초록 ▼

본 연구는 2단계 3차년도(‘14.12~’15.8) 기간동안 진행된 과제로, 고효율 광생물 반응기 개발 및 옥외 실증을 수행하며, 이와 동시에 Isoprene을 생산할 수 있는 남세균 균주개발을 목표로 함. 구체 적인 정량적 목표는 남세균(Cyanobacteria) 배양, 광생물 반응기 proto-type unit (volume 300L~500L) 옥외 실증, Isoprene 생산성 1mg/L/day 임.
1) 남세균 배양조건 확립 및 Cell mass 생산을 위한 연구를 진행 중에 있으며(2015년 8월말까지 남세균의 con

본 연구는 2단계 3차년도(‘14.12~’15.8) 기간동안 진행된 과제로, 고효율 광생물 반응기 개발 및 옥외 실증을 수행하며, 이와 동시에 Isoprene을 생산할 수 있는 남세균 균주개발을 목표로 함. 구체 적인 정량적 목표는 남세균(Cyanobacteria) 배양, 광생물 반응기 proto-type unit (volume 300L~500L) 옥외 실증, Isoprene 생산성 1mg/L/day 임.
1) 남세균 배양조건 확립 및 Cell mass 생산을 위한 연구를 진행 중에 있으며(2015년 8월말까지 남세균의 continuous culture 조건 확립 및 cell mass 생산 최적화 조건 확립, 2) 광생물 반응기의 옥외실증은 옥외 실증용 광생물 반응기 System 구축 (소형 반응기(50L) 6 set, 대형반응기 (300~500L) 2set, 각 반응기별 온도, pH, 조도 monitoring system 및 온도 controlling system을 구축 완료함. 3) Isoprene을 생산할 수 있는 남세균 균주 제작을 위하여 우선, Isoprene 생산 system 구축및 생산된 Isoprene 분석조건 확립하였으며, SK에서 확보한 신규 Isoprene synthetase (IspS) 유전자를 도입한 형질 전환체 제작 및 남세균에서 isoprene 생산 최적화를 위한 실험 진행하여 Isoprene 생산 확인 함. 25μg/L/day 달성
기타, 남세균에서 Isoprene의 생산을 획기적으로 증대 시킬 수 있는 균주개발 전략 (MEP & MVA pathway의 강화, Glycosynthesis pathway (glgA1,2) 조절, EPS (exopolysaccharides) 최소화, energy balance 조절, phycobilisome 조절 등)을 수립을 완료하였으며, 개발기술의 Real site visualization을 위한 상업화 예정지의 여러 환경 parameter 고려한 분석(Salinity & mineral composition, Geological data survey (Temp., 광량(Photo index) 등), Sugar cane mill waste water composition, Feed (CO2) gas composition (화력발전소))을 완료함.

Abstract ▼

IV. Results of Research and Development
1. Establishment of culture condition and production of cell mass in cyanobacteria
Be Investigating the effect by change of culture condition and confirm the cell mass growth.
2. Outdoor demonstration study of photo-bioreactor ( by Greenhouse Installa

IV. Results of Research and Development
1. Establishment of culture condition and production of cell mass in cyanobacteria
Be Investigating the effect by change of culture condition and confirm the cell mass growth.
2. Outdoor demonstration study of photo-bioreactor ( by Greenhouse Installation)
A. Design of photobioreactor for improvement of light transfer efficiency : Completion of design for outdoor demonstration of photo-bioreactor. It is consisted of small photo-bioreactor (6 sets, 50L scale) and large photo-bioreactor (2 sets, 300~500L scale). Each photo-bioreactor has the monitoring system for temperature, light intensity, pH and controlling system for temperature.
B. Design and establishment of outdoor demonstration facility : Completion of design and construction of outdoor demonstration facility and installation of photo-bioreactorssystem
C. Cyanobacteria Cultivation in outdoor photo-bioreactor : Be cultivating of cyanobacteria by using outdoor photo-bioreactors.
3. Cyanobacteria strain development for producing isoprene
A. Construction of Culture system for isoprene by using cyanobacteria : Construction of experimental systems for gaseous isoprene production by using fermenter and Bentleybottle.
B. Establishment of analysis condition for isoprene : Establishment of isoprene analysis condition by using GC. Isoprene is produced a little by cyanobacteria.
C. Development of cyanobacteria strain for producing isoprene : For isoprene synthase, SK Innovation is using its owned isoprene synthase (IspS) which was applied on patent. The transformants are prepared and it is under testing for optimization of fermentation condition to production of isoprene. 25μg/L/day of isoprene formation is confirmed.
4. Others
A. Preparation of development plan for isoprene-producing cyanobacteria strain : For dramatically increase of isoprene production in cyanobacteria, the strategy for gene transformation was prepared and it include the intensification of MEP & MVA pathway, the modification of glycogen synthesis pathway (glgA1, 2), the minimization of EPS expression, and the modulation of phycobilisome.
B. Environmental factor analysis for real site visualization : For real site visualization, the environmental factors were analysed to the preplanting field for commercialization such as salinity & mineral composition, geological data survey (temperature, photo index, etc.), the condition of sugar cane mill wastes, feed gas (CO₂) composition in fossil power plant, and so on.
C. Securement of intellectual properties and FTO (Freedom-to-Operate) analysis : Completion of two patent applications for securing intellectual property in photo-bioreactor field and completion of investigation for confirming FTO-related issues.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 11
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 1절 연구개발의 목적 ... 12
• 제 2절 연구개발의 필요성 ... 12
• 제 3절 연구개발의 범위 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제 1절 광생물 반응기 개발 ... 17
• 제 2절 Isoprene 생산균주 개발 ... 19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 1절 남세균 배양조건 확립 및 Cell mass 생산연구 ... 21
• 제 2절 광생물 반응기의 옥외 실증 연구 ... 26
• 제 3절 Isoprene을 생산하는 남세균 균주개발 연구 ... 50
• 제 4절 기타 ... 61
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 67
• 제 1절 연구목표 달성도 ... 67
• 제 2절 관련분야 기여도 ... 67
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 68
• 제 1절 추가 연구의 필요성 ... 68
• 제 2절 타 연구에의 응용 ... 68
• 제 6 장 참고문헌 ... 69
• 끝페이지 ... 73