초록 ▼

o $CO_2$ 고효율 고정화 미세조류주 개발
- Spirulina의 균주개량에 의해 일평균 $CO_2$ 고정률이 0.453 g $CO_2/L/d$로서 13% 향상되고, 부상성이 3배 향상된 돌연변이 균주 개발
- 토착 Spirulina 분리 및 확보, 무균유도 기술 개발로 Spirulina 3주를 무균화
- 유용물질(r-linolenic acid, GLA) 생산에 관여하는 3개 유전자(desC, desA. desD) 확보 및 cloning
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o $CO_2$ 고효율 고정화 미세조류주 개발
- Spirulina의 균주개량에 의해 일평균 $CO_2$ 고정률이 0.453 g $CO_2/L/d$로서 13% 향상되고, 부상성이 3배 향상된 돌연변이 균주 개발
- 토착 Spirulina 분리 및 확보, 무균유도 기술 개발로 Spirulina 3주를 무균화
- 유용물질(r-linolenic acid, GLA) 생산에 관여하는 3개 유전자(desC, desA. desD) 확보 및 cloning
o $CO_2$ 고정화를 위한 미세조류 배양공정의 최적화
- S. platensis의 옥외 대량배양으로부터 biomass 일일 최대 생산성 19.6 $g/m^2/d$, 평균 $CO_2$ 고정률 21.8 $CO_2\;g/m^2/d$ 달성
- Cyanobacteria의 대량배양으로부터 접종물의 배양 $\rightarrow$ 대량배양 $\rightarrow$ 수확 $\rightarrow$ 건조 $\rightarrow$ 포장 등 전공정의 핵심 기반기술이 마련되었고, 연속배양 시스템을 확립
- $Na_2CO_3$의 첨가에 의한 S. platensis 조체의 부상활성 유도 및 효과적인 수확법 개발
o 미세조류 대량배양기 제작 및 운영
- Cyanobacteria의 대량 $CO_2$ 고정용 옥외 배양조(10 톤) 제자 및 운영의 최적화
- 미세조류 자동 수확기의 설계, 주문, 제자 등 옥외 대량배양을 위한 기반시설 및 기술 확보
- 가정용 $CO_2$ 고정화 배양기 개발
o 유용물질 생산 및 시제품 개발
- 새우 양식에서 Spirulina 건조 조체 0.3% 처리구는 대조구보다 13%의 새우 체중(body weight) 증가효과
- 약 8,000평 호지(대하 양식장)에서 Spirulina의 기능성 사료첨가제로서의 효능시험을 바탕으로 시제품 개발

Abstract ▼

1. Genome analysis and strain improvement of microalgae including cyanobacteria
- Induction of axenic culture of Arthrospira (Spirulina) platensis based on antibiotic sensitivity of contaminating bacteria
- Simple method for RNA preparation from cyanobacteria
- Cyanobacterial diversity base

1. Genome analysis and strain improvement of microalgae including cyanobacteria
- Induction of axenic culture of Arthrospira (Spirulina) platensis based on antibiotic sensitivity of contaminating bacteria
- Simple method for RNA preparation from cyanobacteria
- Cyanobacterial diversity based on analysis of cpcBA-IGS
2. Optimization of mass cultivation of cyanobacteria
- Raceway cultivation of Spirulina platensis using underground water
- Optimization of outdoor cultivation of Spirulina platensis and control of contaminant organisms
3. Harvesting of mass-cultured cyanobacterial biomass
- Change in factors indicating culture status during the cultivation of Spiruziua platensis
4. Selection and production of high-value biomaterials from cyanobacteria
- Enhanced biomass and r-linolenic acid production of mutant strain Arthrospira platensis
- Growth and r-linolenic acid production of Arthrospira (Spirulina) platensis in heterotrophic culture
- Effect of Spirulina platensis and probiotics as feed additives on growth of shrimp Fenneropenaeus chinensis

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 30
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 30
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 30
• 1. 기술적 측면 ... 30
• 2. 경제.산업적 측면 ... 31
• 3. 사회.문화적 측면 ... 31
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 32
• 1. 고효율 $CO_2$ 고정을 위한 미세조류 유전체 분석 및 균주개량 ... 32
• 2. Cyanobacteria 배양 최적화 및 대량배양 ... 32
• 3. $CO_2$ 고정을 위한 cyanobacteria의 대량배양 공정 연구 ... 32
• 4. 미세조류 biomass로부터 유용물질 생산 ... 32
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 34
• 제 1 절 국외의 기술개발 현황 ... 34
• 제 2 절 국내의 기술개발 현황 ... 36
• 1. 국내의 기술개발현황 ... 36
• 2. 국내.외 기술수준 비교 ... 37
• 3. 현기술상태의 취약성 및 전망 ... 38
• 4. 국내외 관련기술의 시장현황 및 규모 ... 39
• 제 3 절 국내외 관련특허 동향 ... 41
• 1. 특허 출원동향 분석 ... 41
• 2. 특허전략 및 사업화 추진 시 고려사항 ... 48
• 제 4 절 미세조류를 이용한 생물학적 $CO_2$ 고정화 기술 동향 ... 49
• 1. 광합성 미생물의 유전체 구조 및 기능 ... 49
• 2. 균주개량에 의한 $CO_2$ 고정화 효율 증대 ... 50
• 3. 광합성 미생물 반응기 및 배양공정의 개발 ... 51
• 4. 생물학적 $CO_2$ 고정화의 scale-up 배양 ... 55
• 5. Biomass로부터 고부가 유용물질 생산 ... 56
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 62
• 제 1 절 고효율 $CO_2$ 고정을 위한 미세조류 유전체 분석 및 균주개량 ... 62
• 1. Arthrospira (Spirulina) platensis 무균균주 유도 ... 62
• 2. Cyanobacteria로부터 핵산을 추출하는 간편 방법 ... 74
• 3. cpcBA-IGS를 이용한 남세균의 동정 ... 82
• 4. Cyanobacteria 균주개량을 통한 $CO_2$ 고정화 효율 증대 ... 88
• 제 2 절 Cyanobacteria 배양 최적화 및 대량배양 ... 93
• 1. Cyanobacteria의 $CO_2$ 고정화 효율 조사 ... 93
• 2. 지하수를 이용한 Spirulina platensis의 Raceway 대량배양 ... 95
• 3. Cyanobacteria의 옥외 대량배양 최적화 및 오염생물 구제 ... 104
• 4. 통합생산(cyanobacteria + shrimp) 기반 확립 ... 117
• 제 3 절 $CO_2$ 고정을 위한 cyanobacteria의 대량배양 공정 연구 ... 119
• 1. Arthrospira (Spirulina) platensis의 배양에 따른 배양상태 ... 119
• 2. Spirulina platensis 조체의 부상활성 유도에 의한 수확효율 향상 ... 128
• 제 4 절 미세조류 biomass로부터 유용물질 생산 ... 131
• 1. 생리활성물질 분리, 정제 및 구조 규명 ... 131
• 2. GLA 합성에 관련된 유전자의 확보 및 E. coli에 형질전환 ... 133
• 3. Arthrospira platensis 돌연변이의 생물량과 r-linolenic acid 향상 ... 134
• 4. Arthrospira (Spirulina) platensis의 종속영양배양과 r-linolenic acid 생산 ... 144
• 5. 새우(Fenneropenaeus chinensis) 생산에 미치는 Spirulina platensis 영향 ... 159
• 6. 바이오디젤 생산을 위한 미세조류 탐색 ... 173
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 178
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 180
• 제 1 절 활용계획 ... 180
• 제 2 절 추가연구의 필요성 ... 181
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 182
• 제 1 절 제4회 아시아-태평양 조류 학술대회 ... 182
• 제 2 절 제6회 아시아-태평양 조류생물공학 학술대회 ... 184
• 제 7 장 참고문헌 ... 186