| 초록 |
연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ○ 해양ㆍ극한 생물자원을 활용한 산업소재 대량생산 플랫폼 구축 및 활용 - 비광합성 해양·극한 미생물 기반 가스전환 플랫폼 구축활용기술 개발 - 농축 고염분수 활용 기능성 해양생물원료 대량생산/산업소재 개발 - 수층별 서식범위에 따른 복합생물자원생산 및 이를 이용한 레저/관광 자원화 기반기술개발 연구 내용 1. 산업적 활용 가능한 해양·극한 환경 유래 해양생물자원 확보 및 특성 규명 ○ 우수균주 확보: 가스전환/유기산 활용/고염 적응 균주 등 ○ 균주 특성분석: 최적배양조건 확립, 오믹스해석, 대사산물/대사경로 분석 등 ○ 우수 균주 대사특성 이해를 통한 성능 개량 : 적응 진화, 대사경로 편집 등 ○ 고염 적응 생물자원의 유용 성분 연구 - 추출물/가공물 제작, 기능성 평가를 통한 유효성분 발굴, 작용 기전 연구 - 세포독성 평가, 동물모델을 이용한 단기/장기 독성 평가 등 ○ 물리·생물학적 모니터링을 통한 수층별 미세조류 자원량 파악 및 분리 2. 해양생물자원의 기능 심층 분석을 통한 대량생산 공정 구축 ○ 모델균주를 이용한 가스전환 기술 고도화: 고농도 배양 기술 확립 ○ 고염성 생물의 대량생산 조건 : 배양시스템 제작, 시스템별 배양 특성 분석 ○ 고염성 해양생물원료의 성분 안정화 대량생산 공정 확립 : 생산시설 스케일업, batch별 성분변화 분석, 지표성분 설정/분석을 통한 원재료 표준화공정 확립 등 ○ 해수 가공 미네랄 생산 및 이를 활용한 해양 미세조류 대량 배양 기술 확립 ○ 미세조류를 먹이생물로 한 해양무척추동물 양식 기술 확립 3. 산업적 소재 생산 및 활용 플랫폼 기반 기술 구축 ○ 가스전환 해양·극한미생물 플랫폼 확립 및 활용 - 균주, gas fermenation기술, 소재 생산 연동 시스템 확립 - 산물 다변화, 혼합영양조건, 유기산 전환기술 등 ○ 고염생물의 기능성 물질 실용화 기반 구축 - 유효성분 함량 증진 기술, 유효성분 최적 추출 공정 개발 및 기준 시험법 - 유해물질에 대한 규격/시험방법 관련 자료, 안전성 자료, 기능성 자료 등 ○ 해양무척추동물 생산력 평가 : 병원체 검출 기술, 무척추생물 대량생산을 위한 자원관리, 시설 유지/관리 시스템 확립 4. 수층공간이용 냉수성생물자원 생산 기술 개발 ○ 양식자원 위해 환경 및 먹이생물 모니터링 ○ 부착생물 저감방안 연구 ○ 양식자원 복합단지 조성기술 개발 ○ 해양공원 모델개발 1년차 (2019) 목표 산업적 활용 가능한 해양·극한 환경 해양생물자원 확보 내용 - 해양․극한 환경 시료확보/미생물 다양성 분석 - 해양ㆍ극한 환경 시료로부터 생명자원 확보 및 특성 분석 - 모델 균주 기반 gas fermentation 기술개발 - 유용 해양생물 추출물/가공물 제작 및 기초 기능성 평가 - 병원체 검출기술, 먹이생물 및 부착생물 분포 - 심층 어장 설계/유지/관리/생산 및 대상품종 선정 - 복합해양공원 모델 연구 2년차 (2020) 목표 해양·극한 해양생물자원 및 산업적 소재의 생산성 향상 기술 확립 내용 - 해양․극한 환경 시료로부터 생명자원 확보 - 우수 균주 선별 및 특성 분석- 모델 균주 기반 gas fermentation기술 고도화- 고염 해양생물원료 대량생산 필요조건 연구 - 고염 해양생물자원 추출물/가공물로부터 유효성분 발굴- 병원체 모니터링, 먹이생물 및 부착생물 특성 - 심층 어장 시설 구축 및 대상품종 양성기술 - 복합해양공원 모델 연구 3년차 (2021) 목표 해양생물자원의 기능 심층 분석을 통한 대량생산/표준화 공정 구축 내용 - 국내외 해양․극한 환경 유래 생명․유전자원 확보 및 특성분석 - 우수 균주 선정 및 특성분석 - 해양미생물이용 gas fermenation기술 최적화 - 고염 해양생물자원 추출물/가공물로부터 유효성분 규명 - 해양생물원료성분 안정화 생산 프로토콜 구축 - 병원체 진단기술, 먹이생물 및 부착생물 특성 - 계절별 대상생물의 수층공간 이용기술 - 복합해양공원 모델 연구 4년차 (2022) 목표 산업적 소재 생산 및 활용 플랫폼 기반 기술 구축 내용 - 개량 균주특성분석 - 플랫폼 확립, 소재생산 활용 및 산물 다양화 - 고염분수 배양 해양생물원료의 성분 안정화 대량생산 공정 확립 (±20% 이내) - 고염분수 배양 해양생물 원료/유효성분의 안전성 및 안정성 평가 - 병원체 모니터링, 먹이생물-양식생물 먹이특성 분석 - 부착생물 제어, 양식생물 양성기술 매뉴얼 - 복합 해중공원 모델 연구 연구개발성과 ○ 신규 미생물자원 확보 - 지속적 자가영양미생물 탐색을 통해 아세토젠 7종 10주, 메타노젠 2종 3주, 황산화 및 환원 5종 5주 등 신규 미생물 23종 27주 확보 - 확보 미생물로부터 3종의 신종 보고 및 1종 신속 발표 준비 - 자가영양미생물 4종 등 10종 12주의 유전체 해독을 통한 대사과정 이해 - 기 확보 미생물 2종의 C1 화합물 대사특성 규명 및 배지조성 최적화 ○ 가스발효 OD 10< - AWRP 균주의 개량과 배지 최적화 등을 통해 acetate 생산성 12 g/L/d 달성 - acetate 첨가를 통한 CO 발효 개선 : ethanol 232 mM, 2,3-BDO 23 mM 등 각각 2.9, 2.3배 증가 효과 - Hydrogenovibrio속 미생물의 배양조건 최적화를 통해 최대 OD 16.8 도달 - Clostridium sp. AWRP의 대사공학을 통해 가스로부터 신규 C3 화합물 생산 성공 - 가스 전환 미생물의 CRISPR/Cas12 유전체 편집 시스템 구축 ○ 미세조류 배양 및 효능 연구 - 최대 30톤 규모 배양조에서 Dunaliella salina 58.0 ± 1.5 g/m<sup>2</sup>/d, Tetraselmis sp. 57.0 ± 1.2 g/m<sup>2</sup>/d의 생산성 달성 - 200L급 미세조류-미생물 하이브리드 배양조 제작 및 실용화 연구 수행 (미세조류 생산성 향상, 미생물 바이오에탄올 생산, 미생물 이산화탄소 저감 모델) - Tetraselmis sp.으로부터 lutein을 주성분으로 하는 carotenoids 추출물을 제작하였고, 제작된 추출물은 항염증 효능이 우수하였으며 작용기전을 확인함 - Dunaliella salina의 polysaccharides 추출물은 galactose 및 glucose 함량이 높고 항산화 효능(IC50=4.3mg/ml)이 높게 나타났으며 작용기전을 확인함 - D. salina의 추출물은 피부 보호, 조골세포 분화기능도 보유함을 확인하고 이의 활용을 위한 창상치료 피복제 제작 평가 - 두 종류의 미세조류 추출물의 성분 분석, 독성 평가, 기능 평가 등 식약처 인증을 위한 자료 획득 ○ 해조류 배양 및 효능 연구 - 1톤 규모 구멍갈파래 배양조 및 5톤 규모 우뭇가사리 배양조 각 2기 제작-배양 - 구멍갈파래 추출물, 원물 발효물, 추출물 발효물을 각각 제작하여 보습활성 측정결과 구멍갈파래 추출물 및 원물 발효물에서 보습활성이 높게 나타났으나 활성을 갖는 농도가 높아 추가실험 필요 - 구멍갈파래 발효물은 유방암 억제효과를 보임 - 구멍갈파래로부터 펙틴 추출공정을 확립하고 추출된 펙틴을 장 건강 활성측정을 위한 동물실험 진행결과 장 내 수분 흡수에 도움을 주어, 분변 중 수분함유량 증대 및 소화관 이동을 활발하게 함으로써 변비 증상을 예방효능 확인. 염증을 촉진 시키는 인자인 TNF-α, IL-1β 및 NF-κB의 과발현을 구멍갈파래 펙틴이 개선시키는 효과를 확인 - 우뭇가사리로부터 효소발효물 제조 대량공정을 확립하고 획득된 산물의 기능성을 평가한 결과 보습활성이 저농도에서 높게 나타났고(IC50=0.5mg/ml) 미백에도 효능을 나타냄 ○ 해양미생물 배양 및 효능연구 - 고염에서 성장하는 미생물 3종에 대한 배양 - Pseudoalteromonas rubra 주정추출물은 섬유아세포에 대해 성장을 1.5배 증가시키고 콜라겐 합성능력을 1.8배 증가시킴 - Brevibacterium epidermidis 물추출물은 골세포 분화능력을 2.4배 증가시키고 골조직의 미네랄화 활성이 매우 높음 - Pseudoalteromonas xiamenensis는 |
