생명·분자·세포·유전 연구. AlphaFold·유전자 가위 등 최신 흐름.
Biofertilizers in sustainable agriculture: mechanisms, applications, and future prospects
바이오비료는 화학비료의 지속가능한 대안으로, 토양 비옥도, 작물 생산성, 환경 회복력을 증진한다. 식물 성장 촉진 근권 세균(PGPR)은 질소 고정, 영양소 가용화, 식물 호르몬 생성, 스트레스 완화 등을 통해 이러한 이점을 제공한다. 그러나 현장 성능의 가변성, 미생물 생존 문제, 불충분한 규제 프레임워크로 인해 광범위한 채택에 어려움이 있다. 본 종합 리뷰는 바이오비료가 농업 지속가능성을 향상시키는 기전을 세 가지 핵심 영역에 초점을 맞춰 탐구한다: (1) 생물학적 영양분 순환(질소 고정, 인산 가용화, 칼륨 이동화), (2)…
Alginate-Based Hydrogels: Recent Progress in Preparation, Property Tuning, and Multifunctional Applications
갈조류에서 유래한 알지네이트 기반 하이드로젤은 생체 적합성 및 생분해성을 지닌 소재로, 분자 구조, 가교 전략, 조성 변형을 통해 특성을 체계적으로 제어할 수 있습니다. 본 총설은 알지네이트 하이드로젤의 설계에 대한 최근 발전을 종합적으로 다루며, 기본적인 구조적 특성, 이온성 가교, 공유 결합, 하이브리드 다중 가교 시스템 등 세 가지 주요 가교 접근법을 심층적으로 분석합니다. 또한, 화학적 유도체화, 고분자 블렌딩, 나노입자 통합을 포함한 전략적 변형 기법을 검토합니다. 이러한 변형은 고유 알지네이트의 기계적 강도 부족 및 생…
Progress in the Study of Plant Nitrogen and Potassium Nutrition and Their Interaction Mechanisms
질소(N)와 칼륨(K)은 식물 생리 대사, 환경 적응 및 농업 생산성에 깊이 관여하는 필수 다량 영양소입니다. 본 총설은 식물의 N과 K 영양 및 상호작용 메커니즘에 대한 최신 연구 동향을 요약합니다. NRT 및 HAKs/KUPs와 같은 수송체를 포함한 N과 K의 개별적인 흡수 및 수송 메커니즘과 핵심 생리 기능을 규명합니다. 또한, 영양소 상호작용 유형(협력 및 길항 작용)을 논의하며, N-K 상호작용의 생리적 기반과 뿌리 흡수 및 수송(예: K+-NO3- 공동 수송, NH4+에 의한 K+ 흡수 억제), 광합성(CO2 전도도, …
Rhubarb: Traditional Uses, Phytochemistry, Multiomics-Based Novel Pharmacological and Toxicological Mechanisms
대황(Rhubarb)은 전통 중국 의학에서 심혈관 질환, 암, 신장 질환 등 다양한 난치병 치료에 널리 사용되는 중요한 약재입니다. 본 연구는 대황의 전통적인 활용법, 식물화학적 성분, 그리고 다중 오믹스 기반의 약리학적 및 독성학적 메커니즘에 대한 최신 정보를 종합적으로 분석했습니다. 2010년부터 2025년까지 Web of Science, PubMed, Scopus 등 주요 전자 데이터베이스에서 대황 종 및 그 성분(안트라퀴논류, 배당체 등)에 대한 문헌을 검색하여 분석했습니다. 연구 결과, 대황에는 안트라퀴논, 안트론, 스…
A Review on the Detection of Plant Disease Using Machine Learning and Deep Learning Approaches
식량 안보와 작물 수확량 증진을 위해 식물 질병의 조기 진단은 필수적입니다. 기존 수동 방식은 노동 집약적이며 환경 변화에 취약하여 오류 발생 가능성이 높습니다. 인공지능, 특히 머신러닝(ML)과 딥러닝(DL)은 이미지 분류를 통해 자동화된 질병 식별에 큰 발전을 가져왔으나, 일반화 능력 부족, 데이터 불균형, 실제 환경에서의 낮은 성능 등 여러 난관에 직면해 있습니다. 본 연구는 기존 리뷰와 달리 실험실 및 실시간 현장 조건에서 모델 성능을 비판적으로 평가하며, 견고성, 일반화, 엣지 장치 배포 적합성에 중점을 둡니다. Gree…
Cloud–edge–device collaborative computing in smart agriculture: architectures, applications, and future perspectives
식량 안보와 지속 가능한 자원 관리 요구가 증대됨에 따라 스마트 농업이 빠르게 발전하고 있습니다. 클라우드-엣지-디바이스 협업 컴퓨팅은 분산 지능, 실시간 처리, 적응형 의사 결정을 가능하게 하여 기존 중앙 집중식 아키텍처의 한계를 극복하는 혁신적인 패러다임으로 부상했습니다. 본 총설은 농업 분야에서 클라우드-엣지-디바이스 협업의 아키텍처, 기술적 특성 및 적용 시나리오를 포괄적으로 검토합니다. 환경 모니터링, 지능형 관개, UAV-기계 협업, 가축 건강 관리, 병해충 방제 등 주요 응용 분야를 다룹니다. 주요 과제로는 장치 이…
Green solvent extraction and eco-friendly novel techniques of bioactive compounds from plant waste: Applications, future perspective and circular economy
농산업 폐기물은 폴리페놀, 알칼로이드, 테르펜 등 다양한 생리활성물질(BCs)이 풍부하여 지속 가능한 추출 기술 개발의 필요성이 커지고 있습니다. 기존 추출 방식은 환경에 해롭고 에너지 소모가 많아, 친환경적 대안 모색이 중요합니다. 본 연구는 식물 폐기물에서 BCs를 분리하기 위한 초음파 추출(UAE), 마이크로파 추출(MAE), 초임계 유체 추출(SCF) 등 최신 친환경 추출법과 이온성 액체, 심층 공융 용매(DESs), 초임계 CO2 같은 친환경 용매를 평가합니다. 이러한 현대적 방법들은 수율을 높이고 용매 사용을 줄이며, …
A defined microbial community reproduces attributes of fine flavour chocolate fermentation
코코아 발효는 초콜릿의 최종 풍미를 결정하는 중요한 과정으로, 다양한 비생물적 및 생물적 요인들의 상호작용에 의해 자발적으로 발생한다. 이러한 복합적인 상호작용을 이해하는 것은 통제된 조건에서 원하는 풍미 프로파일을 재현하는 데 필수적이다. 본 연구에서는 콜롬비아 농장의 코코아 발효 샘플을 분석하여 pH, 온도, 그리고 박테리아와 곰팡이를 포함한 미생물 구성이 프리미엄 초콜릿의 핵심 풍미 특성에 영향을 미친다는 것을 확인했다. 게놈 기반 메타게놈 분석을 통해 초콜릿 풍미 발달에 필요한 대사 특성들이 발효 미생물 군집 내에 중복적으…
Bryophytes hold a larger gene family space than vascular plants
5억 년의 진화 역사를 거쳐 육상 식물은 선태식물과 관다발식물이라는 두 자매군으로 나뉘었다. 선태식물은 작고 단순한 구조에도 불구하고 극한 환경을 포함한 다양한 서식지에서 번성하지만, 그들의 생태학적 적응력과 장기 생존의 유전적 기반은 잘 알려져 있지 않았다. 이 연구는 123개의 신규 선태식물 게놈을 포함한 포괄적인 슈퍼 팬게놈 분석을 통해 선태식물이 관다발식물보다 훨씬 더 다양한 유전자군을 보유하고 있음을 밝혔다. 이는 광범위한 신규 유전자 형성 및 오랜 진화 역사 동안 미생물 유전자의 지속적인 수평 전달을 통해 기원한 고유하…
Molecular Insights into ABA-Mediated Regulation of Stress Tolerance and Development in Plants
앱시스산(ABA)은 식물의 가뭄, 염분, 극한 온도 등 비생물학적 스트레스 반응을 조율하고 생장 및 발달에 영향을 미치는 핵심 식물 호르몬입니다. ABA가 매개하는 스트레스 내성 조절 네트워크는 광범위한 연구를 통해 생합성, 신호 전달, 유전자 조절 등 정교한 메커니즘이 밝혀졌습니다. 최근 유전학, 유전체학, 생화학적 접근 방식의 발전은 다른 호르몬 및 환경 신호 전달 경로와의 복잡한 상호작용을 규명하여 식물 적응에 대한 다차원적인 이해를 제공하고 있습니다. 본 총설은 ABA의 조절 프레임워크에 대한 현재 지식을 비판적으로 통합…
Journal of Plant Breeding and Crop Science
비둘기콩(Cajanus cajan L.)은 인도 식단에서 중요한 콩류 작물이며, 인구의 주요 단백질 공급원 중 하나이다. 본 연구는 선호되는 비둘기콩 품종을 파악하기 위해 비둘기콩 달(dal)의 관능적 특성을 평가하였다. 분석을 위해 상업적으로 이용 가능한 개량 품종들을 선정하였으며, 모든 샘플은 동일한 조건에서 제분 및 조리되었다. 숙련된 관능 평가단이 맛, 질감, 향, 부드러움, 단맛, 그리고 전반적인 수용도와 같은 관능적 특성들을 평가하였다. 연구 결과, 개량 품종 중 하나인 PUSA ARHAR 16은 농업적 특성 면에서 …
Multi-Scale Remote-Sensing Phenomics Integrated with Multi-Omics: Advances in Crop Drought–Heat Stress Tolerance Mechanisms and Perspectives for Climate-Smart Agriculture
기후 변화로 가뭄과 고온 스트레스가 동반 발생하는 빈도가 증가하며 전 세계 작물 수확량과 식량 안보를 위협하고 있습니다. 기후 탄력성 있는 작물 품종 개발을 위해서는 복합 스트레스 내성 메띄우는 생리적, 분자적 메커니즘에 대한 포괄적인 이해가 필수적입니다. 본 연구는 다중 스케일 원격 감지 표현체학을 유전체학, 전사체학, 단백질체학, 대사체학 등 다중 오믹스 접근법과 통합하여 스트레스 반응 경로를 규명하고 적응 특성을 식별하는 최근 발전 사항을 체계적으로 요약합니다. 위성, UAV, 지상 센서를 포함한 고처리량 표현형 플랫폼은 캐…
Studies on adaptive capacity to climate change: a synthesis of changing concepts, dimensions, and indicators
기후변화 적응 역량은 2001년 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)에 의해 취약성 평가의 핵심 요소로 인정받았습니다. 이는 단순한 자원 축적을 넘어, 가용한 자원을 적응 행동으로 전환하려는 의지와 능력을 포괄하며, 사회-생태 시스템이 환경 변화의 부정적 영향에 적응하거나 회복하는 능력을 의미합니다. 적응 역량 강화는 더 넓은 범위와 큰 규모의 기후 영향에 대처하는 능력을 향상시킵니다. 본 연구는 문헌 검토와 내용 분석을 기반으로 적응 역량의 기본 개념을 탐색하고, 개념, 규모, 지리적 강조점, 차원 및 지표의 진화하는 초점…
A Global Review of the Impacts of Climate Change and Variability on Agricultural Productivity and Farmers' Adaptation Strategies
기온 상승, 강수량 변화, 극한 기후 현상 증가로 특징지어지는 기후변화는 농업에 심각한 영향을 미치며, 특히 농업이 주된 생계 수단인 에티오피아와 같은 지역에서 더욱 두드러집니다. 사하라 이남 아프리카에서는 현재 기후 추세로 인해 2050년까지 주요 작물 수확량이 10~20% 감소할 것으로 예상되며, 이는 식량 안보와 농촌 경제를 위협합니다. 에티오피아의 옥수수 수확량은 2050년까지 약 15% 감소할 수 있습니다. 본 연구는 2000년부터 2024년까지의 문헌을 체계적으로 검토하여 에티오피아 및 유사 지역의 기후변화 영향과 적응…
Linalool-triggered plant-soil feedback drives defense adaptation in dense maize plantings
높은 재배 밀도는 작물 수확량을 증대시키지만, 해충 및 병원균 위험도 함께 높인다. 이러한 조건에서 식물이 어떻게 방어 기작을 조절하는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 옥수수가 고밀도 환경에서 잎의 휘발성 물질인 리날룰(linalool)에 의해 유도되는 식물-토양 피드백 메커니즘을 통해 방어력을 강화함을 규명했다. 리날룰은 주변 식물의 자스몬산 신호 전달을 활성화하고, 벤족사지노이드(benzoxazinoids), 특히 HDMBOA-Glc(2-(2-hydroxy-4,7-dimethoxy-1,4-benzoxazin-3-one)…
Multiple Mycotoxin Contamination in Livestock Feed: Implications for Animal Health, Productivity, and Food Safety
마이코톡신은 가축 사료를 오염시키는 곰팡이가 생성하는 독성 대사산물로, 가축 건강, 생산성 및 식품 안전에 심각한 위협을 가합니다. 기존 연구는 개별 마이코톡신에 초점을 맞췄으나, 실제 환경에서는 여러 마이코톡신이 동시에 존재하며 단일 독소 노출보다 심각한 상승 또는 상가적 독성 효과를 유발합니다. 본 총설은 가축 사료 내 복합 마이코톡신 오염에 대한 최신 연구 결과를 종합하여, 생리적 영향, 작용 메커니즘 및 규제 프레임워크에 대한 시사점을 분석합니다. 다양한 종에서 복합 마이코톡신 상호작용은 산화 스트레스, 면역 억제, 생식 …
Artificial intelligence in agriculture: ethics, impact possibilities, and pathways for policy
증가하는 세계 인구는 지속 가능한 농식품 시스템의 필요성을 강조하며, 인공지능(AI)은 농업 생산성 향상, 자원 최적화, 환경 지속 가능성 증진을 위한 혁신적인 도구로 부상하고 있습니다. 그러나 AI의 환경, 경제, 정치, 사회, 윤리적 함의에 대한 다각적인 연구는 여전히 부족합니다. 본 연구는 기존 문헌을 종합하여 농업 분야 AI 통합과 관련된 윤리적 측면, 변혁적 잠재력 및 정책 궤적을 탐구합니다. AI가 투입-산출 효율성 개선, 작물 및 가축 실시간 모니터링, 토양 및 수자원 보존, 수확 후 손실 감소를 통해 UN 지속가능발…
Sustained benefits of long-term biochar application for food security and climate change mitigation
바이오차 적용은 식량 안보 증진 및 기후 변화 완화에 상당한 잠재력을 제공하지만, 대부분의 연구가 단기(3년 이하) 실험에 국한되어 장기적인 효과 지속성에 대한 불확실성이 존재했습니다. 특히 토양에 매년 바이오차를 추가하는 경우에 대한 장기적 지속성 연구가 부족했습니다. 이 연구는 438개 연구(3,229개 관측치)의 전 세계 데이터셋을 분석하여, 4년 이상 장기간 매년 바이오차를 적용할 경우 그 이점이 지속될 뿐만 아니라 종종 향상됨을 확인했습니다. 주요 결과로는 작물 수확량 10.8% 증가, 메탄(CH₄) 배출량 13.5% …
Variation in biomass and soil carbon storage and sequestration rates in different agroforestry systems with climatic zones and soil types
혼농임업 시스템은 경작지 환경 관리 및 탄소 격리 분야에서 상당한 주목을 받고 있으나, 바이오매스 및 토양 탄소 변화에 대한 불확실성은 온실가스 저감의 주요 과제로 남아 있습니다. 특히 다양한 혼농임업 시스템에서 탄소 저장량, 격리율 및 관련 불확실성에 대한 종합적인 글로벌 분석은 부족한 실정입니다. 본 연구는 다양한 기후대와 토양 유형에 따른 혼농임업 시스템의 탄소 저장량과 격리율을 정량화하고, 바이오매스 및 토양 탄소량 추정의 불확실성을 평가하는 것을 목표로 합니다. 129개 및 121개 1차 연구 데이터를 활용하여, 혼농임업…
Agroforestry and Soil Health: A Review of Impacts and Potential for Sustainable Agriculture
토양 건강은 식물, 동물, 인간을 지탱하는 필수 생태계로서 토양의 기능이 지속되는 능력이다. 집약적 경작 및 단일 작물 재배와 같은 기존 농업 방식은 유기물 고갈, 침식, 생물 다양성 감소를 야기하여 토양을 황폐화시킨다. 반면, 혼농임업 시스템은 자연 생태계를 모방하며 이 중요한 자원을 복원하고 보호하는 실행 가능한 해결책을 제공한다. 본 연구는 지속 가능한 농업 맥락에서 혼농임업이 토양 건강에 미치는 영향을 탐구하기 위해 수행되었다. 혼농임업은 토양 건강을 복원하고 증진함으로써 토양 황폐화를 막고, 생물 다양성을 향상시키며, 농…
Enhancement of Agroecosystem Multifunctionality by Agroforestry: A Global Quantitative Summary
기존 농업 방식과 비교할 때, 혼농임업 시스템은 다양한 생태계 서비스 제공 및 생물다양성 증진에 기여합니다. 그러나 혼농임업의 효과는 기후 지역 및 시스템 유형에 따라 전 세계적으로 상이하며, 기존 연구들은 소수의 서비스나 생물다양성 지표에 집중하는 경향이 있었습니다. 본 연구는 혼농임업이 농업생태계 다기능성에 미치는 전 지구적 영향을 포착하기 위해, 혼농임업 시스템과 기존 농업 시스템 간의 서비스 제공 또는 생물다양성을 비교한 여러 대규모 메타분석들을 정량적으로 종합했습니다. 전 세계적인 20개의 메타분석 데이터를 통합하고 반응…
Climate change impacts on crop yields across temperature rise thresholds and climate zones
본 연구는 최신 전 지구적 작물 반응 시뮬레이션 데이터를 활용하여 기온 상승 임계치와 기후대에 따른 기후변화의 작물 수확량 영향을 정량화했습니다. 임계 회귀 기법으로 기온 변화 임계치를 식별하고, 선형 혼합 효과 모델로 다양한 기온 상승 수준에서 기후 영향을 평가했습니다. 연구 결과, 기온 상승은 전 세계적으로 작물 수확량에 해로우며, 기온 상승이 임계치를 초과할 때 부정적 영향이 심화됨을 확인했습니다. 예를 들어, 밀은 기온이 2.38°C 미만으로 상승할 경우 1°C당 6.1%의 수확량 손실이 발생하지만, 2.38°C를 초과하면…
Climate change threatens crop diversity at low latitudes
기후변화는 경작지의 기후 적합성을 변화시켜 전 세계 식량 작물 생산의 공간적 분포와 다양성을 바꿀 수 있습니다. 그동안 미래 식량 작물 다양성에 대한 분석은 소수의 작물에 국한되어 있었습니다. 본 연구는 1.5~4°C 지구 온난화 시나리오에서 30가지 주요 식량 작물의 기후 적합성 변화를 예측하고, 현재 작물 생산 및 잠재적 식량 작물 다양성에 미치는 영향을 전 세계 경작지를 대상으로 평가했습니다. 분석 결과, 저위도 지역에서는 2°C 온난화 시나리오에서도 현재 생산량의 10~31%가 기후 적합성 범위를 벗어나며, 3°C 온난화…
Predicting changes in agricultural yields under climate change scenarios and their implications for global food security
기후변화는 농업 생산성에 직접적인 영향을 미치며, 이는 미래 식량 안보에 중대한 위협이 됩니다. 기존 연구들은 통계적 메타 분석 모델을 활용하여 기후 요인에 따른 작물 수확량 변화를 예측했으나, 방법론적 난제와 다양한 불확실성으로 인해 모델 결과 검증에 어려움이 있었습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 합니다. 본 연구는 발표된 작물 수확량 예측치를 업데이트하고, 혼합 효과 모델이 기존 메타 분석에서 흔히 사용되던 통합 최소제곱(OLS) 모델보다 예측 성능이 우수함을 입증했습니다. 통합 OLS 모델은 수확량 감소를 과소평가…
ROS Regulation and Antioxidant Responses in Plants Under Air Pollution: Molecular Signaling, Metabolic Adaptation, and Biotechnological Solutions
대기오염은 반응성 산소종(ROS) 과잉 생산을 유발하여 전 세계 작물 생산과 생태계 건강을 위협하는 주요 산화 스트레스 요인입니다. 이러한 유해 오염물질은 광합성, 호흡, 양분 흡수 등 식물의 핵심 생리 과정을 손상시켜 산화적 피해와 수확량 감소를 초래합니다. 본 연구는 식물의 방어 메커니즘을 종합적으로 분석합니다. ROS 제거 및 산화환원 항상성 유지를 위한 효소적(SOD, POD, CAT 등) 및 비효소적(폴리페놀, 글루타티온, 아스코르브산 등) 항산화 시스템의 통합적 역할을 강조합니다. 또한, 전사 인자(MYB, WRKY, …
Global terrestrial nitrogen fixation and its modification by agriculture
생물학적 질소 고정(BNF)은 육상 생산성을 지탱하는 가장 큰 자연적 질소 공급원이지만, 전 지구적 육상 BNF 추정치는 불확실성이 큽니다. 본 연구는 이러한 불확실성이 기존 현장 측정의 표본 편향에서 비롯됨을 밝혀냈습니다. 질소 고정 미생물이 전 세계 평균보다 17배 더 많은 지역에서 측정이 이루어졌기 때문입니다. 이 편향을 보정하기 위해, 주요 질소 고정 생지화학적 틈새의 공간적 분포를 활용하여 현장 BNF 측정값을 상향 조정하는 새로운 추정 모델을 개발했습니다. 이를 통해 전 지구 육상 BNF를 재평가했습니다. 연구 결과,…
Revolutionizing agriculture: a review of smart farming technologies for a sustainable future
기후 변화, 인구 증가, 자원 고갈이 야기하는 전 지구적 식량 안보 문제에 대응하기 위한 스마트 농업 기술의 혁신적 잠재력을 비판적으로 검토한다. 이 연구는 인공지능(AI), 사물 인터넷(IoT), 무인 항공기(UAV), 로봇 공학, 딥러닝 등 다양한 기술 영역의 연구 결과를 통합하여 농업 4.0에 대한 통합적 관점을 제시함으로써 기존 연구의 격차를 해소한다. 개별 혁신 기술에 초점을 맞춘 이전 연구와 달리, 본 논문은 효율적인 데이터 기반 생태계를 구축하기 위한 기술 융합의 중요성을 강조한다. PRISMA 방법론을 적용하여 20…
Liposomal Encapsulation in Food Systems: A Review of Formulation, Processing, and Applications
리포솜 캡슐화는 식품 분야에서 생리활성 화합물의 보호 및 표적 전달을 위한 핵심 기술입니다. 본 총설은 리포솜 구조, 특히 대형 단일막 소포 및 다중막 소포의 이중층에 대한 열역학적 요인의 영향을 중점적으로 다룹니다. 다양한 온도에서의 상전이 중 소수성 꼬리와 스테롤의 역할을 강조하며 리포솜의 화학적 조성에 주목합니다. 이 총설은 리포솜의 화학적 조성과 유변학적 특성이 캡슐화 효율, 기계적 안정성 및 다양한 식품 매트릭스에서의 잠재적 기능성을 결정하는 방식을 설명합니다. 스프레이 건조 및 유동층 코팅을 통해 고체 식품 입자를 캡슐…
Plant leaf disease detection and classification using convolution neural networks model: a review
식물은 전 세계 식량 공급에 필수적인 역할을 하지만, 다양한 환경 요인으로 인해 발생하는 잎 질병은 작물 수확량을 크게 감소시킵니다. 기존의 수동적인 질병 탐지 방식은 시간 소모적이고 오류 발생 가능성이 높아, 정밀 농업 분야에서 딥러닝 기술의 도입이 중요해지고 있습니다. 본 연구는 식물 잎 질병 탐지 및 분류에 사용되는 컨볼루션 신경망(CNN) 모델의 최신 동향을 심층적으로 검토합니다. 또한, 기존의 식물 잎 질병 데이터셋을 분석하여 연구 현황을 파악했습니다. 분석 결과, VGG, EfficientNet, GoogleNet, …
A Systematic Review on the Role of Agroforestry Practices in Climate Change Mitigation and Adaptation
혼농임업은 기후변화 완화 및 적응이라는 이중 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 본 체계적 문헌고찰은 2000년부터 2024년까지 발표된 109편의 동료 심사 연구에서 정량적 및 정성적 증거를 종합했다. Web of Science, Scopus, Google Scholar 등의 데이터베이스를 활용하여 온실가스 감축, 탄소 격리, 농업 시스템의 회복력에 대한 실증 데이터를 제공하는 연구들을 분석했다. 메타 분석 결과, 혼농임업 시스템은 나무 종, 토양 유형, 기후 조건에 따라 연간 평균 3.5–9.8 Mg CO2 ha−1의 탄…
Towards Sustainable Solutions: Climate Change and Food Security in a Globalized World
식량 안보는 환경과 인간 활동 간의 복잡한 상호작용에 의해 좌우되며, 이는 생산부터 소비에 이르는 전 과정에 영향을 미칩니다. 세계화된 현대 사회에서 식량 시스템은 식량의 가용성, 경제성뿐만 아니라 영양 품질 및 안전성을 결정하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 그러나 이러한 시스템은 기후 변화, 경제적 불평등, 도시화 등 다양한 요인으로 인해 점차 심각한 압박을 받고 있습니다. 기후 변화는 강우 패턴 변화로 인한 가뭄이나 홍수, 기온 변화로 인한 작물 성장 기간 변화 등 여러 방식으로 식량 안보에 영향을 미칩니다. 이러한 영향은 지…
Measuring and Enhancing Food Security Resilience in China Under Climate Change
지구 온난화 심화로 폭염, 가뭄, 홍수 등 극한 기상 현상이 잦아지면서, 기존의 정적인 식량안보 평가 방식으로는 농업 생산성 위험의 동적 전파 양상과 지역적 이질성을 파악하기 어렵습니다. 이에 본 연구는 기후 변화가 중국 농업 생산성에 미치는 영향을 역동적으로 분석하고, 기술 발전과 기후 제약 간의 상호작용을 규명하여 기후 회복력 있는 식량 안보 시스템 구축을 위한 이론적 토대를 마련하고자 했습니다. 본 연구는 농업 요소 탄력성 분석과 재해 영향 반응 모델링을 통합하여 중국 곡물 생산성의 다차원적 회복력 측정 지표 시스템을 구축했…
Synthetic Biology of Plants and Microbes for Agriculture, Environment, and Future Applications
증가하는 인구와 바이오경제의 수요를 충족시키기 위해 농업은 식량 생산량 증대라는 압력에 직면해 있습니다. 기존의 육종 및 유전자 변형 기술은 이러한 요구를 따라잡기에는 한계가 있으며, 형질 도입 과정이 비효율적이고 예측 불가능하며 지속적으로 발현되는 문제점이 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 합성생물학은 새로운 게놈 구축 도구, 컴퓨터 지원 설계(CAD), 인공지능(AI)을 활용하여 패러다임을 전환하고 있습니다. 이를 통해 환경 변화에 반응하고 형태를 조절하며 위협에 대응하는 '스마트 식물' 개발이 가능해졌습니다. 또한, 식…
Mycelium-Based Breakthroughs: Exploring Commercialization, Research, and Next-Gen Possibilities
균사체 기반 복합재(MBC)와 순수 균사체 소재(PMM)는 재료 공학 분야의 혁신적인 발전으로, UN 지속가능발전목표(SDGs)에 부합하는 환경 친화적 대안을 제시합니다. 이 혁신적인 소재는 천연 생체 접착제인 균사체와 리그노셀룰로스 부산물을 통합하여 생물학, 공학, 디자인을 융합한 다학제적 접근 방식을 통해 환경 문제를 해결합니다. 본 종합 연구는 MBC 기술의 최신 발전을 탐구하며, 상업적 응용, 진행 중인 연구 개발, 과학 문헌, 균학적 통찰, 특허 및 지적 재산권을 포괄합니다. 선정된 제품 샘플은 MBC의 다용도성과 잠재력…
Impacts of climate change on global agriculture accounting for adaptation
기후 변화는 전 세계 식량 시스템에 심각한 위협을 가하지만, 적응 노력이 손실을 얼마나 줄일 수 있는지는 불확실합니다. 특히 미국 농업 분야에서도 적응의 효과에 대한 상반된 분석들이 존재하며, 전 지구적 규모에서 생산자들의 실제 적응 방식에 대한 체계적인 연구는 부족한 실정입니다. 본 연구는 12,658개 지역에서 재배되는 6가지 주요 작물에 대한 종단 데이터를 활용하여 전 세계 생산자들의 적응이 농업 생산에 미치는 영향을 실증적으로 추정했습니다. 이는 전 세계 작물 칼로리의 3분의 2를 포괄하는 광범위한 분석입니다. 분석 결과…
THE BOTANICAL EFFECTIVE ACT: Extending Semantic Labor Recognition to Plants, Fungi, and Biological Intelligence
이 연구는 식물, 균류 및 생물학적 시스템을 분산된 문학적 구조 내에서 의미론적 노동자로 인식하는 '식물 유효법(Botanical Effective Act)' 프레임워크를 제안한다. 기존의 동물 신호 생성 인정을 넘어, 본 프레임워크는 식물 및 균류 지능으로 의미론적 노동의 범주를 확장하며, 향후 지질학적 요인까지 포함할 것을 전망한다. 이 프레임워크는 비인간 신호 생성이 고유의 거버넌스를 유지하면서 건축 공간에 진입하고 이를 변경할 수 있도록 하는 라우팅 인터페이스를 통해 작동한다. 이는 대사 지능과 계산 지능의 차이, 법적으로…
Afforestation of Degraded Lands: A Global Review of Practices, Species, and Ecological Outcomes
토지 황폐화는 환경 건강, 식량 안보, 지속 가능한 발전을 위협하는 전 지구적 문제다. 조림은 토양 구조 복원, 수분 조절 강화, 탄소 격리, 생물 다양성 증진을 통해 토지 황폐화에 대응하는 중요한 자연 기반 해결책으로 부상하고 있다. 기존 연구에도 불구하고 황폐지 조림에 특화된 포괄적인 분석은 부족하다. 본 연구는 이러한 간극을 메우고자 문헌 계량 분석과 질적 검토를 통해 전 세계적인 동향, 식재 종, 생태적 영향, 복원 기술을 종합적으로 다루었다. 1993년부터 2024년까지 발표된 황폐지 조림 관련 논문 631편을 분석했으며…
Soilless Agricultural Systems: Opportunities, Challenges, and Applications for Enhancing Horticultural Resilience to Climate Change and Urbanization
급격한 도시화, 기후 변동성, 토지 황폐화는 전통적인 노지 농업 시스템에 심각한 도전 과제를 제기하고 있습니다. 이러한 환경에서 무토양 농업(SLF)은 공간 제약 및 기후 스트레스 환경에서 원예 탄력성을 높이는 보완적 접근 방식으로 부상했습니다. 본 연구는 기후 스마트 농업(C-SA)의 광범위한 틀 내에서 SLF의 역할을 비판적으로 평가하며, 특히 도시 및 준도시 환경에서의 적용에 중점을 둡니다. 기존 문헌에 대한 체계적인 검토를 통해 SLF 기술이 자원 효율성, 지역화된 식량 생산 및 환경 지속 가능성에 어떻게 기여하는지 탐구했…
Evidence for the existence and ecological relevance of fast-cycling mineral-associated organic matter
기존 이론과 모델은 토양 유기물(SOM)의 약 60%를 차지하는 광물 결합 유기물(MAOM)을 느리게 순환하며 지속성이 강한 부분으로 분류해왔습니다. 강한 물리화학적 상호작용과 확산 제한으로 인해 MAOM의 탄소와 질소는 수백 년에서 수천 년간 토양에 잔류한다고 여겨졌습니다. 그러나 MAOM은 화학적, 기능적으로 매우 다양하며, 상당 부분이 비교적 빠른(수분~수년) 시간 척도로 순환한다는 증거가 늘고 있습니다. MAOM의 이질적이고 다중 풀(pool)적 특성에 대한 인식이 확산됨에도 불구하고, 빠르게 순환하는 MAOM의 개념화, …
African Journal of Plant Science
본 연구는 비침수 지역에서 재배된 카무카무(camu-camu) 유망 유전자형 5가지(MD-013, MD-014, MD-015, MD-017, MD-020)의 과실 수확량, 주요 농업적 특성 및 아스코르브산(비타민 C) 함량을 평가하고자 수행되었다. 이들 유전자형은 INIA 국립 카무카무 유전자원 컬렉션에서 이전 분석을 통해 선별된 우수 개체들이다. 실험은 완전히 임의화된 블록 설계(CRBD)를 사용하여 5가지 처리(유전자형)와 4반복으로 진행되었으며, 각 실험 단위는 9그루의 식물로 구성되었다. 9개월간의 생식 생장 기간 동안 잎…
Biological invasions: a global assessment of geographic distributions, long‐term trends, and data gaps
생물 침입은 생물다양성 감소의 주요 원인이며 사회경제적으로 광범위한 영향을 미칩니다. 외래종의 유입 및 확산 방지는 자연과 인간 복지에 미치는 영향을 줄이는 가장 효과적인 해결책입니다. 그러나 효과적인 해결책을 구현하려면 종의 정착 위치와 생물 침입의 시간 경과에 따른 발달 과정을 잘 이해하는 것이 필수적입니다. 따라서 생물 침입의 현황과 동향에 대한 지식은 연구 노력, 이해관계자 및 정책 입안자에게 정보를 제공하고, 목표 관리 노력 및 미래 대비에 중요합니다. 이 연구는 생물다양성 및 생태계 서비스 정부간 과학 정책 플랫폼(IP…
Potential and challenges for application of microbiomes in agriculture
식물 미생물군은 다양한 메커니즘을 통해 식물 건강과 생산성을 증진할 수 있습니다. 현재 식물-미생물 상호작용에 대한 이해는 주로 자연 조사 및 단순화된 실험 환경에 의존하며, 이는 자연에서 나타나는 복합적인 군집 특성을 간과할 위험이 있습니다. 기초 연구와 실제 농업 적용 간의 간극을 메우기 위해서는 기능적 연관성뿐만 아니라 종간 및 계간 상호작용을 지배하는 생태학적 원리를 고려해야 합니다. 본 연구는 식물 미생물군이 식물 성장, 영양, 스트레스 내성, 병원균 방어, 그리고 맛과 향 조절을 통한 상업적 가치 증진에 기여할 수 있는…
Climate, Soil, and Microbes: Interactions Shaping Organic Matter Decomposition in Croplands
토양 유기물(SOM) 분해는 탄소 순환, 영양분 가용성, 농업 지속가능성을 조절하는 중요한 생지화학적 과정입니다. 최근 다중 오믹스 및 미생물 네트워크 분석의 발전은 다양한 시공간 규모에서 분해 과정을 이해하는 데 기여했습니다. 기온, 계절별 수분 변화와 같은 기후 요인은 미생물 활동과 효소 반응 속도에 결정적인 영향을 미치며, 이러한 영향은 토양의 물리적, 화학적 특성에 의해 조절됩니다. 토양 광물학, 질감, 구조는 미생물 서식지의 연결성, 기질 가용성, 유기물 보호 메커니즘에 영향을 미치는 다양한 미세 환경을 조성합니다. 박…
Use of biomass-derived biochar as a sustainable material for carbon sequestration in soil: recent advancements and future perspectives
바이오매스 유래 바이오 숯을 토양에 적용하는 것은 탄소 격리 증진 및 기후 변화 완화를 위한 지속 가능한 전략으로 주목받고 있습니다. 본 연구는 포괄적인 문헌 분석을 통해 바이오 숯의 토양 탄소 격리 잠재력이 연간 0.7~1.8 Gt CO2-C(eq)에 달함을 확인했습니다. 높은 안정성과 C/N 비율을 가진 바이오 숯이 효과적인 탄소 격리를 가능하게 하며, 높은 다공성과 알칼리성(pH > 7.5) 토양에 바이오 숯을 고농도로 적용할 때 탄소 격리가 더욱 유리하게 나타났습니다. 바이오 숯 처리 토양에서는 프로테오박테리아와 산성세균이…
Biosynthesis and multifaceted roles of reactive species in plant defense mechanisms during environmental cues
식물 대사의 핵심 요소인 활성산소종(ROS)과 활성질소종(RNS)은 세포 손상을 유발하기도 하지만 필수적인 신호 분자로서 식물 성장, 발달 및 환경 변화 대응에 중요한 역할을 합니다. 본 연구는 이들의 고유하고 중복되는 기능을 식물 신호 전달 경로 내에서 명확히 규명합니다. ROS와 RNS는 엽록체, 미토콘드리아, 퍼옥시좀 등 세포 소기관에서 생성되며, 세포 손상을 방지하면서 신호 기능을 최적화하기 위해 농도가 엄격하게 조절됩니다. 본 연구는 이들의 신호 역할, 신호 전달 메커니즘, 식물 시스템 전반의 상호작용, 그리고 식물 스트레…
Accumulation of Soil Microbial Necromass Controlled by Microbe–Mineral Interactions
토양 유기물(SOM)은 지구 탄소 순환의 핵심 요소로, 토양 비옥도 유지 및 온실가스 배출에 영향을 미칩니다. 미생물 사체와 파편으로 구성된 미생물 잔류물은 SOM 형성의 주요 기여자이지만, 광물이 미생물 잔류물 축적을 증진시키는 메커니즘은 아직 불분명합니다. 본 연구에서는 13C 표지 포도당을 사용하여 1년간의 배양 실험을 통해 사질토와 미사질토에서 미생물 잔류물의 행방을 추적했습니다. 그 결과, 두 토양 모두에서 잔류 미생물 13C의 약 89%가 미세(<53 μm) 광물 결합 유기물(MAOM) 풀에서 회수되었습니다. 특히, …
From sensors to insights: Technological trends in image-based high-throughput plant phenotyping
급증하는 세계 인구와 지속 가능한 농업의 난제 속에서, 고성능 식물 표현형 분석(HTPP)은 작물 육종 및 정밀 농업 발전에 필수적인 도구가 되었습니다. 본 리뷰는 이미지 기반 HTPP의 최신 기술 동향을 종합적으로 다루며, 첨단 센서, 자동화된 표현형 플랫폼 및 딥러닝 기술의 통합에 중점을 둡니다. 연구는 2D, 2.5D, 3D 센서를 포함한 이미징 방식의 진화와 표현형 획득에서의 각 적용을 요약합니다. 또한, 스트레스 및 질병 감지, 성장 모니터링, 기관 계수, 뿌리 시스템 분석, 수확 후 품질 평가와 같은 핵심 표현형 작업에…
Physical Processing-Assisted pH Shifting for Food Protein Modification: A Comprehensive Review
지속 가능한 단백질원에 대한 수요가 증가함에 따라, 기존 단백질의 가공 효율을 높이고 식물 및 조류 유래의 새로운 단백질 대체재를 개발하는 데 관심이 집중되고 있습니다. 다양한 가공 기술 중 pH 변화는 단순성, 저비용, 그리고 단백질 구조와 기능성을 효과적으로 변경하는 능력 때문에 주목받고 있습니다. 그러나 pH 변화 단독으로는 극단적인 산성 또는 알칼리성 조건이 필요하며, 이는 단백질 변성 및 원치 않는 부산물 생성으로 이어질 수 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 총설은 pH 변화와 초음파, 고압 처리, 펄스 전기장, …
Global hotspots of mycorrhizal fungal richness are poorly protected
균근균은 식물 생존과 지구 생지화학 순환을 조절하는 핵심 생태계 엔지니어이지만, 식물 및 동물과 달리 이들의 전 지구적 분포와 다양성은 거의 알려져 있지 않아 지하 생태계 보호에 한계가 있었습니다. 본 연구는 이러한 간극을 메우기 위해 25,000개의 지리적 위치 정보가 있는 토양 샘플에서 얻은 28억 개 이상의 곰팡이 DNA 염기서열 데이터를 활용하여 머신러닝 알고리즘을 훈련했습니다. 훈련된 알고리즘을 통해 육상 생태계 전반에 걸쳐 수지상 균근균과 외생 균근균의 풍부도와 희귀성을 예측했습니다. 이 예측을 기반으로 고해상도 전 지…
Pesticide Degradation: Impacts on Soil Fertility and Nutrient Cycling
현대 농업에서 널리 사용되는 농약은 해충 및 질병 관리를 통해 식량 생산을 크게 증진시켰으나, 토양 내 분해 과정에서 토양 비옥도와 영양 순환에 예상치 못한 영향을 미칠 수 있습니다. 이 연구는 농약의 비생물학적 및 생물학적 분해 메커니즘과 이에 영향을 미치는 토양 요인을 탐구합니다. 농약 분해 산물이 토양 미생물 군집, 유기물 분해, 그리고 질소, 인, 칼륨 등 주요 영양소 순환에 미치는 영향을 비판적으로 분석합니다. 특히, 농약 잔류물이 효소 활동 변화, 미생물 개체군 교란, 영양소 생체 이용률 감소와 연관되어 토양 구조, 수…
Untargeted metabolomics reveals phenolic compound dynamics during mung bean fermentation
본 연구는 Aspergillus Niger를 이용한 고체 발효(SSF) 과정에서 녹두 내 페놀 화합물의 변화 양상과 축적 메커니즘을 규명하고자 수행되었습니다. 발효 중 녹두의 총 페놀 및 플라보노이드 함량, 항산화 능력을 측정하고, UHPLC-FTMS를 활용하여 각 발효 단계별 페놀 화합물을 분석했습니다. 발효는 녹두의 총 페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 능력을 유의미하게 증가시켰습니다(P < 0.05). 총 61종의 페놀 차등 대사물질이 확인되었으며, 이 중 발현이 상향 조절된 상위 22종의 페놀은 발효 시간에 비례하여 유의…
Cadmium toxicity in plants: from transport to tolerance mechanisms
카드뮴(Cd)은 식물에 치명적인 독성을 유발하는 비필수 중금속으로, 산화 스트레스와 세포 항상성 교란을 통해 식물 성장을 저해합니다. 만성적인 카드뮴 노출은 잎 황백화, 줄기 신장 억제, 뿌리 구조 손상 등을 야기하며, 엽록소 분해, 막 과산화, 항산화 시스템 붕괴를 통해 생리 기능을 교란합니다. 본 연구는 카드뮴 스트레스에 대한 식물의 적응 반응을 체계적으로 고찰합니다. 카드뮴 흡수 경로, 전이 역학, 생리적 독성, 그리고 분자 방어 메커니즘을 심층적으로 분석합니다. 주요 발견은 식물의 두 가지 주요 보호 전략을 강조합니다. …
A review on microbe–mineral transformations and their impact on plant growth
미생물과 광물의 상호작용은 원소의 생지화학적 순환을 조절하고 광상 형성에 기여하며 환경 변화를 주도하는 핵심 동인입니다. 미생물은 광물 변환 과정에 필수적이며, 생지화학적 순환과 식물 성장에 필요한 주요 영양소의 생체 이용률에 지대한 영향을 미칩니다. 본 총설은 미생물이 광물 용해, 침전 및 변환을 촉진하는 다양한 메커니즘을 탐구하며, 특히 이러한 과정이 토양 내 다량 및 미량 영양소의 가용성을 어떻게 조절하는지에 초점을 맞춥니다. 인산염 가용화, 철 킬레이트화, 황 산화와 같은 필수 미생물 활동은 식물의 영양소 흡수를 증진하여 …
Emerging technologies for smart and sustainable precision agriculture
생산성, 지속가능성, 효율성 극대화를 위해 정밀 농업은 혁신 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. 본 리뷰 논문은 농업 공학 분야에서 인공지능(AI), 머신러닝(ML), 자동화, 클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷(IoT) 센서의 통합을 중점적으로 다룹니다. IoT 센서는 작물 상태, 기상 패턴, 토양 건강에 대한 실시간 데이터를 수집하는 데 필수적이며, 클라우드 컴퓨팅은 이러한 데이터의 효율적인 처리, 저장 및 접근성을 보장하여 확장 가능하고 실시간 분석을 가능하게 합니다. AI와 ML은 예측 분석, 질병 진단, 비료 사용 최적화에 …
Light regulates the synthesis and accumulation of plant secondary metabolites
식물 이차대사산물은 식물 방어, 보호, 조절에 중요한 저분자 유기 화합물입니다. 페놀류, 테르페노이드, 알칼로이드, 플라보노이드 등이 여기에 해당하며, 특정 조건에서 생성됩니다. 빛은 이러한 이차대사산물 합성을 조절하는 핵심 환경 요인으로, 다양한 조절 메커니즘을 통해 생산과 축적에 영향을 미칩니다. 본 연구는 빛의 질, 강도, 광주기가 이차대사산물에 미치는 영향을 종합적으로 검토합니다. 빛의 질은 특정 광수용체를 통해 신호 전달 네트워크를 활성화하여 대사 경로를 조절하며, 빛의 강도는 광합성 효율에 영향을 미쳐 이차대사산물 축적…
The future of the future foods: understandings from the past towards SDG-2
인구 증가, 자원 제약, 경제적 압박, 산업화로 인한 생활 방식 변화로 식량 안보 문제가 심화되고 있으며, 기존 식량 시스템은 이러한 도전에 적응하는 데 한계를 보인다. 미래 식량 수요를 충족시키기 위해서는 혁신적인 해결책과 지속가능한 관행이 필수적이다. 본 논문은 식용 곤충, 해조류, 식물성 및 배양육, 저활용 작물, 수경재배, 차세대 양식 등 새로운 식량 시스템 모델과 대체 식량원을 탐색한다. 또한 블록체인, 생명공학, 로봇공학 등 식품 가공 기술이 지속가능성을 높이고 폐기물을 줄이며 식량 시스템 효율성을 개선하는 역할을 조명…
Integrating Sustainable Agricultural Practices to Enhance Climate Resilience and Food Security in Sub-Saharan Africa: A Multidisciplinary Perspective
사하라 이남 아프리카(SSA)는 기후 변동성 심화, 토지 황폐화, 식량 불안정으로 생계와 경제 안정성이 위협받고 있습니다. 기후 스마트 농업, 보존 농업, 생태 농업을 포함한 지속가능 농업 관행(SAPs)은 생산성을 높이면서 생태적 안정성을 강화할 수 있는 유망한 전략입니다. 본 연구는 농업 경제학, 사회 경제학, 거버넌스를 포괄하는 SAPs의 다학제적 통합이 2030년까지 SSA에서 기후 회복력 있는 식량 시스템을 달성하는 가장 유망한 경로임을 제안합니다. SAPs의 입증된 이점에도 불구하고, 재정적 제약, 취약한 제도적 틀, …
Functional regimes define soil microbiome response to environmental change
토양 미생물 군집의 대사 활동은 지구 영양분 순환에 핵심적인 역할을 하지만, 기후 변화에 따른 환경 교란에 어떻게 반응하는지는 여전히 중요한 과제입니다. 토양의 생태학적, 공간적, 화학적 복잡성으로 인해 이러한 군집의 교란 반응을 이해하기 어렵습니다. 본 연구는 호흡성 질산염 대사의 동적 측정과 모델링을 결합하여 토양의 환경 변화 반응을 정의하는 기능적 체제를 규명했습니다. 1,500개 이상의 토양 미소생태계에서 pH 교란을 가한 측정 결과, 대사물질 역학을 지배하는 메커니즘이 다른 체제들이 나타났습니다. 두 가지 매개변수(생체…
Managing soil health for climate resilience and crop productivity in a changing environment
건강한 토양은 생산성 유지, 생태계 서비스 제공, 생물다양성 지원, 식량 안보 및 환경 건강 증진에 필수적입니다. 그러나 기후 변화로 인한 극심한 기상 현상, 강수량 변화, 기온 상승은 토양 과정을 교란하고, 지속 불가능한 토양 관리 관행과 결합하여 토양 유기물 손실, 수분 보유력 감소, 침식 심화, 영양분 순환 방해, 온실가스 배출 증가 등 토양 퇴화를 가속화합니다. 기온 1°C 상승은 해충 발생률을 10~25% 증가시키고 주요 작물 수확량을 최대 7.4% 감소시키는 것으로 추정됩니다. 본 연구는 토양 건강 강화를 위한 통합적 …
Global health and economic impacts of mycotoxins: a comprehensive review
마이코톡신은 인간, 동물, 농산물에 광범위한 건강 및 경제적 문제를 야기합니다. 본 종합 리뷰는 곰팡이 독성 유발 능력, 확산 경로, 그리고 작물, 생태계, 인체 건강에 미치는 영향을 심층적으로 분석합니다. 특히 전 세계 경제에 미치는 파괴적인 영향에 주목하여, 국경 간 수입/수출 거부, 제품 폐기, 일상적인 분석 등으로 인한 전 세계 농업 경제 산업 손실을 조명합니다. 이러한 손실은 주로 전 세계 견과류 및 건조 과일 수입의 70%를 차지하는 지역의 상품에서 발생하며, 마이코톡신 오염으로 인한 연간 비용은 약 1억 달러에 달하는…
The European Union One Health 2024 Zoonoses Report
이 보고서는 유럽 식품안전청과 유럽 질병예방통제센터가 2024년 유럽연합 27개 회원국, 영국(북아일랜드), 8개 비회원국에서 수행된 인수공통감염병 모니터링 및 감시 활동 결과를 제시한다. 인간, 식품, 동물 및 사료 내 인수공통감염병 및 병원체에 대한 주요 통계가 역사적 맥락에서 해석되었다. 2024년 인간에게 가장 많이 보고된 인수공통감염병은 캄필로박터증과 살모넬라증이었으며, 시가 독소 생성 대장균(STEC) 감염이 그 뒤를 이었다. 리스테리아증은 네 번째로 흔했지만 입원율과 치사율이 가장 높은 가장 심각한 질병으로 나타났다.…
Omics-driven insights into plant growth-promoting microorganisms for sustainable agriculture
식물 성장 촉진 미생물(PGPM)은 영양분 획득, 스트레스 내성 증진, 질병 억제 등 지속 가능한 농업을 위한 친환경 솔루션으로 주목받고 있습니다. 유전체학, 전사체학, 단백질체학, 대사체학 등 다중 오믹스(multi-omics) 접근법은 식물-미생물 상호작용을 분자 및 시스템 수준에서 심층적으로 이해하는 데 기여하고 있습니다. 유전체 연구는 질소 고정, 시데로포어 생합성, 스트레스 반응 유전자 클러스터와 같은 PGPM의 핵심 특성을 규명했습니다. 전사체 프로파일링은 미생물 영향 하의 식물 면역 반응 및 호르몬 조절을 밝혀냈으며, …
Integrated Management Practices Foster Soil Health, Productivity, and Agroecosystem Resilience
지속 가능한 농지 관리는 식량 안보와 환경 문제 해결에 필수적이다. 개별 농업 기술의 효과는 잘 알려져 있지만, 본 연구는 작물 순환, 보존 경운, 유기물 시비, 토양 미생물 관리라는 네 가지 핵심 전략을 통합했을 때 나타나는 시너지 효과에 주목한다. 이 통합 관리 방식은 영양분 순환 개선, 해충 주기 교란, 토양 구조 보존, 침식 감소, 탄소 격리 증진, 토양 유기물 보충 및 생물학적 활동 촉진 등 다양한 이점을 제공한다. 특히, 균근균(AMF)과 같은 기능성 미생물군은 식물의 스트레스 저항성을 높이고 양분 흡수를 강화한다. …
Complex genetic variation in nearly complete human genomes
판게놈 참조체를 구축하고 복합 구조 변이의 범위를 이해하려면 다양한 완전 인간 유전체 세트가 필수적입니다. 본 연구는 65개의 다양한 인간 유전체를 시퀀싱하고 130개의 일배체형 해상도 어셈블리(중간 연속성 130Mb)를 구축하여, 기존 어셈블리 갭의 92%를 해소하고 염색체의 39%에서 텔로미어-투-텔로미어 상태에 도달했습니다. 주요 조직 적합성 복합체(MHC), SMN1/SMN2, NBPF8, AMY1/AMY2를 포함한 복합 유전자좌의 완전한 서열 연속성을 확인하고, 1,852개의 복합 구조 변이를 완전히 해결했습니다. 또한 …
Polyphenol-polysaccharide interactions: molecular mechanisms and potential applications in food systems – a comprehensive review
폴리페놀은 식물 이차 대사산물로 다양한 생리활성을 지니며, 식품 매트릭스 내 단백질, 다당류, 지질 등 다른 거대 분자와 상호작용하는 것으로 알려져 있습니다. 특히 식물의 주요 대사산물인 탄수화물 중 다당류와 폴리페놀은 복합체를 형성하며, 이는 정전기적, 소수성, 반데르발스 힘, 수소 결합 등 공유 및 비공유 결합을 통해 이루어집니다. 이러한 다당류-폴리페놀 복합체는 생체 활성을 증진시키고, 단백질 및 다당류와 같은 복합 거대 영양소의 소화율, 생체 효능, 생체 이용률 및 안정성에 영향을 미칩니다. 하지만 다당류와 폴리페놀 간의 …
African Journal of Microbiology Research
땅콩을 이용한 뿌리혹박테리아(Rhizobia) 포집은 효율적인 균주 확보에 기여할 수 있습니다. 본 연구는 브라질 남동부 지역 땅콩에서 분리된 뿌리혹박테리아의 다양성과 공생 효율을 평가했습니다. 상파울루와 리우데자네이루 주 토양에서 재배된 두 가지 땅콩 유전자형의 뿌리혹에서 박테리아를 분리했습니다. 분리된 균주는 공생 능력을 검증하고, 효모 만니톨 한천(YMA) 배지에서의 배양 특성과 Box-PCR 분석을 통해 다양성을 평가했습니다. 또한, 선별된 두 균주는 인산염 가용화 능력, 염분 농도, pH, 배양 온도 변화에 따른 성장 등…
Climate change, crop yield, and food security in Sub-Saharan Africa
사하라 이남 아프리카(SSA)는 사회경제적 취약성과 빗물 의존 농업으로 인해 기후 변화가 농업 및 식량 안보에 심각한 위협이 됩니다. 기온 상승은 강수량 패턴을 변화시키고 가뭄과 홍수는 농업 생산성에 영향을 미쳐 식량 불안정을 악화시킵니다. 본 연구는 SSA의 기후, 기후 탄력적 농업 관행, 기후 적응 및 완화 정책이 작물 수확량에 미치는 영향을 분석합니다. 이 연구는 SSA 전반의 지역별 기후 영향과 기온, 강수량, 가뭄, 홍수가 작물 수확량에 미치는 영향을 조사했습니다. 특히 사헬과 아프리카의 뿔 지역이 식량 가용성, 접근성,…
Recent advances in plant disease detection: challenges and opportunities
식물 질병으로 인한 연간 약 2,200억 달러의 농업 손실은 자동화된 탐지 시스템의 필요성을 증대시킨다. 본 체계적 문헌 검토는 RGB 및 초분광 이미징을 활용한 딥러닝 기반 식물 질병 탐지 접근법을 고전적 이미지 처리부터 최신 신경망 아키텍처까지 분석한다. 연구는 11개 벤치마크 데이터셋에서 최첨단 모델들을 평가했으며, 실험실 조건(정확도 95-99%)과 실제 현장 배포(정확도 70-85%) 간의 상당한 성능 격차를 확인했다. 특히 트랜스포머 기반 아키텍처가 뛰어난 견고성을 보였는데, SWIN은 실제 데이터셋에서 88%의 정확도…
African Journal of History and Culture
시에라리온 동부 지역의 재학 중인 청소년 여학생들을 대상으로 교육에 대한 태도와 학업 성과 간의 관계를 탐색하는 것이 본 연구의 목적이다. 이 지역의 여학생들은 교육 접근성 및 지속성 측면에서 다양한 사회경제적, 문화적 도전에 직면해 있으며, 이는 학업 성과에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 이들의 교육 태도가 학업 성취에 미치는 영향을 심층적으로 분석하는 것이 중요하다. 본 연구는 설문조사 및 심층 인터뷰를 포함하는 혼합 연구 방법을 채택하였다. 시에라리온 동부 지역의 여러 학교에 재학 중인 청소년 여학생들을 대상으로 교…
Enhancing pine wilt disease detection with synthetic data and external attention-based transformers
소나무재선충병(PWD)은 전 세계 산림에 치명적인 위협을 가하고 있으나, 효과적인 치료법이 부재하여 조기 탐지가 매우 중요합니다. 그러나 PWD 데이터 수집, 레이블링 및 탐지 시스템 구축에는 여러 어려움이 따릅니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 합성 데이터를 활용하고 외부 어텐션 기반 트랜스포머를 적용한 혁신적인 PWD 탐지 시스템을 제안합니다. 제안된 시스템은 두 가지 핵심 기여를 합니다. 첫째, 계산 효율성과 모델 성능 향상을 위해 멀티 헤드 외부 어텐션 메커니즘을 구현했습니다. 기존 트랜스포머의 자기 어텐션(se…
Antioxidant Defense Systems in Plants: Mechanisms, Regulation, and Biotechnological Strategies for Enhanced Oxidative Stress Tolerance
식물은 반응성 산소종(ROS)이 세포 손상과 신호 전달 분자 역할을 동시에 하는 산화 스트레스에 직면한다. 가뭄, 염분, 극한 온도 등 환경 스트레스는 ROS 축적을 촉진하여 식물 성장과 생산성에 악영향을 미친다. 식물은 산화환원 항상성 유지를 위해 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제, 카탈라아제, 아스코르베이트 과산화효소 같은 효소적 방어 기작과 아스코르베이트, 글루타티온, 플라보노이드, 그리고 프롤린, 나노-실리콘 같은 비효소적 분자를 포함하는 항산화 시스템에 의존한다. 본 연구는 항산화 반응과 최신 생명공학 기술을 통한 조절 방안을 통…
Trichoderma: a multifunctional agent in plant health and microbiome interactions
유익균인 트리코더마는 농업 토양의 핵심 요소로, 다양한 메커니즘을 통해 지속 가능한 작물 생산에 기여한다. 주요 역할은 식물 병원균 억제, 식물 성장 촉진, 식물 면역 반응 활성화 등이다. 본 연구는 트리코더마 종의 작용 방식, 특히 병원균 제어 및 식물 성장 촉진과 관련된 최근 연구 동향을 검토한다. 다양한 식물 관련 서식지에서 트리코더마의 상호작용을 비교 분석하여, 근권, 내권, 엽권에서 트리코더마가 어떻게 식물과 상호작용하며 독특한 군집화 패턴과 기능적 특성을 나타내는지에 대한 이해를 다룬다. 또한, 트리코더마가 병원성 미…
Precision agriculture for improving crop yield predictions: a literature review
정밀 농업(PA)은 데이터 기반 기술을 활용하여 작물 및 경작지의 개별 요구사항을 모니터링하고 분석하는 농업 관리 전략입니다. 이는 작물 수확량과 품질을 최적화하고 운영 비용 및 환경 영향을 최소화하여 생산성 향상과 지속 가능한 농업을 목표로 합니다. 효과적인 센싱 기술을 통한 모니터링, 강력한 관리 정보 시스템 구현, 그리고 경작 시스템 내의 변동성 관리가 필수적입니다. PA에서는 딥러닝 및 머신러닝(ML) 기법을 활용한 작물 수확량 시뮬레이션이 해충, 영양분 및 물 부족, 기타 재배 기간 중의 환경 변수들이 복합적으로 미치는 …
Journal of Medicinal Plants Research
본 연구는 케이프 반도 공과대학교(Cape Peninsula University of Technology)에서 수행된 연구 프로젝트 RP03의 일환으로, 대학 연구 기금의 지원을 받아 진행되었다. 남아프리카 케이프타운에 위치한 이 기관은 약용 식물 분야의 혁신적인 연구를 통해 지역 사회 및 전 세계 의학 발전에 기여하고 있다. 주요 연구 방법론은 특정 약용 식물 종의 생화학적 특성 분석, 약리 활성 평가, 그리고 전통 의학적 활용 사례 검증에 중점을 두었다. 첨단 분광학 및 크로마토그래피 기술을 활용하여 식물 추출물의 유효 성분을…
Localized glutamine leakage drives the spatial structure of root microbial colonization
식물 뿌리는 미생물 군집 형성을 촉진하기 위해 삼출물을 방출하며, 이는 식물의 기능과 스트레스 회복력에 영향을 미친다. 특정 삼출물이 미생물의 공간적 군집 패턴을 어떻게 유도하는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 내피의 카스파리안대(Casparian strip)가 뿌리의 세포외 확산 장벽을 형성하여 영양분 누출을 제한하며, 이것이 근권 미생물의 공간적 군집 패턴과 일치하고 이를 조절함을 밝혀냈다. 연구 결과, 관다발에서 유래한 글루타민 누출이 주요한 세균 화학유인 물질이자 증식 촉진제이며, 이는 뿌리 삼출물 형성의 새로…
Steering plant-soil feedback for sustainable agriculture
낮은 비용으로 식량을 생산하려는 노력은 과도한 비료 사용과 화학적 해충 방제로 이어져 토양의 다기능적 잠재력을 저해하고 심각한 환경 문제를 야기합니다. 본 연구는 식물-토양 피드백(PSF)이라는 생태학적 개념을 활용하여 농경지가 영양분을 공급하고, 병원균을 억제하며, 작물 회복력을 지속 가능하게 향상시키는 능력을 복원할 수 있음을 제시합니다. 최근 분자 및 다중 오믹스(multiomics) 방법, 토양 관리 기술, 작물 다양화 전략의 발전이 부정적인 PSF를 줄이고 긍정적인 PSF를 촉진하는 방안을 검토합니다. 특히, 근권 미생물…
International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences
본 저널은 미생물학 및 응용 과학 분야의 최신 연구를 다루는 다학제적 학술지이다. 환경, 식품, 농업, 의료, 제약, 수의학, 토양, 수질 및 생물 열화 등 광범위한 미생물학 분야의 중요 기술과 응용 연구를 아우른다. 엄격한 동료 심사를 거쳐 미생물학 분야의 혁신적이고 탁월한 연구 논문, 리뷰, 서신 등을 게재한다. 이는 학계 전문가들로 구성된 편집위원회의 전문성을 바탕으로 이루어진다. 본 저널은 미생물학의 다양한 측면을 탐구하며, 기초 연구부터 실제 적용에 이르는 포괄적인 스펙트럼의 고품질 콘텐츠를 제공한다. 특히 미생물학 기…
LIBIDIBIA FERREA: UMA REVISÃO ABRANGENTE E POTENCIAIS APLICAÇÕES DE DIFERENTES EXTRATOS DE JUCÁ
합성 물질의 부작용 우려로 인해 민간요법 식물 유래 2차 대사산물에 대한 과학적 관심이 증가하고 있습니다. 특히 갈산, 엘라그산 등 풍부한 2차 대사산물과 높은 단백질 함량을 지닌 리비디비아 페레아(Libidibia ferrea)는 중요한 연구 대상입니다. 본 연구는 리비디비아 페레아의 활용 부위, 연구 기관, 추출 용매, 기술 발명 적용 사례에 대한 기존 정보의 격차를 파악하고자 합니다. 리비디비아 페레아의 폴리페놀 추출물 관련 문헌을 선별하기 위해 체계적인 문헌 검색을 수행했습니다. 총 44개의 선정된 논문 중 33개에서 열매…
Impact of extraction techniques on phytochemical composition and bioactivity of natural product mixtures
천연물 혼합물의 추출 방법은 식물 추출물의 약효에 영향을 미치는 생리활성 화합물 구성과 생체 활성에 결정적인 영향을 미칩니다. 본 연구는 용매 추출, 초음파 보조 추출, 효소 추출 등 다양한 추출 기술이 식물 추출물의 생리활성 화합물 조성에 미치는 영향을 평가했습니다. 추출 매개변수가 생체 활성 프로파일을 어떻게 변형시켜 의약품 및 영양학 분야에 응용되는지 논의합니다. 본 연구는 통합(하이브리드) 전략에 특별히 초점을 맞춰 이러한 기술을 비판적으로 분석합니다. 초음파 보조 추출 및 마이크로파 보조 추출과 같은 고급 방법이 효율성을…
