KR101699232B1 - Micro device for selecting microalgae strains outstanding phototaxis or chemotaxis and selection method of microalgae strains using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주 선별방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주 선별방법은 빛과 화학적 자극에 민감하게 반응하는 미세조류 균주를 신속하게 선별하는 것이 가능하다. 특히 상기 화학적 자극으로서 탄소원 또는 질소원을 공급하는 경우 성장성이 우수한 미세조류 균주를 특이적으로 선별하는 것이 가능하다.
The present invention relates to a microdevice for microbial strain selection and a microbial strain selection method using the same.
The microdermabrasion microdevice for screening microbial strains according to the present invention and the method for screening microbial strains using the microdermabrasion microbes according to the present invention can rapidly select microbial strains sensitive to light and chemical stimuli. In particular, when a carbon source or a nitrogen source is supplied as the chemical stimulus, it is possible to specifically select microalgae strains having excellent growth characteristics.

Description

주광성 또는 주화성이 우수한 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주 선별방법{Micro device for selecting microalgae strains outstanding phototaxis or chemotaxis and selection method of microalgae strains using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a micro-algae strain selecting micro-organism, and more particularly, to a micro-algae microorganism strain selecting method using microalgae strains,

본 발명은 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주 선별방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a microdevice for microbial strain selection and a microbial strain selection method using the same.

미세조류는 일반적으로 chlorophyll, carotenoid, phycobillins 등의 색소를 함유하고 있으며 광합성을 통해 세포성장 및 이에 필요한 유기물질을 합성하는 단세포 생물을 통칭하는 것으로, 일부는 편모가 있어 운동성을 나타내기도 한다. 미세조류는 식물에 비해 성장속도가 빠르고 광에너지와 이산화탄소 및 무기물질로부터 바이오디젤로 전환이 가능한 중성지질을 다량 생산할 수 있는 능력이 있어 근래 화석연료 사용량의 급증으로 인한 에너지자원 고갈문제 및 온실가스 배출에 따른 지구온난화 문제를 해결할 수 있는 대안의 하나로 주목을 받고 있다.Microalgae generally contain a pigment such as chlorophyll, carotenoid, phycobillins, etc. It refers to a single cell organism that synthesizes organic matter and cell growth through photosynthesis. Microalgae have a faster growth rate than plants and can produce large amounts of light energy and neutral lipids capable of converting carbon dioxide and inorganic materials into biodiesel. As a result of the rapid increase in fossil fuel consumption, Which is one of the alternatives to solve the global warming problem.

현재까지 수십만 종이 넘는 미세조류가 담수 및 해양생태계에 존재하는 것으로 보고되고 있으며 다양한 목적을 위해 연구개발이 시도되고 있으나 유전자조작의 한계 등으로 인하여 생산성 향상을 위한 균주 개량 등에 많은 어려움에 직면해 있다. Chlamydomonas reinhardtii는 현재까지 미세조류 중 가장 많은 연구가 진행된 종으로 다른 균주에 비해 형질전환 등의 유전자 조작이 용이하고 관련 도구들이 개발되어 있을 뿐만 아니라 유전체 서열도 밝혀져 있어 미세조류의 모델 생물체로 여겨지고 있다. 따라서 미세조류의 광합성 기작 등의 연구에 활발히 이용되고 있고 바이오디젤 생산을 위한 지질관련 연구, 수소생산 연구 등에도 활용되고 있다.So far, several hundred thousand species of microalgae have been reported to exist in freshwater and marine ecosystem. Research and development for various purposes have been attempted, but they are faced with difficulties such as strain improvement for productivity improvement due to limitation of genetic engineering. Chlamydomonas reinhardtii is the most studied microalgae so far. It is considered that it is a model organism of microalgae because it is easy to genetically manipulate such as transformation and development of related tools as well as its genome sequence as compared with other strains. Therefore, it has been actively used for the study of photosynthesis mechanism of microalgae, and it has also been used for lipid-related research and hydrogen production research for biodiesel production.

Chlamydomonas reinhardtii를 비롯한 미세조류는 엽록체 내부에 eyespot이라고 하는 빛을 감지하는 센서를 가지고 있다. 이를 통해 광합성에 적합한 조건을 찾기 위해 빛을 향하여 편모를 움직여 이동하거나, 강한 빛에 대한 방어책으로 도망가는 반응을 나타내어 이러한 반응을 주광성이라고 하며, 주광성과 관련된 연구가 다양하게 진행되어 왔으나 지금까지의 연구는 주로 대량 배양에서의 광합성 최적화 연구에 집중되어 있었고 개별 세포단위의 분석을 통한 광반응 및 광합성 관련 연구는 미미하였다. 또한 탄소원이나 질소원 등에 의한 화학적 반응성을 나타내는 것을 주화성이라고 한다. 이 또한, 대장균과 같은 원핵세포에 대해서 연구가 진행되어 왔으나, 미세조류와 같은 광합성 단세포 생물체의 경우에는 미미하다. 미세조류를 효율적인 에너지원으로 활용하기 위해서는 여러 가지 난제들이 남아있는데 그 중 가장 주요한 문제는 대량배양 시스템에서 고강도 광원에 노출되는 배양액 표층 세포의 chlorophyll 안테나의 광흡수율이 광합성 효율을 초과하여 대부분의 에너지를 열 및 형광으로 잃어버리게 되고 내부의 세포로 광에너지 전달이 제대로 일어나지 않아 전체적인 광전환 효율이 저하되는 데 기인한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 세포의 chlorophyll 안테나의 크기를 줄인 돌연변이 균주를 개발하는 연구가 진행되어 왔고 chlorophyll 안테나 크기가 감소한 돌연변이 균주가 대량배양에 있어 보다 효율적인 광전환 효율을 보임이 보고되어 있다. 따라서 미세조류 대량배양시스템에서 광합성 및 광전환 효율을 향상시키는 데에는 개별 세포수준에서 주광성에 의한 광반응 및 광합성의 상관관계 및 기작에 대한 기본적인 이해가 필수적이라고 할 수 있다.Microalgae, including Chlamydomonas reinhardtii, have a sensor inside the chloroplast that detects light called an eyespot. In order to find suitable conditions for photosynthesis, it is known that the reaction of light is moving by moving the flagellum toward the light or escaping to the defense against the strong light. Were mainly concentrated on the optimization of photosynthesis in large - scale culture, and the studies on photoreaction and photosynthesis through the analysis of individual cell units were insignificant. Also, it is referred to as chemotaxis that exhibits chemical reactivity by a carbon source or a nitrogen source. In addition, research has been conducted on prokaryotic cells such as E. coli, but it is insignificant in the case of photosynthetic single-celled organisms such as microalgae. In order to utilize microalgae as an efficient energy source, many problems remain. One of the most important problems is that the light absorption rate of the chlorophyll antenna of the culture surface cell exposed to the high intensity light source in the mass culture system exceeds the photosynthetic efficiency, Heat and fluorescence, and the light energy transfer to the inner cells is not performed properly, resulting in a decrease in the overall light conversion efficiency. To overcome these limitations, studies have been conducted to develop a mutant strain that reduces the size of a chlorophyll antenna of a cell. It has been reported that a mutant strain having a reduced size of the chlorophyll antenna exhibits more efficient light conversion efficiency in mass culture. Therefore, it is essential to understand the correlation and mechanism of photoreactivity and photosynthesis by photoluminescence at the individual cell level in order to improve photosynthesis and light conversion efficiency in a microalga mass culture system.

한편, 최근 들어 마이크로 시스템을 활용한 미세조류 배양 및 분석 시스템의 개발이 시도되고 있는데, 마이크로 시스템을 이용할 경우 분석 시스템의 소형화가 가능하기 때문에 샘플 및 고가의 생화학 시약을 줄일 수 있고, 분석 실험을 병렬적으로 동시에 진행할 수 있어 분석 시간과 경비를 줄일 수 있다. 또한 난류가 없는 균일한 층류 특성의 흐름을 통해 실험 조건을 단순화 시키고, 외부 영향을 최소화 할 수 있다. 뿐만 아니라, 재현성 있는 분석 자료를 얻을 수 있다. 또한 세포 기반의 분석 자료는 주로 약물 선별, 약리 동력학, 독성 분석 등에 널리 활용되어 왔으나, 현재는 세포 및 조직 사이에 대사물질 교환이나 세포 내 기작 규명에 활용되고 있다. In recent years, development of a microalga culture and analysis system using a micro system has been attempted. When a micro system is used, it is possible to miniaturize an analysis system, thereby reducing sample and expensive biochemical reagents, It is possible to reduce the analysis time and expense. The flow of uniform laminar flow without turbulence also simplifies the experimental conditions and minimizes external influences. In addition, reproducible analytical data can be obtained. In addition, cell-based data have been widely used for drug screening, pharmacokinetics, and toxicity analysis, but they are now being used for metabolism exchange or intracellular mechanism between cells and tissues.

마이크로 시스템에 쓰이는 고분자물질인 PDMS (Polydimethylsiloxane)는 생물체에 대한 독성이 없고 다공성으로 생물활성에 필요한 물질전달이 용이한 장점을 가지고 있다. PDMS를 이용한 마이크로 시스템은 분석하고자 하는 대상과 목적에 적합한 환경을 위한 맞춤설계가 가능하다. 특히 높은 투명도 및 미세구조를 기반으로 광학현미경을 통한 개별 세포에 대한 지속적이고 자세한 모니터링 및 효율적인 고속선별을 가능하게 함으로써 주광성과 주화성에 따른 광반응 및 화합물에 대한 반응을 심도 있게 이해하는 데 큰 기여를 할 수 있다. 하지만, 상기 미세조류 균주의 광합성 효율을 마이크로 시스템을 이용하여 관찰하려는 노력은 많이 부족한 실정이다. PDMS (Polydimethylsiloxane), a macromolecular material used in micro systems, has no toxicity to living organisms and has the advantage of facilitating the transfer of substances necessary for biological activity by being porous. The PDMS-based microsystem can be custom designed for the environment that is suitable for the target and purpose to be analyzed. In particular, based on the high transparency and microstructure, it enables continuous and detailed monitoring of individual cells through an optical microscope and efficient high-speed line separation, thus contributing to deep understanding of the photoreaction and the response to compounds depending on the photostability and chemotaxis . However, efforts to observe the photosynthetic efficiency of microalgae strains using a microsystem are in short supply.

본 발명과 관련된 선행기술문헌은 대한민국 등록특허 제10-1424855호(특허문헌 1)가 개시되어 있으며, 상기 특허문헌 1은 형광활성 세포분류기(fluorescence activated cell sorter, FACS)와 나일레드(Nile red) 염색약을 이용하여 높은 지질함량을 가지는 미세조류 균주를 신속하게 분리하는 방법 및 이를 재배양하는 방법에 관한 발명이 개시되어 있다.
The prior art document related to the present invention discloses Korean Patent No. 10-1424855 (Patent Document 1), and Patent Document 1 discloses a fluorescence activated cell sorter (FACS) and Nile red, A method for rapidly isolating a microalgae strain having a high lipid content by using a hair dye and a method for regenerating the microalgae strain are disclosed.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-1424855호Patent Document 1. Korean Patent No. 10-1424855

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 빛과 화학적 자극에 대하여 반응성이 우수한 미세조류 균주를 신속하게 선별하는 것이 가능한 마이크로 장치 또는 이를 이용한 미세조류 균주의 선별방법을 제공하는 것이 목적이다. 즉, 미세조류 균주의 주광성 및 주화성을 동시에 측정하는 것이 가능한 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주의 선별방법을 제공하는 것이 목적이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a microdevice capable of rapidly screening microalgae strains excellent in reactivity against light and chemical stimuli or a method for selecting microalgae strains using the same The purpose is to provide. That is, it is an object of the present invention to provide a micro device capable of simultaneously measuring the photostability and the chemotaxis of a microalgae strain, and a method of selecting microalgae strains using the same.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치는According to an aspect of the present invention, there is provided a micro-

미세조류 균주 유입부, 영양원 주입유로, 영양원 주입채널, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부를 포함하며;A microalgae strain inflow section, a nutrient source inflow channel, a nutrient source injection channel, a microalgae strain reaction section, a metering section, and a microalgae strain reaching section;

상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부는 플레이트 상에 순차적으로 연결되어 정렬하고; 및The microalgae strain inflow section, the microalgae strain reaction section, the metering section and the microalgae strain arrival section are sequentially connected and aligned on the plate; And

상기 영양원 주입유로는 상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부가 순차적으로 정렬한 상기 플레이트의 일측에 상기 영양원 주입채널을 사이에 두고 부착;Wherein the nutrient source injection channel is formed by attaching the nutrient source injection channel to one side of the microalgae strain inlet, the microalgae strain reaction unit, the metering unit and the microalgae strait arrival unit sequentially aligned.

하여 이루어진 것이다.
.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 미세조류 균주 선별방법은 상기 마이크로 장치를 이용하는 것으로서, The method for selecting microalgae strains according to another aspect of the present invention uses the microarray,

1) 미세조류 균주 유입부에 미세조류 균주를 유입시키고, 영양원 주입부에 영양원을 주입하여 미세조류 균주 반응부에서 미세조류 균주를 미세조류 균주 도달부 방향으로 이동시키는 단계; 및1) introducing a microalgae strain into a microalgae strain inlet and injecting a nutrient source into a nutrient source inlet to cause microalgae strains to migrate toward the microalgae strains; And

2) 계측부에 도달된 미세조류 균주를 계측부에서 계측한 후, 미세조류 균주 도달부에서 선별하는 단계;2) measuring the microalgae strains reached at the metering section at the metering section, then selecting at the microalgal strain reaching section;

를 포함한다.
.

본 발명에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주 선별방법은 빛과 화학적 자극에 민감하게 반응하는 미세조류 균주를 신속하게 선별하는 것이 가능하다. 특히 상기 화학적 자극으로서 탄소원 또는 질소원을 공급하는 경우 성장성이 우수한 미세조류 균주를 특이적으로 선별하는 것이 가능하다.
The microdermabrasion microdevice for screening microbial strains according to the present invention and the method for screening microbial strains using the microdermabrasion microbes according to the present invention can rapidly select microbial strains sensitive to light and chemical stimuli. In particular, when a carbon source or a nitrogen source is supplied as the chemical stimulus, it is possible to specifically select microalgae strains having excellent growth characteristics.

도 1은 광합성 미세조류 균주들을 마이크로 장치 내에서 주광성과 주화성의 특성을 이용하여 광합성 효율과 이산화탄소 흡수 능력이 우수한 균주를 선별하는 전체적인 과정을 도식화한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 마이크로 장치의 사진이다.
도 3은 본 발명에 사용된 마이크로 장치의 구조를 보여주는 장치도이다(한편, 기재된 수치는 각 부위의 바람직한 일실시예에 따른 수치임).
도 4는 본 발명에 사용된 마이크로 장치 내 유출부 8 개의 형광 발현 사진과, 장치 내에서 0.1 mM 형광물질의 시간에 따른 형광 발현 정도를 그래프이다.
도 5는 본 발명에 사용된 마이크로 장치를 통해 탄산수소염(bicarbonate) 농도에 따라 30 분 동안 8 개 유출부에 도달한 세포의 수를 나타낸 그래프이다.
도 6은 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2의 빛 자극만 준 경우에 대한 30 분 동안 8 개 유출부의 도달한 세포의 수를 나타낸 그래프이다.
도 7은 100 mM 탄산수소염(bicarbonate) 농도에 대하여 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2의 30 분 동안 8 개 유출부에 도달한 세포의 수를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 사용된 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2의 성장성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 발명에 사용된 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2의 광합성 효율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 상기 도면 7에서 얻은 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2 그래프의 왜곡도(skewness)를 나타낸 그래프이다.
도 11은 상기 도면 8의 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2의 성장성과 상기 도면 10의 각 균주별 그래프의 왜곡도 값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 상기 도면 9의 야생형 균주, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2의 광합성 효율과 상기 도 10의 각 균주별 그래프의 왜곡도 값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a whole process of selecting strains having photosynthetic efficiency and carbon dioxide absorption ability by using photosynthetic microalgae strains in terms of daylighting and chemotaxis in a microdevice.
Figure 2 is a photograph of the microdevice used in the present invention.
Figure 3 is a device diagram showing the structure of a microdevice used in the present invention (the numerical values given are figures according to a preferred embodiment of each part).
FIG. 4 is a graph showing the fluorescence emission photographs of the outflow portion of the microdevice used in the present invention and the fluorescence intensity of the 0.1 mM fluorescent material over time in the device.
FIG. 5 is a graph showing the number of cells reaching eight outflows for 30 minutes depending on the bicarbonate concentration through the microdevice used in the present invention. FIG.
FIG. 6 is a graph showing the number of cells reached by eight outflows for 30 minutes for only wild-type strain, mutant strain 1, and mutant strain 2 when subjected to light stimulation only.
Figure 7 is a graph showing the number of cells reaching eight outflows for 30 minutes of wild type strain, mutant strain 1 and mutant strain 2 for 100 mM bicarbonate concentration.
FIG. 8 is a graph showing the growth performance of wild type strain, mutant strain 1 and mutant strain 2 used in the present invention.
9 is a graph showing the photosynthetic efficiency of the wild type strain, mutant strain 1, and mutant strain 2 used in the invention.
10 is a graph showing the skewness of the wild type strain, the mutant strain 1 and the mutant strain 2 graph obtained in FIG.
FIG. 11 is a graph showing the correlation between the growth performance of the wild type strain, the mutant strain 1 and the mutant strain 2 of FIG. 8, and the distortion value of the graph of each strain of FIG.
12 is a graph showing the correlation between the photosynthetic efficiency of the wild type strain, the mutant strain 1 and the mutant strain 2 of FIG. 9, and the distortion value of the graph of each strain of FIG. 10.

이에 본 발명자들은 우수한 주광성 및 주화성을 보이는 미세조류 균주를 선별하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치 및 이를 이용한 미세조류 균주 선별방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have made extensive efforts to select microalgae strains having excellent daylighting and chemotaxis, and as a result, they have found a microarray for selecting microalgae strains according to the present invention and a method for selecting microalgae strains thereof, .

구체적으로 본 발명에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치는 Specifically, the microdevice for microbial strain selection according to the present invention comprises

미세조류 균주 유입부, 영양원 주입유로, 영양원 주입채널, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부를 포함하며;A microalgae strain inflow section, a nutrient source inflow channel, a nutrient source injection channel, a microalgae strain reaction section, a metering section, and a microalgae strain reaching section;

상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부는 플레이트 상에 순차적으로 연결되어 정렬하고; 및The microalgae strain inflow section, the microalgae strain reaction section, the metering section and the microalgae strain arrival section are sequentially connected and aligned on the plate; And

상기 영양원 주입유로는 상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부가 순차적으로 정렬한 상기 플레이트의 일측에 상기 영양원 주입채널을 사이에 두고 부착;Wherein the nutrient source injection channel is formed by attaching the nutrient source injection channel to one side of the microalgae strain inlet, the microalgae strain reaction unit, the metering unit and the microalgae strait arrival unit sequentially aligned.

하여 이루어진 것이다. .

본 발명에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치는 상기 영양원 주입유로에 탄소원 또는 질소원과 같은 영양원을 주입하고, 이를 상기 영양원 주입채널을 통해 미세조류 균주에 공급하여 영양원의 종류 및 농도에 따른 미세조류 균주의 성장성, 즉 주화성을 판단하는 것이 가능하다. 또한 빛이 조사되는 환경 아래에 상기 마이크로 장치를 통한 주화성을 측정하는 경우에는 주화성뿐 만 아니라 주광성의 측정도 가능하다. 또한 영양원 주입유로에 동일한 농도의 영양원을 주입하고 영양원 주입채널을 통과하여 미세조류 균주 반응부에 영양원을 공급하더라도 공급된 영양원의 농도는 영양원 주입채널에서 멀어질수록 낮아져 농도 구배에 따라 주화성에 대한 이끌림 현상을 보다 정밀하게 진행할 수 있다. 그러므로 농도 구배에 따른 미세조류 균주의 주화성 및 주화성에 따라 일정 시간 동안 도달한 세포 수를 계측부에서 측정하는 것이 가능하다. 또한 이렇게 주광성 및 주화성에 대한 반응성이 우수한 미세조류 균주는 미세조류 균주 도달부에서 선별할 수 있으며, 영양원의 농도에 따라 구분되는 구역에서 선별될 수 있고, 이를 위해 상기 미세조류 도달부는 복수개의 구분되는 구역(저장조)으로 이루어질 수 있다. The micro-algae microinfection apparatus according to the present invention is characterized in that a nutrient source such as a carbon source or a nitrogen source is injected into the nutrient source injection channel and supplied to the microalgae strain through the nutrient source injection channel, It is possible to judge the growth potential, that is, the chemotaxis. In addition, in the case of measuring the chemotaxis through the micro device under an environment in which light is irradiated, it is possible to measure not only the chemotaxis but also the photometric property. In addition, even if nutrient source is fed to the feeding channel of the nutrient source and the nutrient source is fed to the microalgae reaction unit through the feeding channel, the supplied nutrient source concentration becomes lower as the distance from the feeding channel increases. The drawing phenomenon can be performed more precisely. Therefore, it is possible to measure the number of cells reached for a certain period of time according to the chemotaxis and chemotaxis of the microalgae strains according to the concentration gradient. Also, the microalgae strains excellent in reactivity to the mainstream and chemotaxis can be selected from the microalgae strains reaching section, and can be selected from the zones classified according to the concentration of the nutrient source. To this end, (Storage tank).

한편, 상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부는 플레이트 상에 순차적으로 연결되어 정렬하는 것일 수 있다. 이때 상기 미세조류 균주 유입부와 미세조류 균주 반응부는 연결채널에 의해 연결될 수 있으며, 이를 통해 미세조류 균주가 미세조류 균주 반응부로 이동될 수 있다. 또한 바람직하게는 상기 미세조류 균주 유입부는 직경 4-10 mm 일 수 있다. 또한 상기 연결채널의 폭은 바람직하게는 0.1-16 mm 일 수 있다. 이렇게 미세조류 균주 반응부에서 배양된 미세조류는 계측부에 도달하여 그 주광성 또는 주화성에 따른 성장성을 계측한 후 미세조류 균주 도달부에 도달할 수 있다. 이때 상기 미세조류 균주 도달부에는 영양원의 농도 구배 및 주광성에 대한 반응성에 따라 도달된 순서에 따라 각 구역별(저장조)로 구분하여 선별될 수 있다. Meanwhile, the microalgae strains inlet, the microalgae strainer reactors, the measuring unit and the microalgae strainer reaching unit may be sequentially connected and aligned on a plate. At this time, the microalgae strain inlet and the microalgae strain reaction section can be connected by the connection channel, whereby the microalgae strains can be moved to the microalgae strain reaction section. Preferably, the microalgae strain inflow portion may have a diameter of 4 to 10 mm. Also, the width of the connection channel may preferably be 0.1-16 mm. The microalgae cultured in the microalgae strain reaction part can reach to the microalgae strains after reaching the metering part and measuring the growth ability according to their daylighting or chemotaxis. At this time, the microalgae strains can be sorted by each zone (storage tank) according to the order of arrival according to the concentration gradient of the nutrient source and reactivity to daylight.

상기 영양원 주입유로를 통하여 주입된 영양원은 상기 영양원 주입채널을 통과한 후 미세조류 균주 반응부로 이동하여 미세조류 균주에 영양원을 공급하는 것일 수 있다. 또한 상기 영양원은 미세조류 균주의 영양원으로 사용할 수 있는 것이라면 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 바람직하게는 탄소원 또는 질소원일 수 있다. 한편, 상기 영양원 주입유로의 폭은 바람직하게는 1-4 mm 일 수 있으며, 상기 영양원 주입채널의 폭은 바람직하게는 0.010-0.020 mm 일 수 있다. The nutrient source injected through the nutrient source injection channel may be passed through the nutrient source injection channel and then transferred to the microalgae strain reaction unit to supply the nutrient source to the microalgae strains. The nutrient source is not particularly limited as long as it can be used as a nutrient source of microalgae strains, but it may preferably be a carbon source or a nitrogen source. Meanwhile, the width of the nutrient source injection channel may be preferably 1-4 mm, and the width of the nutrient source injection channel may preferably be 0.010-0.020 mm.

또한 상기 영양원 주입채널은 복수개의 영양원 주입구(160)를 통하여 영양원을 미세조류 균주 반응부로 통과시키는 것일 수 있으며, 이렇게 복수개의 영양원 주입구를 통하여 영양원을 나누어 공급하게 되면 영양원 주입채널이 미세조류 균주 반응부에 부착된 부위 전체에 균일한 농도로 영양원을 공급하는 것이 가능하게 되어 바람직하다. 한편, 상기 영양원 주입구의 폭은 바람직하게는 0.01-0.05 mm 일 수 있다. In addition, the nutrient source injection channel may pass the nutrient source to the microalgae reaction unit through a plurality of nutrient inlet ports 160. When the nutrient source is divided and supplied through the plurality of the nutrient inlet ports, It is possible to supply the nutrient source at a uniform concentration over the whole area attached to the plant. On the other hand, the width of the nutrient inlet may be preferably 0.01-0.05 mm.

또한 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 바람직하게는 상기 미세조류 균주 반응부는 길이가 1-10 mm 이며, 폭은 0.1-1 mm 인 것일 수 있다. In addition, although there is no particular limitation, the microalgae strain reaction unit may preferably have a length of 1-10 mm and a width of 0.1-1 mm.

또한 상기 미세조류 균주 반응부는 상기 영양원 주입채널을 통해 공급된 영양원 또는 빛을 이용하여 미세조류 균주가 이동하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 마이크로 장치는 영양원 또는 빛에 민감하게 반응하여 성장하는 미세조류 균주를 선별하는 것이기 때문에, 주광성 또는 주화성이 우수한 미세조류 균주를 선별하는 것일 수 있다. 또한 본 발명에서 주광성은 빛에 반응하는 성질을 말하며, 주화성은 화학적 자극에 대해 반응하는 것으로서 화학적 영양원에 민감하게 반응하는 성질을 포함하는 용어일 수 있다. 또한 바람직하게는 상기 미세조류 균주 반응부는 상기 영양원 주입채널을 통해 공급된 영양원 또는 빛을 이용하여 미세조류 균주가 이동하면서 선호하는 화학물질 농도로 움직일 수 있다. In addition, the microalgae strain reaction unit may be a microalgae strain that uses a nutrient source or light supplied through the nutrient source injection channel. That is, since the microdevice according to the present invention is to select a microalgae strain that grows in response to a nutrient source or light, it may be a microalgae strain having excellent photostability or chemotaxis. Also, in the present invention, the main light property refers to a property of reacting with light, and the chemotactic property may be a term that includes a property of reacting to a chemical stimulus and sensitive to a chemical nutritional source. In addition, the microalgae strain reacting unit may move the microalgae strain to a preferred chemical concentration while using the nutrient source or light supplied through the nutrient source injection channel.

또한 상기 계측부는 폭이 0.05-0.2 mm 인 것이 바람직한데, 상기 계측부의 폭이 상기 수치범위에 해당하여야만 보다 정밀하고 정교하게 미세조류 균주의 성장성을 측정하는 것이 가능하다. 또한 상기 계측부의 길이는 바람직하게는 1-4 mm 일 수 있다. Also, it is preferable that the measuring unit has a width of 0.05-0.2 mm, and it is possible to measure the growth of the microalgae strains more precisely and precisely as long as the width of the measuring unit falls within the above-mentioned numerical range. In addition, the length of the measuring portion may be preferably 1-4 mm.

또한 상기 미세조류 균주 도달부는 직경이 1-2 mm 인 하나 또는 복수개의 저장조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 저장조에 상기 계측부를 통과한 미세조류 균주를 저장조에 저장하여 선별하는 것이 가능하다. 또한 상기 저장조에는 성장 순서에 따라 복수개의 저장조에 각 구역별로 나뉘어 미세조류 균주가 선별될 수 있다. In addition, the microalgae strains reaching portion preferably comprises one or a plurality of reservoirs having a diameter of 1-2 mm. The microalgae strains which have passed through the measuring unit can be stored in the storage tank and sorted. In addition, the microorganism strains can be selected in the storage tank by dividing the microorganism strains into a plurality of storage tanks according to the growth order.

한편, 본 발명은 기존의 생화학적 분석 등에 의한 균주 선별방법보다 용이하게 광반응성과 동시에 화합물에 대한 반응특성이 특이한 광합성 단세포 생물체의 돌연변이 균주를 마이크로 장치 내에서 일정시간 동안 미세조류 균주 도달부에 도달한 세포의 수를 히스토그램의 정점 분석, 그래프의 왜곡도 분석, 도달된 세포의 수 등의 통계적인 분석을 통해 선별이 가능하다. In addition, the present invention provides a mutant strain of a photosynthetic single-celled organism, which is more easily reacted with a photoreactive substance than a conventional method for selecting a strain by biochemical analysis, The number of cells can be selected by statistical analysis such as peak histogram analysis, graph distortion analysis, and number of cells reached.

특히, 모니터링이 우수한 마이크로 장치를 통해, 광학현미경 위에서 빛에 의해 반응하는 균주를 미시적 관점에서, 개별 세포 단위에서 분석이 가능할 뿐만 아니라 균주 군집에 대한 통계적 분석을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있으나, 광학현미경 위에서의 모니터링만을 제한하는 것은 아니다.Particularly, it is possible to analyze the strains reacting with light on an optical microscope from a microscopic viewpoint, an individual cell unit, and also to perform a statistical analysis on a strain cluster easily through a micro apparatus having excellent monitoring, But is not limited to monitoring on an optical microscope.

또한, 본원발명은 광합성 단세포 생물체의 개체별 광반응성과 탄소원에 대한 화학적 반응성에 대한 통계적 분석법에 의해 얻은 각종 지표 (히스토그램의 정점, 도달 세포 수, 그래프의 왜곡도 분석 등)들이 주광성과 주화성에 의한 광반응성, 광민감성 및 화합물에 대한 반응특성의 정도를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 돌연변이에 의해 발생하는 클로로필 등 광합성과 관련된 기구 및 인자에 영향이 있을 경우, 이를 광반응성 등의 물리적 측정 및 분석을 통해 보다 용이하게 그 변화를 탐색하고 더 나아가 광합성 및 광전환 효율이 우수한 균주를 효과적으로 선별하는데 기여가 가능하다. In addition, the present invention is based on the finding that various indicators (histogram peak, number of reaching cells, analysis of distortion of the graph, etc.) obtained by statistical analysis of the photoreactivity of individual photosynthetic single-celled organisms and chemical reactivity to carbon sources, And photosensitivity to compounds, as well as the effects of chlorophyll-related mechanisms and factors on photosynthetic activity, such as chlorophyll, caused by mutation, It is possible to more easily search for the change and to contribute to the effective selection of strains having excellent photosynthesis and light conversion efficiency.

또한, 돌연변이 균주의 성장성 분석을 포함한 측정법을 이용하여 돌연변이 균주의 이산화탄소 흡수 능력이 우수한 균주를 선별함에 있어 주광성과 주화성 간의 상관관계를 증명하고, 이를 통해 광합성 효율과 성장성이 우수한 균주를 고속으로 선별하는 데 기여가 가능하다.
In addition, by using the measurement method including the analysis of the growth of the mutant strain, the correlation between the photostability and the chemotaxis in the selection of the strain having the excellent ability to absorb carbon dioxide of the mutant strain was proved. It is possible to contribute to

본 발명의 또 다른 특징에 따른 미세조류 균주의 선별방법은 상기 마이크로 장치를 이용하는 것이다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of selecting microalgae strains using the microarray.

구체적으로는 상기 마이크로 장치를 이용하는 것으로서,Specifically, the micro device is used,

1) 미세조류 균주 유입부에 미세조류 균주를 유입시키고, 영양원 주입부에 영양원을 주입하여 미세조류 균주 반응부에서 미세조류 균주를 미세조류 균주 도달부 방향으로 이동시키는 단계; 및1) introducing a microalgae strain into a microalgae strain inlet and injecting a nutrient source into a nutrient source inlet to cause microalgae strains to migrate toward the microalgae strains; And

2) 계측부에 도달된 미세조류 균주를 계측부에서 계측한 후, 미세조류 균주 도달부에서 선별하는 단계;2) measuring the microalgae strains reached at the metering section at the metering section, then selecting at the microalgal strain reaching section;

를 포함한다.
.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example

<< 실시예Example 1: 다양한  1: Various 광민감성Light sensitive 및 화합물에 대한 반응특성을 갖는 돌연변이 균주의 제조> &Lt; / RTI &gt; and preparation of mutant strains with reaction characteristics to compounds &

본 실시예에서 사용된 균주는 Chlamydomonas renihardtii로 돌연변이 균주를 제작하기 위해 이용한 야생형(wild type strain)는 CC125이고, 이 야생형 균주로부터 기존에 Chlamydomonas reinhardtii의 형질전환법으로 통상적으로 사용되는 전기천공법(electroporation)을 이용한 형질전환을 통해 돌연변이 균주를 확보하고, 다양한 돌연변이 균주들을 대상으로 마이크로 장치 내에서의 주광성에 의한 광반응성과, 주화성에 의한 탄소원 농도에 따른 화합물에 대한 반응특성 분석을 진행하였다. The strain used in this example was Chlamydomonas renihardtii, and the wild type strain used for the production of the mutant strain was CC125. From this wild type strain, electroporation (Chlamydomonas reinhardtii) ), And mutagenic strains were obtained. Various mutant strains were analyzed for photoreactivity due to photostability in a microdevice and reaction characteristics for compounds according to carbon source concentration by chemotaxis.

본 실험에 사용된 배지는 TAP-C 배지이고, 이들의 구성성분은 하기 표 1에 나타내었다.The medium used in this experiment is TAP-C medium, and the constituents thereof are shown in Table 1 below.

Figure 112015110042930-pat00001
Figure 112015110042930-pat00001

<< 실시예Example 2: 미세조류 배양 및 주광성/주화성 기반 선별 마이크로 장치 제작> 2: Cultivation of microalgae and production of selective microdevices based on daylighting / chemotaxis>

클라미도모나스 레인하디티(Chlamydomonas reinhardtii) 야생형균주 (CC125)와 돌연변이 균주를 TAP agar 배지에서 종배양 (seed culture)단계로 TAP-C 액체배지에 40 μmol photon m?² s?¹ 세기의 24 시간 지속적인 광조건 및 23 ℃ 온도조건에서 2 일간 배양하였다. 이는 탄소원에 대한 화학적 반응성을 높이고 효율적으로 일정하게 조절하기 위한 적응 과정이다. 2 일간 배양한 후, 대수증식기(exponential phage) 단계에 접어들면, 일정 세포농도(7.5×104 cells ml)로 희석하여 암실조건에서 30 분간 동안 보관하였다. 이는 빛에 대한 세포의 광반응성 및 광민감성을 효율적으로 일정하게 조절하기 위한 적응 과정이다. The Chlamydomonas reinhardtii wild-type strain (CC125) and the mutant strain were cultured in TAP agar medium in a TAP-C liquid medium for 24 hours at 40 μmol photon m? Lt; 0 &gt; C for 2 days. This is an adaptation process for increasing the chemical reactivity to the carbon source and for controlling it efficiently and constantly. The cells were cultured for 2 days and then diluted to a certain cell concentration (7.5 × 10 4 cells ml- 1 ) at the exponential phage stage and stored in a dark room for 30 minutes. This is an adaptive process for efficiently and constantly controlling the photoreactivity and photosensitivity of cells to light.

본 발명에 사용되는 마이크로 장치는 실리콘 기판에 음성감광제 SU-8 50을 회전도포한 후, 디자인된 마스크를 덮고 자외선노광기를 이용하여 자외선에 노출시켜 포토리소그래피(photo-lithography)를 통해 제작되었으며, 고분자 PDMS (Polydimethylsiloxane)와 경화제를 10:1의 비율로 혼합하여 포토리소그래피로 제작된 SU-8 몰드위에 제작하였다. 완성된 PDMS 마이크로 장치는 플라즈마 처리를 통해 슬라이드 글라스와 결합시켰다. 이후, 마이크로 장치 내에 안정적이고 일정한 탄소원 농도 구배를 형성하기 위하여, 60 ℃의 2 %의 액체 아가로오스(agarose)를 마이크로 채널부에 주입하여 고체화 시킨다. 마이크로 장치 내 탄소원 농도구배를 위하여 100 mM 탄산수소염(bicarbonate)를 넣고, 6 시간 동안 일정한 농도구배가 형성되도록 한다. The microdevice used in the present invention was manufactured by spin-coating a negative photoresist SU-850 on a silicon substrate, covering the designed mask and exposing it to ultraviolet rays using an ultraviolet ray exposer to perform photo-lithography, Polydimethylsiloxane (PDMS) and a curing agent were mixed at a ratio of 10: 1 and formed on a SU-8 mold manufactured by photolithography. The completed PDMS microdevice was coupled with a slide glass through plasma treatment. Subsequently, 2% liquid agarose at 60 ° C is injected into the microchannel portion and solidified to form a stable and constant carbon source concentration gradient in the microdevice. For carbon source concentration gradients in the microdevice, add 100 mM bicarbonate and allow a constant concentration gradient to form for 6 hours.

이후, 암실조건에서 30 분 동안 보관한 세포를 하기 도 1의 입구(In let) 부분에 40 μl 넣고, 출구(Out let) 부분에 40 μl TAP-C 배지를 넣어 30 분간 입구 부분에 광원을 조사하고, 30 분 후 광학현미경 위에서 8 개 도달부(outlet)의 도달한 세포의 수를 관찰하였다.
Then, 40 [mu] l of the cells stored in the dark room for 30 minutes were added to the Inlet portion of Fig. 1, and 40 [mu] l of TAP-C medium was placed in the Out let portion. And the number of cells reached at 8 outlets on an optical microscope after 30 minutes was observed.

<< 실시예Example 3 마이크로 장치 내  3 In the micro device 형광인자를Fluorescence Factor 이용한 일정하고 지속적인  Constant and consistent use 농도구배Concentration gradient 확인>  Check>

하기 도 4에서 보는 바와 같이 마이크로 장치 내 탄소원의 농도구배가 일정하고 지속으로 유지되는지 확인하기 위하여, 탄산수소염(bicarbonate)와 분자량이 비슷한 형광물질을 이용하여 마이크로 장치 내에서 시간에 따른 8 개의 도달부에 형광 세기를 측정하였다. 그 결과, 형광물질을 넣은 지 6 시간까지는 8 개의 모든 도달부에 형광물질이 확산 되지 못하여 형광의 세기가 증가하는 것을 알 수 있다. 6 시간 이후에는 8 번째 도달부에도 형광물질이 도달하고, 각 도달부의 형광의 세기가 일정하게 지속 되는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 12 시간이 지나도 마이크로 장치 내에서 탄소원의 농도 구배가 일정하게 유지되기 때문에 빛에 의한 광반응 뿐만 아니라, 탄소원의 농도 구배에 따른 화합물에 대한 반응특성 분석이 가능함을 입증한다.
As shown in FIG. 4, in order to confirm whether the concentration gradient of the carbon source in the micro device is maintained constantly, a fluorescent material having a molecular weight similar to that of bicarbonate is used, And the fluorescence intensity was measured. As a result, the fluorescence intensities were increased due to the fact that the fluorescent material did not diffuse to all the eight reaching portions until the fluorescent material was added for 6 hours. After 6 hours, the fluorescent material reaches the eighth reaching part, and the fluorescence intensity of each reaching part is constantly maintained. These results demonstrate that it is possible to analyze the reaction characteristics of the compounds according to the concentration gradient of the carbon source as well as the light reaction by the light because the concentration gradient of the carbon source in the micro device is maintained constant after 12 hours.

<< 실시예Example 4: 마이크로 장치 내  4: In micro device 탄소원Carbon source 농도에 따른  Depending on concentration 광반응Photoreaction 및 화합물에 대한 반응특성 분석> And reaction characteristics of compounds>

하기 도 5에서 보는 바와 같이, 마이크로 장치 내에서 효율적인 선별을 위한 탄소원 농도 구배 조건을 정하기 위하여 야생형 균주를 대상으로 탄산수소염(bicarbonate)의 초기 농도를 다르게 하여 분석하였다. 초기 탄산수소염의 농도는 0, 30, 50, 100, 200 mM을 사용하였고, 0 mM은 빛 자극 만에 의한 세포의 이동을 나타낸다. 그 결과, 빛 자극만 주어진 경우에는 8 개의 도달부에 거의 동일한 수의 세포가 도달하였고, 30, 50, 100 mM의 농도로 증가할수록, 마이크로 장치 내 탄소원의 농도 구배에 의하여 특정 도달부에 세포가 많이 도달하는 결과를 확인하였다. 또, 200 mM의 높은 농도의 탄소원을 사용한 경우에는 탄소원의 확산에 의해 농도가 낮은 6, 7, 8 번의 도달부에 대부분의 세포가 있음을 확인하였다. 이를 토대로 대조군인 야생형 균주와 돌연변이 균주의 광반응 및 화합물에 대한 반응특성을 비교하기 위하여 이상적인 정규분포의 히스토그램에 가까운 100 mM의 탄소원 농도를 기준으로 사용한다.
As shown in FIG. 5, in order to determine carbon source concentration gradient conditions for efficient selection in a microdevice, initial concentrations of bicarbonate were varied in wild type strains. The initial concentrations of bicarbonate were 0, 30, 50, 100, and 200 mM, and 0 mM indicates cell migration by light stimulation alone. As a result, when the light stimulus was given, almost the same number of cells reached 8 reaching sites, and as the concentration increased to 30, 50, and 100 mM, the concentration of the carbon source in the micro- We confirmed the results that reached a lot. In addition, it was confirmed that most of the cells were present at the 6, 7, and 8 times of the low concentration when the carbon source having a high concentration of 200 mM was used. On the basis of this, in order to compare the response characteristics of the wild type strain and the mutant strain to the photoreaction and the compound, the concentration of 100 mM of carbon source close to the histogram of the ideal normal distribution is used as a reference.

<< 실시예Example 5: 빛 자극 만에 의한 균주별  5: Strain by light stimulus only 광반응Photoreaction  And 광민감성Light sensitive 분석> Analysis>

하기 도 6에서 보는 바와 같이, 빛 자극만 준 경우, 일정시간(30 분) 동안 이동하여 8 개의 도달부에 거의 동일한 세포 수가 있음을 확인하였다. 이는 대조군인 야생형 균주뿐 만 아니라, 돌연변이 균주 1과 돌연변이 균주 2 역시 같은 결과를 나타낸다. 빛 자극만 주어진 경우, 각 균주별 차이는 도달한 총 세포 수 차이가 있음을 확인하였다. 광반응성 및 광민감성이 우수한 돌연변이 균주 1은 대조군 보다 일정시간 동안 이동하여 도달한 세포의 수가 많고, 광반응성 및 광민감성이 낮은 돌연변이 균주 2는 대조군 보다 일정시간 동안 이동하여 도달한 세포의 수가 적음을 확인하였다.
As shown in FIG. 6, when the light stimulus was applied, it was found that the number of cells was almost equal to that of the eight reaching regions by moving for a predetermined time (30 minutes). Not only the wild type strain as a control but also the mutant strain 1 and the mutant strain 2 show the same result. When only light stimulation was given, the differences in each strain were confirmed to be the total number of cells reached. The mutant strain 1 with excellent photoreactivity and photosensitivity showed a larger number of cells than that of the control group by moving for a certain period of time, and the mutant strain 2 with low photoreactivity and photosensitivity showed a smaller number of cells than the control group Respectively.

<< 실시예Example 6: 빛 자극 및 화학적 자극에 의한  6: By light and chemical stimulation 광반응Photoreaction 및 화합물에 대한 반응특성 분석> And reaction characteristics of compounds>

빛에 의한 주광성과 동시에 탄소원 농도 구배에 의한 화합물에 대한 반응특성 분석을 위하여 초기농도 100 mM 농도의 탄산수소염(bicarbonate)으로 탄소원의 농도 구배를 형성하였다. 이후, 대조군인 야생형 균주, 돌연변이 균주 1, 그리고 돌연변이 균주 2에 대하여 마이크로 장치에 넣고, 일정시간(30 분) 동안 입구 부분에 광원을 조사하여 30 분 뒤 8 개의 도달부에 도달한 세포의 수를 분석하였다. 그 결과, 돌연변이 균주 1은 대조군인 야생형 균주와 비교하여 탄소원의 농도가 높은 2, 3 번 도달부에 도달한 세포의 수가 많은 결과를 확인하였다. 또한, 일정 시간 동안 도달한 총 세포의 수도 대조군에 비하여 많음을 확인하였다. 이를 토대로 도달부의 도달한 세포의 수로 나타낸 히스토그램이 대조군에 비하여 왼쪽으로 치우쳐 있음을 확인하였다. 반면, 돌연변이 균주 2의 경우에는 대조군인 야생형 균주와 비교하여 탄소원의 농도가 낮은 6, 7, 8 번 도달부에 도달한 세포의 수가 많았고, 일정시간 동안 도달한 총 세포의 수는 적었다. 이를 토대로 도달한 세포의 수로 나타낸 히스토그램이 대조군에 비하여 오른쪽으로 치우쳐 있음을 확인하였다.
In order to analyze the reaction characteristics of the compound by light source and simultaneous carbon source concentration gradient, a concentration gradient of carbon source was formed with bicarbonate at an initial concentration of 100 mM. Then, the wild type strain, the mutant strain 1, and the mutant strain 2 of the control group were placed in a microdevice and the light source was irradiated to the entrance portion for a predetermined time (30 minutes), and the number of cells reaching 8 reaching after 30 minutes Respectively. As a result, the mutant strain 1 was found to have a large number of cells reaching the second and third reaching parts having a higher carbon source concentration than the wild type strain as a control group. In addition, the number of total cells reached for a certain period of time was confirmed to be larger than that of the control group. Based on this, it was confirmed that the histogram represented by the number of cells reached by the reaching region was biased to the left as compared with the control group. On the other hand, in the case of the mutant strain 2, the number of the cells reaching the 6, 7, 8 reaching the lower carbon source concentration was larger than that of the wild type strain, which was the control group, and the number of total cells reached in a certain time was smaller. Based on this, it was confirmed that the histogram indicated by the number of cells reached was biased to the right as compared with the control group.

<< 실시예Example 7: 야생형 및 돌연변이 균주의 성장성, 광합성 효율, 왜곡도 (skewness) 분석> 7: Analysis of growth, photosynthetic efficiency, and skewness of wild type and mutant strains>

빛에 의한 주광성과 탄소원 농도 구배에 의한 주화성을 통해 광합성 효율과 성장성이 우수한 균주를 선별하기 위해 사용된 대조군인 야생형 균주와 돌연변이 균주 1, 2에 대하여 각각 성장성, 광합성 효율 그리고 마이크로 장치를 통해 얻은 결과를 토대로 얻은 왜곡도 분석을 실시하였다. The wild type and mutant strains 1 and 2, which were used to select strains with excellent photosynthetic efficiency and growth potential, were evaluated for their growth potential, photosynthetic efficiency, The results of the analysis were also analyzed.

우선, 하기 도 8에서 보는 바와 같이, 각 균주의 성장성을 분석하였다. 성장성 분석을 위하여 초기 접종 농도는 흡광도법을 이용하여 800 nm의 파장의 빛에서 0.1의 값을 갖는 농도로 TAP-C 배지에 각각 접종하여 6 일간 배양하였고, 최대 농도와 최소 농도의 차이를 이용하여 성장성을 나타내었다. 그 결과, 대조군인 야생형 균주를 기준으로 돌연변이 균주 1은 약 2 배 이상의 성장성을 나타내었고, 돌연변이 균주 2는 0.5 배의 성장성을 나타내었다.First, as shown in FIG. 8, growth characteristics of each strain were analyzed. For growth analysis, initial inoculation concentrations were inoculated into TAP-C medium at a concentration of 0.1 at 800 nm wavelength using the absorbance method, and cultured for 6 days. Using the difference between the maximum and minimum concentrations, Growth potential. As a result, based on the wild type strain as the control group, the mutant strain 1 showed about 2 times or more growth potential and the mutant strain 2 showed 0.5 times the growth ability.

다음으로 광합성 효율을 나타내기 위하여 세포 내 광계의 효율을 측정하였다. 광계 효율이 높을수록 광합성 효율이 높고, 광계 효율이 낮을수록 광합성 효율이 낮음을 의미한다. 하기 도 9에서 보는 바와 같이, 대조군에 비하여 돌연변이 균주 1은 광합성 효율이 높고, 돌연변이 균주 2는 광합성 효율이 낮음을 확인하였다. Next, the efficiency of intracellular photosystem was measured to show photosynthetic efficiency. Higher photosystem efficiency means higher photosynthetic efficiency, and lower photosystem efficiency means less photosynthetic efficiency. As shown in FIG. 9, mutant strain 1 had higher photosynthetic efficiency and mutant strain 2 had lower photosynthetic efficiency than the control group.

상기 도 8과, 도 9에서 얻은 균주의 성장성과 광합성 효율과의 상관관계 분석을 위하여 상기 도 7에서 얻은 히스토그램에서 그래프의 왜곡도를 분석하였다. 빛에 대한 광반응성 및 광민감성과, 탄소원 농도 구배에 의한 화합물에 대한 반응특성이 우수한 균주는 히스토그램이 왼쪽으로 치우쳐 그래프의 왜곡도가 양의 값을 갖고, 반대로 주광성과 주화성이 낮은 균주의 경우에는 히스토그램이 오른쪽으로 치우쳐 그래프의 왜곡도가 음의 값을 가진다. 즉, 대조군은 정규분포에 근접하여 왜곡도가 0에 가깝고, 돌연변이 균주 1의 히스토그램의 경우에는 히스토그램이 왼쪽으로 치우쳐져 양의 값의 왜곡도를 가진다. 반면, 돌연변이 균주 2에 경우에는 히스토그램이 오른쪽으로 치우쳐져 음의 왜곡도를 갖는다.
In order to analyze the correlation between growth and photosynthetic efficiency of the strain obtained in FIG. 8 and FIG. 9, the degree of distortion of the graph was analyzed in the histogram obtained in FIG. The strains with excellent photoreactivity and photosensitivity to light and reaction characteristics to compounds due to carbon source concentration gradients have a positive histogram distortion value and a low degree of diurnal and chemotaxis. The histogram is shifted to the right, and the degree of distortion of the graph has a negative value. In other words, the control group is close to the normal distribution and the distortion degree is close to zero. In the case of the histogram of the mutant strain 1, the histogram is biased to the left and has a positive value distortion. On the other hand, in the case of the mutant strain 2, the histogram is biased to the right and has negative distortion.

<< 실시예Example 8: 성장성 및 광합성 효율과 주광성/주화성 지표와의 상관관계 분석> 8: Analysis of correlation between growth and photosynthesis efficiency and daylight /

본원에서 발명된 마이크로 장치를 토대로 주광성과 동시에 주화성 분석을 통해 얻은 지표와 균주의 성장성 및 광합성 효율 간의 상관관계 분석을 실시하였다.Based on the microdevice invented in this study, correlation between growth and photosynthetic efficiency of the indicator and the growth and photosynthetic efficiency of the microorganism were investigated.

우선, 하기 도 11에서 보는 바와 같이 주광성/주화성 지표로 상기 도 10에서 나타낸 값과, 하기 도 8에 나타난 균주의 성장성과의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 상관 지수 R2 = 0.95의 높은 상관관계를 나타내고, 이는 주광성 및 주화성에 대한 반응성이 우수한 균주일수록 균주의 성장성이 높음을 나타낸다. First, as shown in FIG. 11, the correlation between the value shown in FIG. 10 and the growth performance of the strain shown in FIG. As a result of the analysis, the correlation index R 2 = 0.95 shows a high correlation, indicating that the strain having excellent reactivity to daylight and chemotaxis has a high growth potential of the strain.

다음으로, 하기 도 12에서 보는 바와 같이 주광성/주화성 지표인 왜곡도와 하기 도 9에 나타난 균주의 광합성 효율 간의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 상관 지수 R2 = 0.985의 높은 상관관계를 나타냈다. 이는 주광성 및 주화성에 대한 반응성이 우수한 균주일수록 균주의 광합성 효율이 높음을 나타낸다.Next, as shown in FIG. 12, the correlation between the disturbance of the photostability index and the photosynthetic efficiency of the strain shown in FIG. 9 was analyzed. As a result of the analysis, correlation coefficient R 2 = 0.985 showed a high correlation. This indicates that the photosynthetic efficiency of the strain is higher as the strain having excellent reactivity to daylight and chemotaxis.

즉, 하기 도 11, 12에 결과 본원에서 발명한 마이크로 장치와 선별법에 의하여 손쉽게 균주의 성장성 및 광합성 효율이 우수한 균주를 선별 가능함을 확인하였다.
In other words, in FIGS. 11 and 12, it was confirmed that strains having excellent growth and photosynthetic efficiency of strains can be easily selected by the microdevice and selection method of the present invention.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is natural.

100. 미세조류 균주 유입부
110. 영양원 주입유로
120. 영양원 주입채널
130. 미세조류 균주 반응부
140. 계측부
150. 미세조류 균주 도달부
160. 영양원 주입구
100. Microalgae strain inflow section
110. Nutrient Infusion Oil
120. Nutrient injection channel
130. Microalgae strain reaction unit
140. Measurement Section
150. Microalgae strains reaching portion
160. Nutrient inlet

Claims (10)

미세조류 균주 유입부, 영양원 주입유로, 영양원 주입채널, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부를 포함하며;
상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부는 플레이트 상에 순차적으로 연결되어 정렬하고; 및
상기 영양원 주입유로는 상기 미세조류 균주 유입부, 미세조류 균주 반응부, 계측부 및 미세조류 균주 도달부가 순차적으로 정렬한 상기 플레이트의 일측에 상기 영양원 주입채널을 사이에 두고 부착;
하여 이루어진 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
A microalgae strain inflow section, a nutrient source inflow channel, a nutrient source injection channel, a microalgae strain reaction section, a metering section, and a microalgae strain reaching section;
The microalgae strain inflow section, the microalgae strain reaction section, the metering section and the microalgae strain arrival section are sequentially connected and aligned on the plate; And
Wherein the nutrient source injection channel is formed by attaching the nutrient source injection channel to one side of the microalgae strain inlet, the microalgae strain reaction unit, the metering unit and the microalgae strait arrival unit sequentially aligned.
A micro-algae strain selecting micro-apparatus.
제1항에 있어서,
상기 영양원 주입유로를 통하여 주입된 영양원은 상기 영양원 주입채널을 통과한 후 미세조류 균주 반응부로 이동하여 미세조류 균주에 영양원을 공급하는 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the nutrient source injected through the nutrient source injection channel passes through the nutrient source injection channel and then moves to the microalgae strain reaction unit to supply a nutrient source to the microalgae strain.
제2항에 있어서,
상기 영양원 주입채널은 복수개의 영양원 주입구를 통하여 영양원을 미세조류 균주 반응부로 통과시키는 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the nutrient source injection channel passes a nutrient source through a plurality of nutrient inlet ports to a microalgae strain reaction unit.
제1항에 있어서,
상기 미세조류 균주 유입부는 직경 4-10 mm 으로 이루어지며, 미세조류 균주 반응부와 연결된 연결채널을 통해 미세조류 균주 반응부로 미세조류 균주를 공급하는 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the microalgae strains have a diameter of 4 to 10 mm and feed microalgae strains to the microalgae strains through a connection channel connected to the microalgae strains reacting unit.
제1항에 있어서,
상기 미세조류 균주 반응부는 길이가 1-10 mm 이며, 폭은 0.1-1 mm 인 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the microalgae strain reaction unit has a length of 1-10 mm and a width of 0.1-1 mm.
제1항에 있어서,
상기 미세조류 균주 반응부는 상기 영양원 주입채널을 통해 공급된 영양원 또는 빛을 이용하여 하여 미세조류 균주가 미세조류 균주 도달부로 이동하는 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the microalgae strains react to the microalgae strains using a nutrient source or light supplied through the nutrient source injection channel to the microalgae strains.
제1항에 있어서,
상기 계측부는 폭이 0.05-0.2 mm 인 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the measuring unit has a width of 0.05-0.2 mm.
제1항에 있어서,
상기 미세조류 균주 도달부는 직경이 1-2 mm 인 하나 또는 복수개의 저장조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the microalgae strains reaching portion comprises one or a plurality of reservoirs having a diameter of 1-2 mm.
제1항에 따른 미세조류 균주 선별용 마이크로 장치를 이용하는 미세조류 균주 선별방법.
A method for selecting microalgae strains using a microarray for sorting microalgae strains according to claim 1.
제9항에 있어서,
상기 미세조류 균주 선별방법은 상기 제1항에 따른 마이크로 장치를 이용하는 것으로서,
1) 미세조류 균주 유입부에 미세조류 균주를 유입시키고, 영양원 주입부에 영양원을 주입하여 미세조류 균주 반응부에서 미세조류 균주를 미세조류 균주 도달부 방향으로 이동시키는 단계; 및
2) 계측부에 도달된 미세조류 균주를 계측부에서 계측한 후, 미세조류 균주 도달부에서 선별하는 단계;
를 포함하는 미세조류 균주 선별방법.

10. The method of claim 9,
The method for selecting microalgae strains uses the microarray according to claim 1,
1) introducing a microalgae strain into a microalgae strain inlet and injecting a nutrient source into a nutrient source inlet to cause microalgae strains to migrate toward the microalgae strains; And
2) measuring the microalgae strains reached at the metering section at the metering section, then selecting at the microalgal strain reaching section;
Wherein the microbial strain is selected from the group consisting of:

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