밥 사료에 약 10%의 밀가루가 배합된 사료에서 굼벵이 사육 효율이 최적이라는 것을 보여 주었다.
- 이를 방치하여 자연계로 돌려보낼 경우 또 다른 유기물집적의 환경 피해 요인이 될 수 있다. 이러한 유기물 순환의 전략으로 이를 다시 작물의 생육에 순화시키는 방법을 고려하였고, 이러한 전략은 효과적이라는 것이 본 연구를 통해 입증되었다.
- 이상의 생화학적 및 형태적 동정 분석 결과를 종합하여 보면, 셀룰로오스 분해균주는 조사된 10개 균주에서 'H1' 과 'H10'의 두 균주로 국한된다. 'H1' 균주는 Enterobacteriaceae 과 Yersinia 속에 속하는 것으로 판명되고, 'H10' 균주는 Bacilliaceae 과 Bacillus 속에 속하는 것으로 동정되었다.
- 이 균주는 또한 포도당 분해 능력도 보유하였으며, 장내세균과에 속하는 Enterobacteriaceae과에 속하였다(Table 2). 이용 탄소원을 분석한 결과 Yersinia 속의 균주와 반응성이 일치하였다(Table 5).
- 그러나 아직 좀 더 종수준의 세부적인 정확한 동정이 필요하다. 일부 16S rDNA 염기서열 분석 결과 이 두 균주는 기존의 알려진 세균류와 매우 서열적으로 상이한 것으로 나타나고 있다.
- 중장은 적어도 3부분의 외부로 돌출된 중장 맹관(gastric caeca)을 관찰할 수 있었다. 적출한 소화관을 직선화시킴을 통해 영역별 길이를 비교한 결과, 전장(약 2 cm) 에 비해 중장(약 5 cm)과 후장(약 6 cm) 이 상대적으로 소화관의 대부분을 차지하는 모습을 보였다(Fig. 1C).
- , 2003). 종합하여 보면, 이들 곤충의 소화는 중장의 알칼리성과 후장의 공생 미생물에 의한 화학분해로 이해될 수 있다. 즉, 중장의 높은 알칼리는 토양 중 유기물을 무기물로 부터 유리시켜 수용액상의 가용화 상태로 이르게 하고, 이는 다시 중성화된 후장에 이르러서 다양한 셀룰로오스 분해균과 발효균에 의해 화학적 분해가 일어나게 된다(Cazemier et al.
- 많은 세균이 나타났으며, 이중 균총의 형태로 상이한 10개 균주를 선발하였다. 주요 세균의 생화학적 분석을 한 결과, 이들 10개 균주가운데'H1'과'H10'이 각각 셀룰로오스 분해균으로 판명되었다(Table 1).
- 이러한 기술들은 다음과 같은 분야의 기술적 및 산업적 효과를 기대할 수 있다. 첫째로, 버려지는 과수원의 전정목과 표고버섯 폐목을 활용하여 굼벵이를 키울 수 있고, 여기에서 배출되는 배설물을 유기질 퇴비화 함으로서 자연의 순환기간을 단축시키게 된다. 일반적으로 토양 유기물의 분해는 대형 무척추동물류인 지렁이, 흰개미류 및 일부 딱정벌레류가 담당하고 있다(Lavelle et al.
- 파쇄한 사과 전정목 톱밥에 공시충인 흰점박이꽃무지 3령충을 사육한 결과, 사과 전정목 톱밥의 이용성이 셀룰로오스 분해균 'Hl0'을 첨가한 경우 월등하게 증가하는 것을 알 수 있었다(Fig. 5). 이러한 굼벵이 사육 효과는 참나무 톱밥을 이용할 때와 유사한 효과를 보였다.
후속연구
- 본 연구는 다시 이들로 부터 파생된 유기물을 식물체로 순환시키는 고리를 인위적으로 연결시켰다는 데서 생태학적 및 산업적 의미를 가질 수 있다. 둘째로, 셀룰로오스 분해균을 이용한 식품 및 원재료 가공 분야로의 접목이 기대된다. 식품의 셀룰로오스 유래 올리고당 (저감미성, 다이어트성, 제독성, 유산균 강화) 제조용 효소 상품화(Hong and Kim, 1998), 과즙 추출용 cellulase 제품화(Choi et al.
- 이러한 굼벵이 사육 효과는 참나무 톱밥을 이용할 때와 유사한 효과를 보였다. 본 연구에서는 목재 원료의 효과만 검정하기 위해 밀가루를 배합하지 않았지만, 위에서 보여 주었듯이 밀가루를 사과전정목 톱밥에 배합하게 되면, 훨씬 우수한 사료로서의 효과를 보여주리라 기대된다.
- 이에 관한 추후 연구가 필요하다. 즉, 이러한 결과들을 예상하여 볼 때, 선발 셀룰로오스 분해균주들은 굼벵이의 소화효율을 높여서 발육을 촉진할 뿐만 아니라 사료의 숙성기간을 단축시켜, 굼벵이 사육의 효율성을 높여 주리가 기대된다. 굼벵이 사육에서 필연적으로 발생되는 것이 배설물이다.
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