초록 ▼

$Co_{2}$ 고효율 고정화 미세조류주 개발
- Spirulina의 균주개량에 의해 일평균 $Co_{2}$ 고정률이 0.453 g $Co_{2}$/L/d로서 13% 향상되고, 부상성이 3배향상된 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

$Co_{2}$ 고효율 고정화 미세조류주 개발
- Spirulina의 균주개량에 의해 일평균 $Co_{2}$ 고정률이 0.453 g $Co_{2}$/L/d로서 13% 향상되고, 부상성이 3배향상된 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
$Co_{2}$ 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 → 대량배양 → 수확 → 건조 → 포장 등 전공정의 핵심 기반기술이 마련되었고, 연속배양 시스템을 확립
- $Na_2CO_3$의 첨가에 의한 S. platensis 조체의 부상활성 유도 및 효과적인 수확법 개발
미세조류 대량배양기 제작 및 운영
- Cyanobacteria의 대량 $Co_{2}$ 고정용 옥외 배양조(10 톤) 제작 및 운영의 최적화
- 미세조류 자동 수확기의 설계, 주문, 제작 등 옥외 대량배양을 위한 기반시설 및 기술 확보
- 가정용 $Co_{2}$ 고정화 배양기 개발
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 시제품개발
- 15%의 $Co_{2}$ 농도에서 바이오디젤 생산을 위한 미세조류주 탐색(Botryococcus 등 5종 6주 선발)

Abstract ▼

1. Genome analysis and strain improvement of microalgae including cyanobacteria
- Induction of axenic culture of Arthrospira (Spirulina) platensis based on antibioticsensitivity 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 antibioticsensitivity 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

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...5
• SUMMARY ...13
• CONTENTS ...21
• 목차 ...25
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...29
• 제1절 연구개발의 목적 ...29
• 제2절 연구개발의 필요성 ...29
• 1. 기술적 측면 ...29
• 2. 경제산업적 측면 ...30
• 3. 사회문화적 측면 ...30
• 제3절 연구개발의 범위 ...31
• 1. 고효율 CO2 고정을 위한 미세조류 유전체 분석 및 균주개량...31
• 2. Cyanobacteria 배양 최적화 및 대량배양...31
• 3. CO2 고정을 위한 cyanobacteria의 대량배양 공정 연구 ...31
• 4. 미세조류 biomass로부터 유용물질 생산 ...31
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...33
• 제1절 국외의 기술개발 현황 ...33
• 제2절 국내의 기술개발 현황 ...35
• 1. 국내의 기술개발 현황 ...35
• 2. 국내?외 기술수준 비교 ...36
• 3. 현기술상태의 취약성 및 전망 ...37
• 4. 국내외 관련기술의 시장현황 및 규모 ...38
• 제3절 국내외 관련특허 동향 ...40
• 1. 특허 출원동향 분석 ...40
• 2. 특허전략 및 사업화 추진 시 고려사항 ...47
• 제4절 미세조류를 이용한 생물학적 CO2 고정화 기술 동향 ...48
• 1. 광합성 미생물의 유전체 구조 및 기능 ...48
• 2. 균주개량에 의한 CO2 고정화 효율 증대 ...49
• 3. 광합성 미생물 반응기 및 배양공정의 개발 ...50
• 4. 생물학적 CO2 고정화의 scale-up 배양 ...54
• 5. Biomass로부터 고부가 유용물질 생산 ...55
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...61
• 제1절 고효율 CO2 고정을 위한 미세조류 유전체 분석 및 균주개량 ...61
• 1. Arthrospira (Spirulina) platensis 무균균주 유도 ...61
• 2. Cyanobacteria로부터 핵산을 추출하는 간편 방법 ...73
• 3. cpcBA-IGS를 이용한 남세균의 동정 ...81
• 4. Cyanobacteria 균주개량을 통한 CO2 고정화 효율 증대 ...87
• 제2절 Cyanobacteria 배양 최적화 및 대량배양 ...92
• 1. Cyanobacteria의 CO2 고정화 효율 조사 ...92
• 2. 지하수를 이용한 Spirulina platensis의 Raceway 대량배양...94
• 3. Cyanobacteria의 옥외 대량배양 최적화 및 오염생물 구제 ...103
• 4. 통합생산(cyanobacteria + shrimp) 기반 확립 ...116
• 제3절 CO2 고정을 위한 cyanobacteria의 대량배양 공정 연구 ...118
• 1. Arthrospira (Spirulina) platensis의 배양에 따른 배양상태 ...118
• 2. Spirulina platensis 조체의 부상활성 유도에 의한 수확효율 향상 ...127
• 제4절 미세조류 biomass로부터 유용물질 생산...130
• 1. 생리활성물질 분리, 정제 및 구조 규명 ...130
• 2. GLA 합성에 관련된 유전자의 확보 및 E. coli에 형질전환 ...132
• 3. Arthrospira platensis 돌연변이의 생물량과 r-linolenic acid 향상 ...133
• 4. Arthrospira (Spirulina) platensis의 종속영양배양과 r-linolenic acid 생산 ...143
• 5. 새우(Fenneropenaeus chinensis) 생산에 미치는 Spirulina platensis 영향 ...158
• 6. 바이오디젤 생산을 위한 미세조류 탐색 ...172
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...177
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...179
• 제1절 활용계획 ...179
• 제2절 추가연구의 필요성 ...180
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...181
• 제1절 제4회 아시아-태평양 조류 학술대회 ...181
• 제2절 제6회 아시아-태평양 조류생물공학 학술대회 ...183
• 제7장 참고문헌...185