[논문]바이오에너지 개발용 스위치그라스의 조직배양 및 형질전환 최근 연구동향

이상일; 임성수; 노희선; 김종보

doi:10.5010/jpb.2013.40.4.185

바이오에너지 개발용 스위치그라스의 조직배양 및 형질전환 최근 연구동향
Recent advances in tissue culture and genetic transformation system of switchgrass as biomass crop 원문보기

Journal of plant biotechnology = 식물생명공학회지, v.40 no.4, 2013년, pp.185 - 191

이상일 (건국대학교 의료생명대학 생명공학과) , 임성수 (건국대학교 국제비즈니스대학 국제통상학과) , 노희선 (건국대학교 의료생명대학 생명공학과) , 김종보 (건국대학교 의료생명대학 생명공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Over the past decades, carbon dioxide concentration of the atmosphere of the world has increased significantly, and thereby the greenhouse effect has become a social issue. To solve this problem, new renewable energy sources including solar, hydrogen, geothermal, wind and bio-energy are suggested as alternatives. Among these new energy sources, bio-energy crops are widely introduced and under rapid progress. For example, corn and oilseed rape plants are used for the production of bio-ethanol and bio-diesel, respectively. However, grain prices has increased severely because of the use of corn for bio-ethanol production. Therefore, non-edible switchgrass draws attention as an alternative source for bio-ethanol production in USA. This review describes the shortage of fossil energy and an importance of switchgrass as a bio-energy crop. Also, some characteristics of its major cultivars are introduced including growth habit, total output of biomass yields. Furthermore, biotechnological approaches have been conducted to improve the productivity of switchgrass using tissue culture and genetic transformation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

옥수수나 고구마와 같은 전분계 원료는 식량작물로서 국제 곡물가격의 상승을 초래하여(American Society of Plant biologists 2005), 식용작물이 아닌 억새, 스위치그라스와 같은 초본성 작물과 목본성 작물인 포플러 등 셀룰로오스계 비식용작물에 대한 관심이 증가하고 있다(Yang and Choi 2008). 국내에서도 이러한 상황에 맞춰 콩, 유채 및 억새에 대한 연구가 진행 중이며, 스위치그라스 외 바이오 매스 작물에 대한 국내 연구현황에 대해 본문에서 일부 소개하고자 한다.

성능/효과

미국 내에서 바이오매스 생산량을 비롯한 다양한 스위치그라스의 특성에 관한 실험이 북중부지역(North Dakota, South Dakota, Minnesota, Missouri, Illinois, Iowa)을 중심으로 이루어졌다. 연구결과 바이오매스 생산량은 연강수량과 밀접한 관련을 보였으며 지역과 품종에 따라 바이오매스 생산량에서 차이를 보였다(USDA, NRCS 2007, 2009b). USDA, NRCS (2009b)에 따르면 미주리와 일리노이, 아이오와에서 품종 별 바이오매스 생산량을 비교한 결과 Figure 2에서 보듯이 lowland 품종인 Alamo와 Kanlow가 가장 높은 생산량을 보였다고 보고하였다.

후속연구

최근 국내에서도 바이오에너지에 대한 관심이 증가하여 바이오 연료용 작물에 대한 연구가 활발히 진행되고 미국에너지부(DOE) 핵심 바이오매스 작물로 선정하는 등 스위치그라스가 바이오매스로서 중요한 작물로 인지되고 있다. 국내에서도 이러한 식물조직배양과 형질전환기술을 이용한 신품종 스위치그라스의 개발이 필요하며 앞으로 많은 연구가 필요하다고 판단된다.
이렇듯 바이오원료용 형질전환 스위치그라스에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 리그닌 함량과 바이오매스 생산량 증대, 빠른 생육기간 등의 유용 유전자가 도입된 형질전환 스위치그라스 개발에 대한 연구가 필요하다.
현재까지 보고된 스위치그라스의 조직배양은 대부분이 lowland 품종인 Alamo를 이용하여 이루어져 왔다. 따라서 좀 더 다양한 품종에 적합하고 효율적인 조직배양체계의 확립이 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	바이오연료에는 어떤 것이 있는가?	바이오연료에는 경유를 대체하는 바이오디젤(biodiesel)과 휘발유를 대체하는 바이오에탄올(bioethanol)이 있으며, 바이오디젤의 경우 유지작물인 대두, 유채 팜오일(palm oil)을 이용하고, 바이오에탄올의 경우 전분계 원료인 옥수수와 고구마등 주로 재생 가능한 바이오매스(biomass)를 이용하여 생산한다.
	스위치그라스의 역할은 무엇인가?	스위치그라스는 뿌리와 지하경 부근에서의 탄소고정(carbon storage sinks)으로 인해 토양 내 탄소를 저장하여 온실가스의 주범인 CO2의 발생을 감소시키는 역할을 한다(Frank et al. 2004).
	스위치그라스의 생장은 어떤 계절에 이루어지는가?	1), 줄기는 4미터까지 자라고 짧은 지하경(rhizome)과 80 cm까지 깊게 자라는 뿌리를 가지고 있다. 늦봄과 초여름에 생장하여 많은 바이오매스를 생산하며, 지역에 따라 1 에이커당 225 ~ 700 파운드의 많은 양의 종자를 생산한다. 척박한 환경과 토양에서도 잘 생육하므로 1930년대부터 미국의 건조지역 토양을 보존하는 작물로 여겨져 왔다(National Resources Conservation Service: NRCS 2007; USDA, NRCS 2006; USDA, NRCS 2009a).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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