최근 살진균제는 세계 식량 안보에 없어서는 안될 필수 요소이며, 그 사용량은 증가하고 있다. 살진균제는 직접적 또는 간접적으로 곤충에 영 향을 미쳐 유전자 및 분자 수준의 변화를 일으킨다. 곤충은 다양한 해독 매커니즘을 통해 살진균제를 포함한 농약으로부터 유발되는 활성산소 (ROS) 독성을 제거한다. 본 연구는 살진균제 캡탄의 비치명적 투여량(0.2, 2, and 20 μg/μL)을 주입 후 갈색거저리의 유충에서 해독효소의 mRNA 발현량을 분석했다. 갈색거저리의 전사체 분석을 통해 해독 매커니즘 관련 유전자인 퍼옥시다제(POX), 카탈라제(CAT), 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD) 및 글루타티온-S-트랜스퍼라제(GST)를 발굴하였다. 처리 24시간 후 TmPOX5 mRNA가 유의하게 증가한 것으로 나타났다. 처리 3 시간 후 TmSOD4의 mRNA가 유사하게 증가하였다. 또한 2 μg/μL 처리 24시간 후 TmCAT2의 mRNA 가 유의하게 증가하였다. 캡탄 노출 후 TmGST1 및 TmGST3의 mRNA 발현량도 증가하였다. 결론적으로, TmPOX5 및 TmSOD4 유전자는 갈색거저리에서 캡탄 노출에 대한 바이오마커 또는 생체이물 센서로 작용할 수 있음을 시사한다.

2016년에 쌍별귀뚜라미는 식품의약품안전처 식품공전에 등록된 식품원료로 가장 큰 장점은 월동 없이 연중 대량 사육이 가능하다는 것과 60% 이상의 단백질 함량이다. 본 연구에서는 사육공간, 인건비 등의 문제로 인하여 귀뚜라미 사육이 불가능할 때를 대비하여 저장조건을 설정하 였으며, 산란율이 높은 산란처 선발과 알의 동종포식률을 조사하였다. 산란은 상토 산란처에서 가장 선호도가 높았으며(p < 0.05), 알의 동종포식 률을 보았을 때 10 L 당 종령 약충 62마리 이하, 1일 동안 산란을 받는 것이 가장 적합한 것으로 판단되었다(p < 0.05). 알의 저온 저장을 하였을 때는 28℃에서 10일간 보관 후 16℃에서 10일간 저온 저장했을 때 부화율이 가장 높았고, 저장을 하지 않았을 때와 비교하였을 때 12~14일 부 화를 연장할 수 있었다(p < 0.05). 쌍별귀뚜라미의 산란처, 산란 방법 및 알 저장조건을 설정함으로써 효율적인 생산방법을 제시하였다.

차세대염기서열분석기(NGS)의 비약적인 발전으로 전 세계적으로 곤충유전체 연구가 매우 활발하게 진행되어지고 있다. 2015년 기준 285개의 곤충관련 유전체 연구가 수행되었는데 그 중 모기의 경우 Anopheles merus 22개, A. arabiensis 17개, A. funestus 13개, A. quadriannulatus 12개, A. culicifacies 10개, A. gambiae 7개, A. sinensis 5개, A. stephensi 5개의 유전체 프로젝트들이 수행되었거나 수행 중이다. 2015년도 하반기에는 지카바이러스 및 뎅기열 메개체인 Aedes albopictus의 유전체 관련 논문이 2편 출간되었는데 모두 draft 수준의 유전체 연구결과들이다. 대부분의 곤충 유전체 연구들은 NGS 장비 중 Hi-seq 기반 WGS (Whole Genome Shotgun) 방식으로 진행되고 있으며 표준유전체지 도 및 서열이 없어 De-Novo assembly를 통해 contig와 scaffold를 만든 후 gene prediction 및 transcriptome 매핑을 통해 얻어진 일부 유전자 서열을 이용하여 분석하는 방식의 채택하고 있어 유전자 기능 연구자들의 모든 수요를 만족하기는 어려운 실정이다. 이에 추후 진행되어질 모기 등의 매개체의 유전체연구는 고전방식을 NGS에 적용하는 방식 및 최신 개발되어진 long read 분석용 NGS의 이용 등을 적절하게 병합하여 진행하는 유전체 연구방법의 적용이 필요하다.

Tenebrio 모델은 Tribolium과 비교하여 실험실에서 배양 및 조작하기가 쉬운 생물 종이다. 하지만 현재까지는 해독되어진 유전체 정보가 그리 많지 않다. Mycoplasma genus는 세포벽이 없으며 사람에서 pneumonia 나 다른 호흡기 질환을 일으키는 박 테리아로 본 연구에서는 갈색거저리 유충을 이용하여 Mycoplasma genus와 유사 한 acholeplasma lysate를 처리하여 접종 전과 후의 비교 전사체학적 방법을 통하여 선천성 면역 관련 유전자들을 동정하고 기능 분석을 위한 기초 데이터를 확보 하고 자 하였다. 갈색거저리 유충에 acholeplasma lysate를 처리하기 전과 후의 각 샘플 들로부터 cDNA library를 구축한 후 random sequencing 을 통해 해독 되어진 염기 서열들을 비교 분석 하였다. 얻어진 서열들로부터 NCBI nr 데이터베이스에 Blastx 분석을 하여 획득한 서열들을 생물정보학적 방법을 이용하여 비교한 결과, 곤충의 선천성면역(innate Immunity)에 중요한 것으로 알려진 serpin 관련 유전자들이 약 5종류 동정되었다. Serpin (XP_974209.1) 의 경우 acholeplasma에 처리하여 전과 후 비교하였을 때, 약 3배 정도 증가를 나타내었고, serpin 6 (XP_972660.1)의 경우 에는 acholeplasma를 처리한 샘플에서만 동정되었다. 또한 serpin 3a (XP_969874.1), serpin 1(BAI59109.1), serpin 40(BAI59106.1) 등의 유전자들도 동정되었다. 추후 이러한 유전자들을 대상으로 한 기능연구를 통하여 보다 구체적인 면역기능을 구 명하고자 한다.

Toll–interleukin 1 receptor (TIR) superfamily는 intracellular TIR domain에 존 재하며, proinflammatory cytokines을 생산하는 transcription factor NF-κB의 활성 화에 의해 선천성 면역을 개시한다. 본 연구에서는 갈색거저리 유충을 이용하여 Mycoplasma genus와 유사한 acholeplasma lysate를 접종하여 비교 유전체학적 방 법을 통하여 갈색거저리에서 면역반응에 관여하는 t1/st2 receptor binding protein 을 동정하였으며, 그 구조 분석을 위한 기초 데이터를 확보하고자 하였다. IL1RL1 (Interleukin 1 receptor-like 1) gene는 Toll-like receptor superfamily로써 사람에서 발견되며 ST2는 Toll-interleukin 1 receptor family의 member이자 endotoxin tolerance 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 갈색거저리 유충에 acholeplasma lysate를 처리하기 전과 후의 각 샘플들로부터 cDNA library를 구축 한 후 random sequencing 을 통해 분석되어진 서열들 중 증감하는 유전자들을 동정 하였고, 그 중 acholeplasma 처리 후 약 4배 정도 발현이 증가한 t1/st2 receptor binding protein 의 서열을 추출한 후 단백질의 2차 구조를 예측한 결과 alpha helix 구조는 서열상에서 8영역으로 예측되었으며 beta sheet 구조는 서열상에서 1영역 에서 존재하고 있어 후속연구를 진행하고 있다.

Serine protease는 병원체의 표면 melanization, hemolymph coagulation, antimicrobial peptide synthesis 등을 통해 여러 무척추동물의 방어기작을 조절하는것으로 알려 져 있다. 곤충의 경우 Tribolium을 대상으로 이와 같은 연구가 이루어져 왔지만, 혈 액의 량이 그리 많지 않아 연구자들은 최근 갈색거저리(Tenebrio)를 이용하기 시작 하였다. 하지만 아직 유전체(자) 서열정보가 충분하지 않은 상황이다. 본 연구에서 는 이러한 갈색거저리 유충을 이용하여 세포벽이 없으며 사람에서 pneumonia나 다른 호흡기 질환을 일으키는 mycoplasma 와 유사한 acholeplasma lysate를 처리 한 후 접종 전과 후의 전사체의 비교를 통하여 무척추 동물에서의 선천성 면역 관련 유전자들을 동정하고자 하였다. Acholeplasma lysate를 처리하기 전과 후의 각 샘 플들로부터 cDNA library를 구축한 후 random sequencing 을 통해 염기서열을 분 석하였고, 얻어진 서열들로부터 NCBI nr 데이터베이스에 Blastx 분석을 하여 획득 한 서열들을 comparative transcriptomic 방법을 이용하여 분석한 결과, 여러 종류 의 Serine protease 관련 유전자들이 동정되었다. Serine protease (XP_970766.1)의 경우에는 acholeplasma를 처리한 샘플에서 2배 정도 발현이 증가하였고, serine protease P66 (EFA09207.1)의 경우 증감의 변화는 보이지 않았다. 또한 serine protease P146 (EFA04636.1), serine protease H1 (EEZ99180.1) 등의 유전자들도 동정되어 연구하고 있다.

지구 온난화로 인한 생태계의 변화에 따라 질병을 매개하는 절지동물의 서식밀 도 및 분포지역이 확대되고 있다. 호남지역의 매개체 전파질환의 유입 및 확산에 대 처하기 위한 일환으로 2013년 봄철에 털진드기 및 참진드기를 채집하여 감시를 진 행하였다. 쯔쯔가무시를 매개하는 털진드기의 경우에는 영암(월출산)과 익산(시 대산)에서 sherman live trap을 이용하여 야생 들쥐를 채집 한 후 hanging method로 여러 종의 외부기생 절지동물을 분리하여 그 중 쯔쯔가무시를 매개하는 털진드기 만을 분류 동정한 후 쯔쯔가무시 감염 여부를 확인하였다. 영암에서 4월부터 5월까 지 감시를 진행한 결과 총 13마리의 털진드기매개체 동물인 야생들쥐를 포획 후, haning mothod 방식으로 털진드기(1000)를 확보한 후 분류 동정과 병원체 진단을 수행하였다. 그 결과 Leptotrombidium orientale, L. zetum이 주요 우점종으로 나타 났으나, tsutsugamushi 병원체 감염여부를 분석한 결과 음성으로 판정되었다. 또한 익산에서 4월부터 5월까지 감시한 결과 총 16마리의 털진드기매개체 동물인 야생들 쥐를 포획하였으며, 털진드기(500)를 채집한 후 분류 동정한 그 결과 Leptotrombidium orientale, L. zetum, L. pallidum이 주요 우점종으로 나타났으며, tsutsugamushi 병 원체의 진단실험을 수행한 결과 종 2개의 sample(4월27일, 5월26일 채집 sample) 에서 양성반응이 나왔고, PCR product를 클로닝 및 시퀀싱 후 분자계통도를 분석 한 결과 익산시료에서 양성반응을 보인 tsutsugamusi 병원체는 Je-cheon strain으 로 확인되었다.

Paenibacillus elgii HOA73는 신규 개발된 미생물 제제로 작물생장 및 병원균 방 제 등 다양한 효능에 대한 연구가 수행중이다. 본 연구는 P. elgii 배양액의 배추좀 나방 살충률 제고와 시판농자재 사용량 감소를 통한 방제비용 절감을 위하여 시판 친환경 농자재(1000배 ~ 10,000배)와 P. elgii 농도별(5 × 107 ~ 9 × 107) 혼합 살포 에 따른 살충효과를 분석하고자 하였다. 속효성과 약효성이 높은 세 종류의 시판 농 자재를 선발 한 후 이들의 희석 배율과 P. elgii의 배양액 농도별 혼합 실험 결과, 시 판 농자재는 권장 희석액의 두 배 희석농도(5 × 107 농도의 P. elgii 배양액)에서도 세 종류 모두 72시간내 96% 이상의 살충력을 나타내었다. 이들에 대한 복숭아혹진 딧물과 점박이응애에 대한 혼합 살충력 분석결과, 복숭아혹진딧물의 경우 권장 희 석액의 두 배 희석농도(5 × 107 농도의 P. elgii 배양액) 역시 80% ~ 100%의 살충력 을 그리고 점박이응애의 경우 모두 100%의 살비력을 나타내었다. 이로써 시판 친 환경농자재를 P. elgii 배양액과 혼합하여 사용할 경우 친환경농자재 단독 처리시 보다 최소 반의 가격 절감효과가 있으며 하나의 약재를 이용하여 저작성 배추좀나 방과 흡즙성의 복숭아혹진딧물과 점박이응애를 동시에 방제할 수 있을 것으로 판 단된다. 향후 소포장 검정과 확장된 실내검정을 통해 작물생장 및 병원균 방제에 효 능을 갖고 있는 P. elgii의 적용범위에 대한 추가 연구를 수행하고자 한다.

본 논문은 한국형 무경운 재배 토양에서 유기물 투입과 분할 관수가 고추 생육 및 수량 과 토양 화학성, 생물다양성에 미치는 영향을 구명하고자 추진하였다. 시험 후 토양에 화학 성을 조사한 결과 토양 pH는 5.6~6.2, 유기물 함량은 32~42 g ㎏-1, EC는 1.0~2.7 dS m-1, 치 환성 K은 0.08~0.24 cmol+ kg-1, Ca은 9.5~12.8 cmol+ kg-1, Mg은 2.7~3.2 cmol+ kg-1 수준이었 으며, 유효인산은 1,011~1,137 mg kg-1 수준이었다. 무처리에서 토양에 미소동물은 톡토기와 응애류 등 5종 54개체가 포획되었으나, 대두박을 투입한 처리는 9종 271개체가 포획되어 되었다. 토양환경의 지표가 되는 자연도 점수가 대두박 투입 처리는 11점으로 무 투입 5점 에 비하여 2배 정도 증가되었다. 대두박 투입은 무 투입에 비하여 고추의 수확과수의 감소 로 수량이 감소되는 경향이었다. 그러나 대두박 무 투입 조건에서 표준시비량의 33~66% 수준에서고추 수량은 증수되었으며 대두박 투입에서는 표준시비량의 33% 수준에서 증수 되었다. 2회 분할관수는 1회 전량관수에 비하여 고추의 수확 과수가 12.5~34.9% 증가되었 고, 수량은 13.5~34.4% 정도 증수되었다.

두둑을 재활용한 무경운 재배 토양의 고추의 생육량은 관행경운 토양에 비하여 22% 정 도 증가되었고, 무경운 3년차는 12% 정도 증가되었다. 무경운 재배 2년차 토양에서 생산된 풋고추 건물중은 348.4 kg 10-1으로 관행 경운 토양에 비하여 16% 증가되었으나, 무경운 3 년차는 감소되었다. 무경운 2년차 토양의 세균은 관행 경운 토양에 비하여 유의적인 증가를 보였으나, 무경 운 3년차에서는 관행 경운 토양과 유의적인 차이가 없었다. 방선균도 경운 토양에 비하여 무경운 2년차 토양은 유의적인 증가를 보였으나 무경운 3년차는 감소되었다. 곰팡이는 경 운토양에 비하여 무경운 2~3년차 토양에서 1.3~1.7배 정도 증가되었다. 무경운 재배 토양의 CO2 발생량은 경운재배 토양에 비하여 41% 수준으로 발생량이 현저 하게 감소되었다. 고추 생육 초기 관행 경운 토양의 미소동물은 톡토기목과 응애목 2종 6개체가 포획되었 으나, 무경운 1년차 토양에서는 지네강 등 5종 11개체가 포획되었고, 무경운 2년차는 딱정 벌레와 지네강 등 3종 5개체가 포획되었다. 고추 정식 46일 후에 조사한 경운재배 토양은 보라톡토기 등 4종 40개체를 포함 큰집게벌레 등 8종 97개체가 포획되었다. 무경운 재배 토양은 9~10종 101~107개체가 포획되었다. 지표생물로서 환경의 변화의 기준이 되는 자연도 점수는 관행경운양 19점에 비하여 무 경운 토양의 자연도 점수는 33점으로 1.74배 정도 높았다. 따라서 두둑과 고랑을 재활용한 한국형 무경운 농업은 관행 경운토양에 비하여 작물의 생육과 토양 미생물, 토양 곤충을 포함한 토양생물 다양성, 온실가스 발생량 감소에 긍정적 인 역할을 하는 것으로 판단되었다.