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Kim, DongGwan,Bahmani, Ramin,Ko, Jae-Heung,Hwang, Seongbin Academic Press 2019 Ecotoxicology and environmental safety Vol.170 No.-
<P><B>Abstract</B></P> <P>Bisphenol A (BPA) is an estrogenic endocrine disruptor which disturbs a normal animal development. We generated an indicator plant that senses and provides a clear visual indicator of an estrogen-like compound BPA in the environment. We developed transgenic <I>Arabidopsis</I> lines expressing a construct designed to synthesize anthocyanin (thus showing a red color) in response to BPA. We transformed <I>Arabidopsis</I> with a recombinant vector containing the chimeric estrogen receptor (XVE region), LAP and coding region of <I>PtrMYB119</I> (transcription factor involved in anthocyanin biosynthesis in poplar and <I>Arabidopsis</I>). Upon binding of the estrogen compound to the ligand-binding domain of E (estrogen receptor) in XVE, the XV domain binds to LAP promoter and triggering the transcription of <I>PtrMYB119</I> with a subsequent enhancement of anthocyanin biosynthetic gene expression, resulting in anthocyanin synthesis. The leaves of the transgenic <I>Arabidopsis</I> line XVE-<I>PtrMYB119</I> turned red in the presence of 10 ppm BPA. The transcript level of <I>PtrMYB119</I> peaked at day 3 of BPA exposure, then decreased to its minimal level at day 5. Similar expression patterns to that of <I>PtrMYB119</I> were detected for genes encoding the anthocyanin biosynthetic enzymes chalcone synthase, chalcone flavanone isomerase, flavanone 3-hydroxylase, dihydroflavonol 4-reductase, anthocyanidin synthase, and UFGT (UGT78D2). The leaves of transgenic plants did not turn red in response to BPA at concentrations below 10 ppm, but <I>PtrMYB119</I> expression was induced by BPA at concentrations as low as 1 ppt BPA. Since this transgenic plant turns red in the presence of BPA without any experimental procedures, this line can be easily used by non-scientists.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> We established a transgenic plant system to detect endocrine disruptor Bisphenol A. </LI> <LI> This system is convenient to identify the BPA without any experimental procedure. </LI> <LI> <I>PtrMYB119</I> and anthocyanin was first utilized for reporter system to detect BPA. </LI> <LI> The <I>PtrMYB119</I> transcript level was increased in response to BPA at as low as 1 ppt. </LI> </UL> </P>
철도에서의 동상방지를 위한 모형시험에서 XPS 및 PE골재의 설치 효과
김동관(Donggwan Kim),윤여원(Yeowon Yoon),김영진(Youngchin Kim) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.10
본 연구에서는 철도노반에서의 동결융해로 인한 피해를 줄이고자 뛰어난 단열효과와 강도를 가진 XPS(eXtruded PolyStyrene)와 PE골재(polyethylene aggregates)를 사용하여 동상을 억제하는 방법을 연구하고자 대형동토실에서 모형시험을 수행하였다. 이를 위해 노반과 PE골재의 혼입비율을 변화시켜 건조밀도와 함수비, 온도에 따른 열전도율을 측정하였다. 시험결과 노반에 혼입된 PE골재 비율에 비례하여 단열효과가 증가하였지만, 간극의 함수비와 온도변화에 민감하였다. 또한 철도노반을 모사한 모형시험에서 각 단열재의 두께와 설치순서를 다르게 한 후 단열효과를 비교 결과, XPS의 단열효과가 우수한 것으로 나타났으며 XPS판자가 상부, PE골재가 하부에 설치될 때 그 반대의 경우보다 단열효과가 뛰어난 것으로 나타났다. In this research, in order to study insulation effect of commercial XPS and recycled PE aggregates for prevention of frost heave in the roadbed of railroad track from the freezing temperature, model tests were carried out in the large freezing room. For this, thermal conductivities were measured for various dry densities, water contents, temperatures and mixing ratios of PE aggregates. From the tests, it can be seen that thermal conductivities of roadbed decrease with the increase of the ratio of mixed PE aggregates. However it was sensitive to the changes of temperature and water content due to the amount of water in the voids. From the model test of railroad track, it can be seen that the time to reach 0 ℃ was longer for XPS than that for the PE aggregates. Also the test shows best insulation effect can be achieved when XPS board was installed above the PE aggregate layer rather than the opposite order.
Gene isolation and characterization of a dominant dwarf mutant, D-h, in rice
Rihua Piao,Sang-Ho Chu,Yoye Yu,Donggwan Kim,Sunghan Kim,Hee-Jong Koh 한국육종학회 2013 한국육종학회 심포지엄 Vol.2013 No.07
Plant height is an important agronomic trait that affects grain yield. Previously, we reported a novel semi-dominant dwarf mutant, D-h, derived from chemical mutagenesis using N-methyl-N-nitrosourea(MNU) on a japonica rice cultivar, Hwacheongbyeo. In this study, we cloned the gene responsible for the dwarf mutant using the map-based approach. Fine mapping revealed that the mutant gene was located on the short arm of chromosome 1 in a 48 kb region. Sequencing of the candidate genes and rapid amplification of cDNA ends-polymerase chain reaction(RACE-PCR) analyses identified the gene, d-h, which encodes a protein of unknown function, but whose sequence is conserved in other cereal crops. Real-time (RT)-PCR analysis and promoter activity assay showed that the d-h gene was primarily expressed in the nodes and the panicle. In the D-h mutant plant, the gene was found to carry a 63-bp deletion in the ORF region, which was confirmed to be directly responsible for the mutant’s gain of a functional phenotype by subsequent transgenic experiments. Since the mutant plants exhibit a defect in the GA response, but not in the GA synthetic pathway, it appears that the d-h gene may be involved in a GA signaling pathway.
잠재적 환경 위험을 줄이기 위한 저온플라즈마 시스템에서의 고농도 폐수 중 Sulfonamide 항생제 제거 경로 규명
이동관 ( Donggwan Lee ),김현우 ( Hyun-woo Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
글로우 고압 방전 방식에 의한 저온 플라즈마(Non-thermal Plasma, NTP) 공정은 액상에서 광전자, 전자, OH-라디칼, 전자기 에너지 등 반응성이 높은 화학물질의 형성할 수 있다. 이 NTP는 공기를 carrier 가스로 활용하여 반응성이 높은 화학종을 생성하는데, 유기물을 효과적으로 산화시키는 고도산화공법의 일종이다. NTP의 강력한 산화력에도 불구하고, NTP 공정에서 발현되는 오염물질의 분해 메커니즘과 그 중간부산물 및 최종 생성물의 경로는 명확하게 밝혀지지 않아 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 폐수 내 다양한 오염물질이 어떠한 메커니즘으로 분해되는가를 실험적으로 규명하고, 2종(sulfamethazine sodium salt와 sulfathiazole sodium salt)의 sulfonamide 계열 항생제에 NTP 공정을 적용하여 제거성능과 분해경로를 검증한다. 또한, 대상 항생제의 분해가 폐수처리 과정에서의 분해 동역학 및 생태 독성과 어떻게 관련되는지를 확인하기 위해 주요 중간부 산물 및 신규생성물의 fate를 확인한다. NTP 공정의 진보된 효과를 증명하기 위해 반응성 화학종인 과산화수소 (H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>)의 순간 생성량을 정량하였으며, OH-라디칼 생성의 간접지표인 N-Dimethyl-4-Nitrosoaniline (RNO) 물질의 분해동역학적 성질을 바탕으로 분해속도계수를 산출하였다. H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>의 농도는 초기 NTP 공정 적용 시 300 mg/L 까지 증가하였고, 1440 min 적용 시 약 12 mg/L로 감소하며 OH-라디칼 생성과 오염물질 분해에 관여하는 것을 확인하였다. 또한 RNO 물질은 일차함수 형태로 감소하며, 0.91/hr의 속도로 제거되었다. LC-MS/MS (6410 LC-ESI/MS/MS (QQQ), Agilent, USA) 분석을 통해 검출된 중간부산물과 신규생성물을 통해 분해경로를 확인하였다. 문헌과 실험결과의 비교는 NTP 공정이 OH-라디칼 발생 및 산화 환원제와 반응종의 상호 작용으로 인한 산화력 측면에서 다른 산화 공정보다 우수함을 보여준다. Daphnia magna를 이용한 생태독성(Toxicity Unit, TU) 결과는 폐수처리에 대한 NTP 공정 적용이 반응성 화학종의 생성촉진을 통해 독성의 저감에 기여함을 보여주며, 실험결과 TU 값은 초기 2.2 대비 24 hr 적용 후 0.8로 크게 감소하였고, 충분한 체류 시간이 핵심설계요소임을 밝혔다. 궁극적으로 본 연구는 항생제의 효과적인 제어 및 부산물 관리방안에 대한 유용한 정보를 제공한다.
가축분뇨 내 대장균 제거와 부유물질 저감 효율 향상을 통한 추비 생산용 미세기포 부상분리와 마이크로 필터 연계 시스템 개발
장재경(Jae Kyung Jang),이동관(Donggwan Lee),백이(Yee Paek),이태석(Taeseok Lee),임류갑(Ryu Gap Lim),김태영(Taeyoung Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2
가축분뇨는 고액분리 후 액상 가축분뇨를 호기생물반응조에서 충분히 부숙시켜 화학비료를 대체한 유기질비료(액비)로 이용하고 있다. 그러나 액비는 작물 생장 중인 여름철에는 토양 살포가 제한되기 때문에 액비 처분 문제가 반복 발생되고 있다. 액비를 추비(웃거름)로 이용하기 위해서는 액비 내 슬러지 저감, 병원성 미생물에 대한 안정성 문제가 확보되어야 한다. 본 연구에서는 가축분뇨 액비의 추비 이용을 위해 부유물질(SS) 제거와 살균 효과가 있다고 알려져 있는 마이크로버블 장치(FeMgO 촉매 삽입)의 액비 내 부유물질과 대장균군의 저감효과를 알아보고 마이크로 필터 장치를 연계한 시스템의 부유물질 제거 효율 향상 여부를 확인하였다. 마이크로버블 장치의 부상분리 과정을 거치면서 액비내 부유물질은 57.9% 제거되었으며, 대장균군은 검출되지 않았다(16,200 MPN/100mL → 0 MPN/100mL). 마이크로 버블 장치와 마이크로 필터 연계 시스템의 수리학적 체류시간 최적화을 통해 액비 내 부유물질 제거 효율은 수리학적 체류시간이 0.1h 조건에서 92.9%까지 향상된 것을 확인하였다. 같은 조건에서 처리수의 성상을 확인한 결과 유기오염물질은 64.5%(TCOD), 70.1%(SCOD) 제거되었으며 인산염인(PO4-P)과 총질소(TN)의 농도도 각각 54.9%와 51.5%까지 감소되었다. 이러한 연계 시스템으로부터 처리된 유출수는 기존 액비의 조성보다 부유물질 및 오염물질 농도 감소, 대장균군이 포함되지 않아 추비로 직접 이용이 가능할 것으로 판단된다. Livestock manure is used as an organic fertilizer to replace chemical fertilizers after sufficient fermentation in an aerobic bioreactor. On the other hand, liquid manure disposal problems occur repeatedly because soil spraying is restricted during the summer when the crops are growing. To use liquid fertilizer (LF) as an additional nutrient source for crops, it is necessary to reduce the amount of suspended solids (SS) in the liquid fertilizer and secure stability problems against pathogenic microorganisms. This study examined the effects of the simultaneous SS removal and E.coli sterilization in the LF using the microbubble (MB) generator (FeMgO catalyst insertion). The remaining SS were further removed using the integrated microbubble and microfilter system. During the floating process in the MB device, the SS were removed by 57.9%, and the coliform group was not detected (16,200→0 MPN/100 mL). By optimizing the HRT of the integrated system, the removal efficiency of the SS was improved by 92.9% under the 0.1h of HRT condition. After checking the properties of the treated LF, 64.5%, 70.1%, 54.9%, and 51.5% of the TCOD, SCOD, PO4-P, and TN, respectively, were removed. The treated effluent from such an integrated system has a lower SS content than that of the existing LF and does not contain coliforms; therefore, it can be used directly as an additional fertilizer.