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과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) update

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수록정보
수록범위 : 1권0호(1976)~44권2호(2019) |수록논문 수 : 372
과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총)
44권2호(2019년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1새우난초류 꽃 기관 내 차등 발현 유전자들의 분석 및 발굴

저자 : 최미선 ( Mi-sun Choi ) , 황성수 ( Sung-soo Whang ) , 구자춘 ( Ja-choon Koo )

발행기관 : 전북대학교 과학교육연구소 간행물 : 과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) 44권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 95-103 (9 pages)

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한라새우난은 한국에 자생하는 Calanthe 속의 난초이다. 한라새우난은 화색, 화형, 향기 등 독특한 꽃 관련 형질로 인해 상업적으로도 중요한 난초로 주목을 받아왔다. 특히 한라새우란의 꽃 기관은 자색의 꽃잎과 꽃받침, 노란색 설판을 가지고 있어 동일한 유전적 배경하에 각 기관의 색을 조절하는 유전자 발굴에 이상적인 샘플이라 할 수 있겠다. 따라서 꽃 발달이나 화색 조절에 관련된 유전자를 differential display기법을 이용하여 분석하였다. 총 42개의 유전자가 차등발현되는 것을 발굴하였고 이중 31개의 유전자가 최종적으로 각 기관마다 차등 발현되는 것을 확인 하였다. 이 유전자들을 분석한 결과 calmodulin, annextin과 GTPase SAR1 등 신호전달에 관련된 것으로 보이는 유전자들과 안토시아닌 생합성과 관련 있는 것으로 알려져 화색과 관련될 것으로 예상되는 Flavonoid 3'-hydroxylase, MYB1을 발견하였고, 꽃잎발달 과정에 관련되었다고 알려진 MYR-related protein, 식물의 성숙과 노화에 관련된 호르몬인 에틸렌의 생합성 초기 단계에 관여하는 S-adenosylmethionine synthase와 대표적인 식물의 생장호르몬으로 알려진 옥신 family중 하나인 IAA1, 그리고 꽃의 향기와 관련될 것으로 예상되는 4-coumarate-CoA ligase등의 유전자를 확인하였다. 본 연구는 우리나라 자생종인 한라새우난에 대한 첫 분자적 접근의 연구라는 점과 더 나아가 각 조직별로 비교하여 차등발현되는 유전자를 선별하였다는 데 그 의미를 갖는다. 또한 같은 꽃 기관을 사용하여서 종간 유전자 차이를 배제 할 수 있어, 한라새우난의 화형과 화색에 관한 유전자 기능연구에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.


Calanthe bicolor is a species of the genus Calanthe native to Korea. C. bicolor flower contains valuable floral traits including unique flower colors, morphologies and scents, thus it has been regarded as one of the most important commercial orchid in floricultural industry. C. bicolor is a natural hybrid orchid between C. bicolor Lindl and C. striata Ohwi, which is generally found in the southern island of Korea. Since flower of C. bicolor bears bicolored perianth organs including reddish brown sepals and petals and yellow lip, the each floral organ was dissected and subjected to gene expression analysis by differential display RT-PCR (DDRT-PCR) to understand the molecular mechanisms underlying floral development associated with floral color and morphology. A total of 42 gene were amplified by DD-RTPCR. Of these, 31 of the 42 genes were found to be differentially expressed in each floral tissue. Moreover, the sequence analysis indicated that the expression patterns of a subset of genes encoding proteins presumably involved in anthocyanin biosynthetic genes, signal transduction, metabolic pathways and hormonal signaling were differed among floral organs. This suggests that the isolated genes might have unique roles in floral development of each floral tissues. The data presented here may improve our understanding of the mechanisms underlying floral development and contribute to improve orchid biotechnology as gene sources.

2식물병원성 Rhodococcus의 분자유전학적 특성

저자 : 김훈민 ( Hoon-min Kim ) , 구자춘 ( Ja-choon Koo )

발행기관 : 전북대학교 과학교육연구소 간행물 : 과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) 44권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 105-112 (8 pages)

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박테리아에 의한 식물의 병 유발은 다양한 기작에 의해 발생할 수 있고, 이를 이해하는 것은 식물의 생산성 향상에도 결정적인 단서가 될 수 있다. 많은 박테리아는 다른 박테리아와 유전자를 받아들이거나 제공하면서 유전적 다양성을 조절한다. 이와 같이 한 박테리아에서 다른 박테리아로의 유전자 전달을 수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer, HGT)이라 부른다. Rhodococcus 속의 박테리아는 그람 양성균으로 다양한 생태 환경에서 서식한다. 특히 식물과 관련된 Rhodococcus 속의 박테리아는 일반적으로 많은 종의 식물과 유익한 공생 관계를 형성하지만, 진화 과정 중 HGT에 의해 병원성에 관련된 특정 유전자를 획득하게 되면 식물 병원성 박테리아로 전이가 된다. 이들의 감염에 의한 병 증상은 다수의 가지 증식, 정단우성의 파괴, 뿌리발달의 저해 등으로 식물의 생산성에 큰 피해를 유발한다. 최근, 다수의 Rhodococcus 속 박테리아의 유전체 서열이 결정되고 식물병원성과의 연관성이 밝혀지면서 이들의 병 유발에 대한 다양한 정보가 보고되고 있다. 본 논문에서는 Rhodococcus 속 박테리아의 병 유발 기작에 관한 연구 결과를 분자유적학과 병리학적 측면에서 정리하여 보았다.


Understanding how bacteria induce the plant disease is crucial for developing crop protection from the challenge of phytopathogenic bacteria. A variety of bacteria species regulate the genetic diversity by exchanging the genes or DNA to other closely related bacteria. The gene transfer from one bacterium to another is called horizontal gene transfer (HGT). Bacteria in the genus Rhodococcus are Gram-positive bacteria that live in a variety of ecological environments. In particular, the plant-associated the genus Rhodococcus are generally form a beneficial symbiotic relationship with many species of plants. However, when the bacteria acquire the specific genes-related to pathogenicity during the evolution, they are changed into phyto-pathogenic bacteria. The disease symptoms caused by infections of this bacteria include the reduced plant productivity due to the proliferation of many branches, destruction of apical dominance, and inhibition of root development. Recently, genome sequences of many Rhodococcus species including virulent and non-virulent strains have been determined. Comparison of their gene structure in association with phytopathogenicity revealed the molecular clues to understand the disease development. In this paper, we reviewed the literatures regarding to molecular genetics and pathogenesis of the Rhodococcus sp.

3우리는 미세먼지를 얼마나 마실까?

저자 : 위지은 ( Jieun Wie )

발행기관 : 전북대학교 과학교육연구소 간행물 : 과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) 44권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 113-120 (8 pages)

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미세먼지가 건강에 해롭다는 것이 알려지면서 틈틈이 미세먼지 농도를 확인한다. 그런데 외부의 먼지 농도보다는 실제로 우리가 호흡하는 먼지가 더 중요할 것 같았다. 먼지가 폐 속으로 침투하면서 건강 문제를 일으키기 때문이다. 그러나 실제 호흡하는 미세먼지에 대한 정보는 찾기 어려웠다. 따라서 이 연구는 하루 중 얼마나 미세먼지를 마실까라는 의문으로 시작했다. 우리는 중학생 삶속에서 하루 동안 마시는 미세먼지 질량을 Daily Inhaled Dust Amount (DIDA)라 새롭게 정의하고, 집, 학교, 학원 등에서 관측한 자료를 이용하여 DIDA를 추정하였다. 그리고 DIDA가 높은 날과 낮은 날을 비교하여 미세먼지 호흡량을 줄이는 생활 패턴을 찾고자 하였다. DIDA를 계산한 결과에 따르면 우리는 평균적으로 0.169 g day-1 (PM10 기준)의 먼지를 마신다. 여러 날의 DIDA를 비교하였을 때는 에어컨이나 공기 청정기가 작동되는 곳에 머무르면 적은 양의 미세먼지를 마시고, 요리할 때나 농도가 높은 날 야외활동이 많을 때는 꽤 많은 미세먼지를 마시는 것을 알았다. 우리 연구가 중학생 삶에서 미세먼지를 적게 마시는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.


As there is raising awareness of deleterious effects of fine dust particles on human health, we search for the particle concentrations frequently. The breathed particles amount, thus penetrating the lungs, seems to be more important rather than the measured environmental concentrations itself. Thus, this study aims to estimate the daily amount of fine particles that are inhaled by middle school students. Here, we newly defined the Daily Inhaled Dust Amount (DIDA), and computed DIDA using the observed dust data at home, school, academy, and so on. The computed DIDA shows that we breath 0.169 g day-1 of PM10 on average. Results also suggest that air-conditioner or air cleaner can significantly reduce the particle amounts that we breathe each day. However, cooking or outdoor activities on high concentration days would enhance the DIDA. Our finding will help middle school students avoid dangerous fine particles in their daily lives.

4정밀저울을 이용한, 만유인력법칙의 실험적 검증

저자 : 김건우 ( Geonwoo Kim ) , 김재윤 ( Jaeyun Kim ) , 김찬우 ( Chanwoo Kim ) , 윤창빈 ( Changbin Yoon ) , 최지호 ( Jiho Choi ) , 윤희철 ( Heecheol Yoon ) , 박완일 ( Wan-il Park )

발행기관 : 전북대학교 과학교육연구소 간행물 : 과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) 44권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 121-128 (8 pages)

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만유인력 법칙의 구조를 이론적으로 이해하고, 거리-역제곱법칙을 실험으로 검증해 보았다. 이론적으로는, 만유인력 법칙의 수학적 구조를 뉴턴의 제 2 운동법칙을 통해 추론해 보고 뉴턴이 했던 것과 같이 달의 공전을 이용하여 거리의 역제곱 법칙이 성립함을 확인해 보았다. 실험적으로는, 정밀저울을 이용하여 일정한 질량을 가진 분동의 높이 변화에 따른 무게변화를 측정함으로써 중력가속도의 크기 변화를 측정하고, 이로부터 만유인력의 법칙이 가진 거리-역제곱 법칙을 실험적으로 검증해 보았다.


We inspected the theoretical structure of the law of universal gravity, and verified it experimentally. Theoretically, we deduced the mathematical structure of the law of universal gravity from Newton's second law of motion, and confirmed the law of inverse square-distance via moon's orbital motion as Newton did. Experimentally, in order to verify the law of inverse square-distance, a characteristic of the law of universal gravity, using a precision scale, we measured the variation of the magnitude of the gravitational acceleration as a function of the hight from the ground by measuring the weight of a weight having a given mass.

5물리적 스트레스를 받은 소원콩의 해부구조 및 아미노산 변화

저자 : 이재동 ( Jae-dong Lee ) , 구자춘 ( Jachoon Koo ) , 황성수 ( Sung Soo Whang )

발행기관 : 전북대학교 과학교육연구소 간행물 : 과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) 44권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 129-137 (9 pages)

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소원콩 유근의 길이는 대조군에 비해 물리적 스트레스를 많이 받을수록 길이가 점차 짧아지는 것으로 나타났다. 또한, 스트레스를 많이 받을수록 하배축의 직경은 두꺼워졌다. 물리적 스트레스를 받은 실험군에서 지하부 측근의 수는 대조군에 비해 적게 나타났다. 하배축의 횡단면에서는 대조군과 실험군 모두에서 표피, 피층, 내피, 내초, 유관속 그리고 피층 등의 조직이 정상적으로 발달되었다. 그러나 피층은 대조구에 비해 스트레스를 많이 받은 실험군에서 다소 두껍게 발달되었다. 종단면에서는 물리적 스트레스를 많이 받은 피층세포 길이는 대조군에 비해 절반정도로 매우 짧게 발달된 것으로 나타났으며, 그의 직경은 다소 크게 나타났다. 질량분석 결과 대조군과 실험군에서 아미노산의 정량 변화는 3가지 유형으로 나타났다. 스트레스를 많이 받았을 때 생성 함량이 높아지는 알리닌과 프로린, 함량이 낮아지는 이소루이신과 아스파라긴, 그리고 함량 변화가 없는 글루타민과 히스타민 등이다. 함량에 변화가 있는 종류는 스트레스에 긍정적 또는 부정적으로 반응을 나타난 성분이며 또한 변화가 없는 종류는 스트레스와 관련이 적은 것으로 판단된다.


The length of the soybean seedling roots was shorter as the physical stress increased compared to the control group. As they also got more stress, the diameter of the hypocotyl became thicker. In the experimental group subject to physical stress, the number of lateral roots was less developed than those of the control group. In the transverse view of the hypocotyl, the epidermis, cortex, endodermis, pericycle, vascular bundle and cortex were normally developed in both control and experimental groups. The cortex, however, developed slightly thicker in the stressed experimental group than that of the control. In longitudinal view, the cortical cell length, which is heavily stressed, was developed to be almost half shorter than the control group, and its diameter was more or less developed large. The mass spectrometry revealed that amino acid changes could be grouped into three types in both the control and experimental groups. When they greatly got stress, there were three types of amino acid changes; alanine and proline production were increased, isoleucine and asparagine decreased, and glutamine and histamine no change in content. It is suggested that the types showing a change in the content of amino acid are responded positively or negatively to stress. On the other hand, the types showing non change in its content are considered to be less related to stress.

6융합에 대한 태도 검사도구의 일반화 타당도 분석: 학교급을 중심으로

저자 : 이준기 ( Jun-ki Lee ) , 김아름 ( Arem Kim ) , 신세인 ( Sein Shin )

발행기관 : 전북대학교 과학교육연구소 간행물 : 과학과 과학교육 논문지(구 과학교육논총) 44권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 139-145 (7 pages)

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이 연구는 융합에 대한 태도 검사도구의 초,중,고 학교급에 따른 일반화 타당도를 확인하고자 하였다. 이를 위해 초중고 학교급의 학생 총 636명을 대상으로 융합에 대한 태도 자료를 수집하였다. 일반화 타당도는 구조방정식에 기반한 다중집단 분석과 문항반응이론에 기반한 차별적 기능 문항 분석을 수행하였다. 이후 타당성이 검증된 문항들을 활용하여 학생들의 성별과 학교급에 따른 융합에 대한 태도를 비교하였다. 분석 결과 전반적으로 융합에 대한 태도 검사도구의 측정 동일성이 검증되었지만, 7개의 문항의 경우 학교급에 따라 다소 차별적 기능이 일어남을 확인할 수 있었다. 또한 고등학생들은 초등학생과 중학생에 비해 융합에 대한 이해와 자아효능감이 낮음을 확인했다. 성별에 따라서는 여학생이 남학생에 비해 융합에 대한 이해와 자아효능감이 낮았다. 연구 결과를 토대로 7개의 문항의 경우 초등학생과 중학생에 적용하기 위해 보완이 필요하며, 고등학생과 여학생의 융합에 대한 이해와 자아효능감을 위한 교육프로그램이 요구됨을 제언하였다.


This study aimed to confirm the generalization validity of instrument measuring attitude toward convergence focusing on students' educational level (elementary, middle, and high school). For this purpose, a total of 636 students of elementary, middle and high school students were participated in this study. Generalization validity was examined by multiple-group analysis based on structural equations modeling and differential item functioning(DIF) analysis based on item response theory. And the validated items were used to compare students' attitudes toward convergence according to gender and educational level. As a result of the analysis, although overall measurement invariance of the instrument was verified, it was found that different item functioning were occurred in the seven items depending on the educational level. In addition, high school students have a lower knowledge and self-efficacy about convergence than elementary and middle school students. In terms of gender, female students had a lower knowledge and self-efficacy about convergence than male students. Given these results, it was suggested that seven items need to be supplement and revise in order to valid measuring of elementary and middle school students' attitude toward convergence. And various education programs for improving high school and female students' understanding and self-efficacy of attitude towards convergence is needed.

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