The Evaluation of UV-induced Mutation of the Microalgae, Chlorella vulgaris in Mass Production Systems

Tae-O Choi(최태오),Kyong-Ho Kim(김경호),Gun-Do Kim(김군도),Tae-Jin Choi(최태진),Young Jae Jeon(전용재) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.10

미세조류 Chlorella vulgaris는 바이오 디젤 생산을 위한 중요한 대체원료 중 하나로 간주되어 왔으나, 이러한 미생물의 산업적 적용은 낮은 바이오 매스와 지질 생산성에 의해 제약을 받아왔다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 본 연구는 자외선을 이용한 무작위 돌연변이 유발 기술을 통해 높은 지질 및 바이오 매스 생산성을 가지는 C. vulgaris 균주를 분리하고 그 특성을 규명하였으며, 두 가지 유형의 대량 생산 시스템을 이용하여 바이오 매스 및 지질 함량의 산출량을 비교하였다. 분리된 돌연변이 균주 중, 특히 실험실 조건에서 UBM1-10으로 명명된 돌연변이 균주는 야생형 균주에 비해 약 1.5배 높은 세포 수율 및 지질 함량을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 UBM1-10을 선택하여 TBPR (tubular photobioreactor)과 OPR (open pond type reactor)의 두 가지 유형의 반응기를 사용하여 실외 배양 조건에서 배양하였다. 그 결과 TBPR에서 재배된 돌연변이 균주의 세포 수율은(2.6 g l<SUP>-1</SUP>)OPR에서 배양된 균주의 세포 수율(0.5 g l<SUP>-1</SUP>)과 비교하였을 때 약 5배 이상의 높은 세포 수율을 나타내었으며, 대량 배양 후, UBM1-10 및 모 균주의 조 지방 함량 및 조성 등에 대해 추가로 조사를 실시하였다. 그 결과 C. vulagris UBM1-10균주의 지질함량(0.3% w/w)이 모 균주의 지질함량(0.1%)에 비해 약 3배 이상의 조 지방 함량을 보유함을 확인하였다. 따라서 이 연구는 바이오 디젤 생산 자원으로서 C. vulgaris의 경제적 잠재성이 photoreactor type의 선택 및 전략적 돌연변이 분리 기술을 통해 증가 될 수 있음을 보여 주었다. The microalgae Chlorella vulgaris has been considered an important alternative resource for biodiesel production. However, its industrial-scale production has been constrained by the low productivity of the biomass and lipid. To overcome this problem, we isolated and characterized a potentially economical oleaginous strain of C. vulgaris via the random mutagenesis technique using UV irradiation. Two types of mass production systems were compared for their yield of biomass and lipid content. Among the several putatively oleaginous strains that were isolated, the particular mutant strain designated as UBM1-10 in the laboratory showed an approximately 1.5-fold higher cell yield and lipid content than those from the wild type. Based on these results, UBM1-10 was selected and cultivated under outdoor conditions using two different types of reactors, a tubular-type photobioreactor (TBPR) and an open pond-type reactor (OPR). The results indicated that the mutant strain cultivated in the TBPR showed more than 5 times higher cell concentrations (2.6 g l<SUP>-1</SUP>) as compared to that from the strain cultured in the OPR (0.5 g l-1). After the mass cultivation, the cells of UBM1-10 and the parental strain were further investigated for crude lipid content and composition. The results indicate a 3-fold higher crude lipid content from UBM1-10 (0.3%, w/w) as compared to that from the parent strain (0.1% w/w). Therefore, this study demonstrated that the economic potential of C. vulgaris as a biodiesel production resource can be increased with the use of a photoreactor type as well as the strategic mutant isolation technique.

자외선 조사에 의한 지질 고생산성 Chlorella vulgaris 변이주 분리

정행순,최민경,최태오,이재화,Jeong, Haeng Soon,Choi, Min Kyung,Choi, Tae-O,Lee, Jae-Hwa 한국해양바이오학회 2014 한국해양바이오학회지 Vol.6 No.1

Chlorella vulgaris, a genus of single-cell green algae, is considered to be a very essential resource for the higher value-added business including functional food and biodiesel, due to its high contents of protein, carbohydrate and lipid. In this study, ultraviolet rays were irradiated in order to induce the mutation of C. vulgaris. After inducing the mutation, UV1-20 mutant, high in lipid was selected and its cell growth rate, dry weight, pigment content and lipid content were measured. The growth rate of the UV1-20 mutant was increased almost 1.5 times than the wild type, but pigment contents of chlorophyll and carotinoid were decreased. In addition, the lipid content of UV1-20 was increased 1.8 times than the wild type. Therefore, C. vulgaris mutant, isolated in this study, is considered to have sufficient potential to be used as a material for the higher value-added business.

인쇄회로기판용 Au 패드의 산란 특성 측정 및 분석에 의한 산란 인자 추출

고낙훈,박대서,김영석,오범환,박세근,이일항,이승걸,최태일,Ko, Nak-Hoon,Park, Dae-Seo,Kim, Young-Seok,O, Beom-Hoan,Park, Se-Geun,Lee, El-Hang,Lee, Seung-Gol,Choi, Tae-Il 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.2

본 논문에서는 인쇄회로기판에 있는 Au 패드의 표면 조도와 산란 현상의 상관 관계를 연구하였다. 여러 가지 Au 패드에 대해 입사각을 달리하여 산란 각도 별 산란 분포를 측정하였으며, 표면 조도와 정반사 성분의 관련성을 이용하여 정반사 성분과 난반사 성분을 분리하였다. 최종적으로 분리된 난반사 성분을 physics based model에 곡선 맞춤을 수행하여 주요 산란 인자들을 추출하였으며 측정된 산란 인자와 비교를 통해 모델의 정확성을 확인하였다. In this study, the influence of surface roughness on light scattering from Au pads on a PCB surface was investigated. Angular distributions of light scattered from Au pads with different surface roughness were measured for several incident angles. Diffusely-scattered light could be separated by using the fact that the amount of specularly-scattered light was directly related to surface roughness. The separated diffuse term was curve-fitted with a physics-based model, and then the related scattering parameters were extracted and compared with measured parameters.

광선 추적법에 의한 자동 광검사 장비의 결상 과정 전산모사

정상철,이윤석,김대찬,오범환,박세근,이일항,이승걸,박성찬,최태일,Jung, Sang-Chul,Lee, Yoon-Suk,Kim, Dae-Chan,Park, Se-Geun,O, Beom-Hoan,Lee, El-Hang,Lee, Seung-Gol,Park, Sung-Chan,Choi, Tae-Il 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.4

자동 광검사 장비의 검사 영상 획득과정을 전산모사하는 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터는 광선 추적법을 기반으로 조명 광학계, 검사 대상체 및 결상 광학계의 3가지 모듈로 구성하였다. 각 모듈이 갖는 광학적 특성을 실제와 일치시키기 위해, 다양한 물리적 모델과 실측 결과를 반영하여 주요 인자들의 종류와 범위를 결정하였다. 전산모사 결과의 타당성은 논리적인 검증과정과 실험 결과와의 비교를 통해 확인할 수 있었다. This paper describes the development of a simulator which can numerically calculate an image to be acquired in a machine vision system for automated optical inspection. The simulator is based on a ray tracing technique and composed of three modules which are an illuminating system, a specimen and an imaging system. Kinds of model parameters for modules and their values are carefully chosen from the direct measurement and the observation of related phenomena. Finally, the validity of the simulator is evaluated by logical analysis and by comparison with measured images.

Growth Promotion of Pavlova viridis by Bacteria Isolated from the Microalga

Sarker Anowarul Kabir Ahamed(사커 아노와룰 아하메드),Jin-Joo Kim(김진주),Tae-O Choi(최태오),Tae-Jin Choi(최태진) 한국생명과학회 2015 생명과학회지 Vol.25 No.5

해양 미세조류인 파블로바 비리디스는 빨리 자라며, DHA, EPA와 같은 해양생물을 키우는데 필수적인 영양요소를 축적하는 능력을 가지고 있어 어류와 새우류 치어 사육에 이용되어 왔다. 본 연구에서는 파블로바 비리디스와 이 미세조류의 표면에 붙어서는 세균과의 공생적 상호작용을 연구하였다. 무균의 파블로바 비리디스 균주는 항생제 혼합액을 포함하는 액체배지에 반복 배양함으로써 얻어졌다. 무균상태는 항생제를 포함하지 않는 배지에 3번 계대 배양한 후 확인하였다. 무균상태의 조류는 이 조류로부터 분리되었으며, 임의로 I1?I5로 명명한 세균과 혼합배양하면서 조류의 성장 촉진 효과를 조사하였다. 모든 세균이 파블로바 비리디스의 생장을 촉진하였으며, 그 중 I3로 명명한 세균이 5가지 세균 중 가장 효과가 좋았다. 혼합배양 상태에서 파블로바 비리디스의 세포 수는 대조구에 비하여 유의하게 많았다. I3의 16S rRNA 유전자에 대한 염기서열 분석 결과 시트로박터 종의 그것과 97%의 염기서열 상동성을 보였다. I3을 파블로바 비리디스와 혼합배양할 경우 I3의 성장도 유의하게 증가하였으며, 이것은 조류와 그 표면에 부착하여 살아가는 세균들 사이에 공생관계가 존재한다는 것을 제시한다. 미세조류와 세균과의 공생관계는 전자현미경적 관찰을 이용하여 확인하였다. The marine microalga Pavlova viridis can grow fast and has the ability to accumulate essential nutrients for culturing marine animals, such as EPA and DHA, and it has been used as food for raring larval fish and prawn. The symbiotic relationship between the flagellate microalga Pavlova viridis and its associated bacteria was investigated. An axenic culture of P. viridis was obtained by repeated treatment of the microalga with an antibiotic cocktail. The axenic status was confirmed after sub-culturing three times in a sterile f/2 medium without an antibiotic. The axenic alga was then co-inoculated with five bacteria, arbitrarily designated as I1?I5, isolated from the alga to test the growth promotion of the algae. All bacterial strains promoted the growth of P. viridis, and bacterial isolate I3 was the most effective among the five bacteria tested. The cell number of P. viridis in the co-culture with I3 was significantly higher than that of the control culture. A sequence analysis of the 16S rRNA gene isolated from I3 revealed a 97% nucleotide sequence similarity to that of Citrobacter sp. The growth of strain I3 was also significantly enhanced by co-culturing with P. viridis, indicating a symbiotic relationship between the microalga and its associated bacterium. The association between the microalga and bacterium was confirmed by scanning electron microscopy.