초록 ▼

▪국내 토착 미세조류 100주 분리 및 특성분석
▪미세조류 생리, 생태적 특성분석을 통한 연관 박테리아 동정 및 군집분석
▪Chemostat을 통하여 배양 조건(광도, pH, 인 결핍, 광질, 광에너지, PEF)에 따른 Ettlia 생장 및 생리․생태적 특성분석
▪CO₂ 공급으로 최적 배양, 수확 pH를 조절함으로 Ettlia의 2 stage 광반응기에서의 배양 및 수확공정 확립
▪바이오매스 생산성 향상 Biological mixing cultivation system (co-culture

▪국내 토착 미세조류 100주 분리 및 특성분석
▪미세조류 생리, 생태적 특성분석을 통한 연관 박테리아 동정 및 군집분석
▪Chemostat을 통하여 배양 조건(광도, pH, 인 결핍, 광질, 광에너지, PEF)에 따른 Ettlia 생장 및 생리․생태적 특성분석
▪CO₂ 공급으로 최적 배양, 수확 pH를 조절함으로 Ettlia의 2 stage 광반응기에서의 배양 및 수확공정 확립
▪바이오매스 생산성 향상 Biological mixing cultivation system (co-culture with loach) 개발
▪Turbulent in-line mixing 구조를 이용한 배가스 주입 및 높은 mixing 효과, pH 조절의 에너지 절감형 이산화탄소 공급시스템 개발
▪Ettlia endogenous promoter, aphVII 포함 된 12종 vector 설계 및 다양한 형질전환방법 탐색
▪Ettlia genome (~172.5 Mbp, GC 54.1%, Gap 4.76 Mbp) 생성 및 DB 구축
▪국내외 SCI 논문 31편 발표 및 특허 19편 출원 및 10편 등록

Abstract ▼

Ⅳ. Research Results
1. Isolation and Identification of indigenous microalgae
1) Isolation and characterization of 100 indigenous microalgae by using the high-throughput method based on FACS (Fluorescence-activated cell sorting) techniques
2) Development of five polymorphic markers and speci

Ⅳ. Research Results
1. Isolation and Identification of indigenous microalgae
1) Isolation and characterization of 100 indigenous microalgae by using the high-throughput method based on FACS (Fluorescence-activated cell sorting) techniques
2) Development of five polymorphic markers and specific loci to accurately discriminate the target Chlorella spp. strains using their chloroplast 18S rRNA-based microsatellite marker
2. Growth and lipid production optimization of microalgae based on their physiological and ecological characteristics
1) Identification and structural analysis of the microalgae associated bacteria using molecular techniques
2) Physiological and ecological characterization of Ettlia in chemostat culture under various light, pH, nutrients, and stress induction conditions
3) Investigation of Pulsed Electric Field (PEF) treatment on the growth and lipid productivities of microalgae including Scenedesmus and Ettlia
4) Establishment of the population invasion prevention process in Ettlia cultivation using optimal LED light irradiation
5) Optimization of both cultivation and harvest of Ettlia by establishing two pH regimes using carbon dioxide supply and light irradiation
6) Development of an in-situ growth monitoring technique using RGB analysis of Ettlia, Chlorella, and Scenedesmus cultures
7) Validation of WISTA (Wet-Biomass In-Situ Transesterification at Ambient conditions), a direct biodiesel production from microorganisms without drying process
8) Development of the carbon dioxide supply and pH control system using a venturi tube coupled with an in-line mixer
9) Development of biological mixing system using loach in microalgae cultivation system
3. Molecular and cellular modification of the microalgae
1) Transformation and characterization of K/D transformants of Chlamydomonas by amiRNA, involved in the galactolipid synthesis, MGDG, DGDG, SQDG and DGTS
2) Vector design using over-expression genes with 8 endogenous promoter of Ettlia and 4 strong promoter of Chlamydomonas
3) Investigation of various transformation methods (Electroporation, Gene-gun bombardment, Microfludic-electroporation) to effectively transform Ettlia
4) Identification of carotenoid synthesis and chlorophyll metabolism pathway and related genes, such as phytoene synthase, carlactone synthase, and pheophorbide a oxygenase using RNA-Seq
4. Omics research
1) Establishment of axenic culture of Ettlia by using antibiotic treatment and serially diluted culture
2) Transcriptome analysis of Ettlia in the stress-induced conditions using Illumina Hiseq, Miseq, Ion-torrento (PGM)
3) Completed Ettlia draft genome sequence (about 172.5Mbp, GC 54.1%, Gap 4.76Mbp), completed mitochondria sequence (52.5kbp, GC 49%, 47analyzed genes (26 tRNA, 5 rRNA, 13 protein CDS)), chloroplast draft sequence (206.6Kbp, Gap 4.9kb)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요 약 문 ... 6
• S U M M A R Y ... 10
• C O N T E N T S ... 14
• 목차 ... 16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 20
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 20
• 제 3 절 연구의 범위 ... 23
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 제 1 절 국외의 기술개발 현황 ... 24
• 제 2 절 국내의 기술개발 현황 ... 29
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 34
• 제 1 절 국내 토착 미세조류의 분리 및 동정 ... 34
• 1-1. 국내 토착 미세조류의 분리 및 동정 ... 34
• 1-2. 미세조류의 색인을 위한 분자마커 개발 ... 37
• 제 2 절 생리, 생태적 특성기반 생장 및 지질생산 최적화 ... 43
• 2-1. 광도 및 희석배율에 따른 Ettlia sp. YC001의 biomass 생산성 최적화 ... 43
• 2-2 LED를 이용한 Etllia sp. YC001의 최적 생장유도 및 population invasion방지 ... 47
• 2-3. pH 조절을 통한 Ettlia sp. YC001의 배양 및 수확 공정 개발 ... 58
• 2-4. 인 제한 조건의 연속배양에서 Ettlia sp. YC001의 생장 및 지질, 변화 분석 ... 67
• 2-5. 최적화된 PEF(pulsed electric field)를 이용한 Ettlia sp. YC001 과Scenedesmus dimorphus의 지질 생산량 증가 ... 70
• 2-6. 개방형 배양 시스템에서 미꾸라지를 이용한 Ettlia sp. 의 혼합효율 강화및 바이오매스 생산량 증가 ... 82
• 제 3 절 미세조류의 분자생물학적 개량 ... 94
• 3-1. Chlamydomonas의 artificial microRNA를 이용하여 형질전환체 생산 ... 94
• 3-2. Ettlia protoplast 생산 ... 99
• 3-3. Ettlia homologus promoter 탐색 ... 102
• 3-4. Ettlia antibiotic susceptibility test and Codon optimization ... 104
• 3-5. Ettlia Transformation ... 109
• 제 4 절 Ettlia 유전체 정보 분석 ... 115
• 4-1. Ettlia Axenic 유도 ... 115
• 4-2.　Ettlia Trnascriptome 분석 ... 122
• 4-3. 유전체 정보 생산 및 분석 ... 131
• 4-4. Ettlia genome mitochondria 완성 ... 146
• 4-5. KEGG mapping analysis ... 151
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 168
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 170
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 172
• 1. 미세조류 자원 확보 ... 172
• 2. 조류 연료화의 국제학술대회 동향 ... 173
• 3. 미세조류 분자생물학적 개량 ... 174
• 제 7 장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 176
• 참고문헌 ... 178
• 끝페이지 ... 181