[논문]Aloe 세포 배양계에서 <tex> $CO_2,\\;O_2,\\;C_2H_4$</tex> gas가 세포 생장 및 다당체 생산에 미치는 영향

박태영; 조규헌; 허원; 김동일

Aloe 세포 배양계에서 $CO_2,\\;O_2,\\;C_2H_4$ gas가 세포 생장 및 다당체 생산에 미치는 영향 원문보기

박태영 (강원대학교 화학공학과) , 조규헌 (강원대학교 화학공학과) , 허원 (강원대학교 환경생물공학부) , 김동일 (인하대학교 화공고분자생물공학부)

본 연구에서는, gas 성분의 조성을 on-line으로 자동제어할 수 있는 시스템을 확립하고, 이를 이용하여 각 성분들이 식물세포에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험결과, $CO_2$가 첨가되었을 때, 세포의 생장에는 큰 차이를 볼 수 없었으나, 2차 대사물 및 polysaccharide의 생산성을 증대시켰다. 특히, polysaccharide의 경우, $CO_2$가 참가되었을 때 1.8배의 생산성 증대를 나타내었다.

We developed a on-line gas control system for three gas components and investigated the effect of oxygen, carbon dioxide, and ethylene on polysaccharide production and cell growth in the suspension cultures of Aloe saponaria. Carbon dioxide(5% v/v) enhanced significantly polysaccharide production while the cell growth was not affected.

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문제 정의

영향에 대해서는 보고된 사례가 없다. 따라서, 본 연구진은 복합 gas가 식물세포 배양에 미치는 영향에 대해 조사하고자 하였으며, 본 논문은 이러한 연구의 초기 단계로 gas 조성을 자동 제어할 수 있는 시스템의 개발 및 각 단일 gas 성분이 식물세포 배양에 미치는 영향에 대해 조사하였다.
본 연구에서는, gas 성분의 조성을 on-line으로 자동제어할 수 있는 시스템을 확립하고, 이를 이용하여 각 성분들이 식물세포에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험결과, CO₂가 첨가되었을 때, 세포의 생장에는 큰 차이를 볼 수 없었으나, 2차 대사물 및 polysaccharides] 생산성을 증대시켰다.

제안 방법

Fig 3은 COa의 주입이 2차 대사물질의 생산에 미치는 영향을 CO?의 조사한 것으로, 5% CO₂가 첨가되었을 때, 세포의 exponential phase에서 2차 대사물질이 급증하였음을 알 수 있다. COn의주입은 polysaccharide의 생산에 있어서도 CG가 주입되지 않은 경우와 비교하여 1.8배 생산성을 중가시켰으며(Fig. 4). 이러한 polysacharide의 생산성 증대는 CO₂ 주입시 발생되는 ethylene의 생성과 밀접한 관계가 있는 것으로 사료된다(Fig.
Sampling은 100ml 플라스크 전체를 사용하였고 생장속도, glucose 소비속도, 2차대사물질 생산량, ethylene 활성 량, polysaccharide 생산량등을 분석하였다. Gas 공급조절은 Kofloc사의 MFC을 사용하였고 산소와 이산화탄소 분석은 GC와 Lokas사의 gas 분석기를 사용하였으며 ethylene은 GC을 이용하여 분석하였다. 2차 대사물 질은 HPLC을 사용하여 정량분석을 하였고 polysaccharide의 양은 에탄올 침전법을 사용하였다.
2차 대사물 질은 HPLC을 사용하여 정량분석을 하였고 polysaccharide의 양은 에탄올 침전법을 사용하였다. Gas공급량과 플라스크의 head space의 gas량은 computer를 이용하여 on-line조절을 하여 자동화 system을 구축하도록 하였다. Figure i은 gas 제어 시스템을 개략도로 나타낸 것이다.
5 g을 접종하였다. Sampling은 100ml 플라스크 전체를 사용하였고 생장속도, glucose 소비속도, 2차대사물질 생산량, ethylene 활성 량, polysaccharide 생산량등을 분석하였다. Gas 공급조절은 Kofloc사의 MFC을 사용하였고 산소와 이산화탄소 분석은 GC와 Lokas사의 gas 분석기를 사용하였으며 ethylene은 GC을 이용하여 분석하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 세포주로는 Aloe saponaria를 현탁 배양으로 유도한 세포를 사용하였으며 배양 조건은 M&S 기본 배지에 glucose 3%(w/v), pH 5.6, NAA 30“M, BA 10〃M을 첨가하여 25°C dark room에서 계대 배양하였다. 실험시 gas 조성당 10개씩의 플라스크를 접종하였으며 2일마다 한번씩 sampling!- 하여 20일동안 배양하였다.

이론/모형

Gas 공급조절은 Kofloc사의 MFC을 사용하였고 산소와 이산화탄소 분석은 GC와 Lokas사의 gas 분석기를 사용하였으며 ethylene은 GC을 이용하여 분석하였다. 2차 대사물 질은 HPLC을 사용하여 정량분석을 하였고 polysaccharide의 양은 에탄올 침전법을 사용하였다. Gas공급량과 플라스크의 head space의 gas량은 computer를 이용하여 on-line조절을 하여 자동화 system을 구축하도록 하였다.

성능/효과

이용하여 각 성분들이 식물세포에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험결과, CO₂가 첨가되었을 때, 세포의 생장에는 큰 차이를 볼 수 없었으나, 2차 대사물 및 polysaccharides] 생산성을 증대시켰다. 특히, polysaccharide의 경우, CO?가 첨가되었을 때 1.

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