초록 ▼

본 연구는 광합성 미생물인 Rhodobacter sphaeroides로부터 태양 에너지를 에너지원으로 활용하는 생물의 광합성 기술을 활용하여 고효율 CO2 고정화를 통한 탄소원으로의 활용이 가능한 당을 비롯한 차세대 생리 활성 물질을 합성하고, CO2 고정화 기술을 바이오 연료 생산을 위한 바이오매스 대체가 가능한 Green PACs으로 활용하기 위한 미래 기반 원천 기술을 개발이 최종목적임. 목적에 따라 1단계 연구기간인 2년동안 기존의 CO2 고정화의 경우 화학물질을 기반으로 사용하여 제한적이었으며, 바이오 연료 생산에 있어 엄

본 연구는 광합성 미생물인 Rhodobacter sphaeroides로부터 태양 에너지를 에너지원으로 활용하는 생물의 광합성 기술을 활용하여 고효율 CO2 고정화를 통한 탄소원으로의 활용이 가능한 당을 비롯한 차세대 생리 활성 물질을 합성하고, CO2 고정화 기술을 바이오 연료 생산을 위한 바이오매스 대체가 가능한 Green PACs으로 활용하기 위한 미래 기반 원천 기술을 개발이 최종목적임. 목적에 따라 1단계 연구기간인 2년동안 기존의 CO2 고정화의 경우 화학물질을 기반으로 사용하여 제한적이었으며, 바이오 연료 생산에 있어 엄청난 바이오 매스가 필요하였지만, CO2를 기반으로 바이오 연료 생산을 위한 바이오 매스 대체가 가능한 새로운 개념의 Green PACs 개발에 필요한 기반확립과 체계 구축이 완료되었음. 뿐만 아니라 R. sphaeroides에 대한 단백질체 분석을 통해 신규 단백질을 확인할 수 있었으며, 여러 가지 빛 조건에 대한 단백질 발현 양상을 확립함으로써 광합성에 특이적으로 영향을 미치는 다양한 단백질을 신규 확인하고자 하였음. 또한 탄산무수화 효소를 활용한 미생물 성장 증진 및 이를 통한 R.sphaeroides 유래 생리활성물질의 향상의 결과를 얻었음. 따라서 본 연구를 통해 태양 에너지를 에너지원으로 활용하는 생물물의 광합성 기술을 활용하여 고효율의 CO2 고정화를 통한 탄소원으로의 활용이 가능한 당을 비롯한 차세대 생리 활성 물질을 합성하고, CO2 고정화 기술을 바이오 연료 생산을 위한 바이오매스 대체 가능한 차세대 물질개발에 대한 원천 기술을 개발하고자 함.

Abstract ▼

In this study, the goal is the metabolic process development of valuable physiologically activating materials using the biological photosynthetic technology, which solar energy is used as a sole energy source. In addition, through the carbon dioxide fixation from photosynthesis, new technology will

In this study, the goal is the metabolic process development of valuable physiologically activating materials using the biological photosynthetic technology, which solar energy is used as a sole energy source. In addition, through the carbon dioxide fixation from photosynthesis, new technology will be developed to use PACs as a alternative biomass to produce the biofuels.

* The optimization of culture conditions to improve the photosynthetic efficiency
ㆍ Characterize the culture conditions to do efficient $CO_{2}$ fixation by photosynthetic bacteria (Media composition, culture temperature, culture pH, volume, $CO_2$ concentration, etc)
ㆍ Characterize the optimal energy source to give the photoenergy (Solar energy, Visible lamp, LED, RI, etc)
ㆍ Analyze the photosynthetic efficiency using the concentration of bacteriochlorophyll, Total solid weight, and the physiological effect by synthetic organic acids through the photosynthesis
* The screening of modified photosynthetic bacteria showing the efficient photosynthesis and analysis of molecular features
ㆍ Screen mutated photosynthetic bacteria with highly efficient photosynthesis, through the chemical mutation
ㆍ Analyze the proteomes of photosynthetic bacteria during photosynthesis
* The evaluation of enhanced physiological effect of industrial microorganism under the supplemented conditions by PACs
ㆍ Analyze physicoㆍchemical properties of newly synthetic PACs through the photosynthesis
ㆍ Analyze the effect of PACs as a physiologically activating materials and sole carbon source
ㆍ Analyze the enhanced fermenting effect of industrial microorganisms under the supplemented conditions by PACs
* The development of genetically modified bacteria to enhance the photosynthetic efficiency
ㆍ Select five useful proteins based on the analysing results of the proteomes
ㆍ Prepare the cloning strategies to highly produce the useful proteins in photosynthetic bacteria
ㆍ Analyze the photosynthetic efficiency of genetically modified bacteria

The proposed research will enable new fundamental insights into the aspects of bioenergy production based on the solar energy, the reduction of carbon dioxide and improvement of environmental problems. Beyond providing new knowledge, this research will create core technology in the field of future energy engineering that is necessary for development of variety of useful biological material through the photosynthesis. At the same time, this research will give an impact on the industrial growth of biotechnology and therefore is expected to contribute to the growth of national economy as well.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1절 연구개발의 목적 ... 10
• 제 2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 1절 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 2절 현기술상태의 취약성 ... 34
• 제 3절 앞으로의 전망 ... 37
• 제 4절 국내에서 연구개발하는 대신 기술도입을 한다면 가능한가? 가능하다면 기술료(Royalty) 수준은 어느 정도이며, 경제성에 비추어 높은 지, 낮은지? ... 38
• 제 3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 39
• 제 1절 연구개발 결과 ... 39
• 제 2절 연구개발 성과 ... 94
• 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 100
• 제 1절 1단계 연구개발 목표 ... 100
• 제 2절 연구범위 및 연구수행 결과 ... 101
• 제 3절 연구개발목표의 달성도 ... 102
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 103
• 제 1절 연구개발결과의 활용방안 ... 103
• 제 2절 기대성과 ... 103
• 제 3절 자문위원과의 관련 분야 기술조사 활용방안 ... 104
• 제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 110
• 제 1절 관련 Website 검색 ... 110
• 제 2절 관련 특허 및 논문 검색 ... 112
• 제7장 연구시설·장비 현황 ... 117
• 제8장 참고문헌 ... 118