Metarhizium anisopliae (녹강균)는 흰점박이꽃무지에게 질병을 일으키는 곤충 병원성 곰팡이 중 하나이다. 이러한 곰팡이의 병원성은 환경 조건에 의해 영향을 받는다. 녹강균에 대한 흰점박이꽃무지 유충의 민감성을 알기 위해 온도(20℃, 25℃, 30℃), 상대습도 (RH 40%, 50%, 60%, 70%), 톱밥 수분함량 (40%, 50%, 60%)이 다른 사육 조건에서 유충의 치사율을 확인하였다. 녹강균을 처리한 흰점박이꽃무지 유충의 치사율은 온도에 따라 차이가 나타나지 않았으나, 낮은 상대습도 (RH 40%)와 톱밥 수분함량 (40%)에서 유충의 치사율이 높았다. 녹강균에 대한 1령, 2령, 3령 유충의 치사율은 1령에서 가장 높게 나타났다.

곤충병원성 곰팡이 Zoophthora radicans (Entomophthorales: Entomophthoraceae)가 혹명나방, 배추좀나방, 복숭아혹진딧물과 진딧물 인 미분류 1종을 감염시키는 것을 발견하였다. 이들은 전라북도 진안, 김제, 익산에서 수집되었고, 6월과 9월에 관찰이 가능하였다. 이 균에 감염 된 혹명나방은 진안에서 수집되었고, 감염율이 46%에 달하였다. 감염된 곤충 충체로부터 균을 분리하여 Sabouraud dextrose agar with yeast extract (SDAY)를 이용하여 인공배양을 시도하였다. 그 결과, 20~28°C가 인공배양을 위한 최적온도로 판단되며, SDAY보다 SDAY supplemented with egg yolk and milk (SDAY-EM)에서 발육이 보다 양호하였다. 이 곰팡이는 자연적으로 발생함을 포장에서 확인할 수 있었다.

제주지역 농작물에서 채집한 곤충으로부터 분리된 곤충병원성 곰팡이는 녹강균, Nomuraea rileyi, 백강균, Beauveria bassiana, 아셔소니아, Aschersonia aleyrodis, 이사리아, Isaria fumosorosea 4종이었다. 곤충병원성 곰팡이 종류별로 채집된 곤충은 녹강균은 나방류, 백강균은 나방과 무당벌레, 이세리아깍지벌레, 아셔소니아는 귤가루이, 이사리아는 담배가루이에서 분리되었다. 분리한 곤충병원성 곰팡이 중 이사리아균(균농도 1.0×108 cfu/ml)을 이용하여 썩덩나무노린재(n=21)와 파밤나방 유충(n=29)에 대해 실내에서 감염효과를 조사한 결과 평균 감염률이 각각 90.5%(±6.86)와 93.1%(±6.67)이었다. 백강균과 이사리아균의 접종농도를 달리하여 파밤나방 유충을 실내감염효과를 조사한 결과 접종 4일후에 평균 감염률이 농도 1.0×106에서 각각 24.0%와 40.7%, 1.0×107에서 85.7%와 51.9%, 1.0×108에서 96.4%와 65.5%로 접종농도가 높을수록 감염률이 증가하는 경향이었으며, 적정한 해충방제효과를 얻기 위해서는 포자농도가 1.0×107 이상은 되어야 할 것으로 판단되었다. 파프리카에 발생한 담배가루이에 이사리아균과 아셔소니아균을 처리한 결과 이사리아균은 담배가루이 성충과 약충을, 아셔소니아는 약충에만 감염되었다. 아셔소니아균은 가루이 약충만을 감염시키지만, 감염된 충이 잎에 남아있으면서 새로 발생한 가루이에 전염이 가능하여 이 두 균을 동시에 사용하면 방제효과를 더 높일 수 있을 것으로 추정된다.

곤충 병원성 곰팡이 Metharizium anisopilae JEF 003, 004와 Beauveria bassiana JEF 006, 007의 대량생산배지 조건에 따른 열안정성을 평가하였다. 첫 번째로 millet 배지에서 배양된 포자의 열안정성 평가를 위하여 50℃ 조건에 0, 30, 60, 90, 120 min으로 포자 현탁액 상태와 grain상태로 노출한 결과 현탁액 상태에서 포자 의 열안정성이 더 많이 감소하는 것을 확인하였다. 다음으로 각기 다른 고체배지 (조: 1~5.×109 conidia/g, 수수: 1~2×109 conidia/g, 기장: 2~3×109 conidia/g) 조건에 서 생산된 포자의 열안정성 확인을 위하여 배양이 완료된 포자를 현탁액과 grain상 태에서 50℃ 조건에 0, 1, 2, 4, 8 hours동안 노출하여 열안정성을 평가하였다. 실험 결과 현탁액 상태보다 grain상태에서 포자의 열안정성이 더 높은 것을 확인하였으 며, 조 배지 조건에서 포자의 열안정성이 가장 높게 향상된 것을 확인하였다. 마지 막으로 포자의 열안정성의 추가 향상을 위하여 배양이 완료된 고체배지 포자에 cotton seed oil, coconut oil, soybean oil, castor oil, olive oil, mineral oil을 넣고, 5 0℃의 온도에 0, 1, 2, 4, 8 hours으로 열안정성을 평가하였다. 결과적으로 cotton seed oil, soybean oil, castor oil, olive oil을 처리한 포자에서 높은 열안정성을 확인 하였다. 따라서 곤충병원성 곰팡이의 열안정성 실험 결과로 확인 된 조를 이용하여 높은 열안전성을 확보할 수 있을 것으로 판단이 되며, 추가적인 열안정성 확보를 위 하여 식물성 오일을 제제에 이용할 수 있을 것으로 전망된다.

식물 생육의 장애요인으로는 물, 온도 그리고 영양분 등의 환경적 요인들과 식물 을 가해하는 해충과 여러 가지 식물병 등의 생물적 장애요인이 있다. 생물적 장애요 인인 식물병과 해충을 방제하기 위해서 다양한 살균제와 살충제 등의 작물보호제 가 활발히 연구 개발·이용되고 있으나 이러한 작물보호제는 막대한 경제적 비용이 발생하고 특히, 최근에는 이들 작물보호제의 환경 위해성 문제와 더불어 인간에게 안정한 농산물 생산의 중요성이 강조되면서 병·해충의 친환경 방제법이 확대 실시 되고 있다. 그리하여 본 연구에서는 식물병과 해충을 동시방제하기 위한 친환경소 재로써 곤충병원성 곰팡이를 이용하여 그 가능성을 연구하였다. 대표적인 난방제 해충인 점박이응애와 복숭아혹진딧물의 병원성 곰팡이 29개를 이용하여 식물병 원성 세균 Ralstonia solanacearum과 곰팡이 Botrytis cinerea에 대한 항균활성을 고체배지에서 조사한 결과, 전체 실험 균주 중 약 83%(24개)와 69%(20개)에 해당 하는 균주가 각각 R. solanacearum과 B. cinerea의 생장을 서로 다른 능력으로 억제 하는 것을 관찰 할 수 있었다. 또한, 고체배지에서 항균활성이 확인된 곤충병원성 곰팡이 균주의 배양액은 그 자체만으로도 각각의 식물병원균에 대해 항균활성이 있는 것을 확인하였다. 본 연구에서 항균활성이 확인된 곤충병원성 곰팡이 균주들 은 식물의 해충과 식물병을 동시에 방제하기 위한 연구의 재료로 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

제주지역 감귤에 발생하는 가루이는 귤가루이 Dialeurodes citri가 주종을 이루 고 있으며 그 외 Aleurotuberculatus aucubae가 일부 발생되고 있다. 귤가루이는 흡 즙에 의한 피해보다 분비물에 의한 그을음병 발생으로 나무의 광합성 저해, 상품성 저하 등의 피해가 가장 크다. 귤가루이 성충의 시기별 발생특성을 황색끈끈이트랩 을 이용하여 2011년 4월부터 2013년 10월까지 조사하였다. 귤가루이 성충은 연간 2회 발생되었으며, 제 1회는 5월 상순부터 7월 상순, 제 2회는 7월 하순부터 10월 중 하순까지 발생하였다. 모든 발생 시기에 2회의 발생성기가 나타났으며, 두 발생성 기 간에 약 15일정도의 시간차이가 있었는데 이는 월동 약충의 발육단계에 기인하 는 것으로 판단된다. 귤가루이 병원성곰팡이로 널리 알려진 아셔소니아 Aschersonia aleyrodis가 제주지역에서 자연 발생되고 있는 것은 2009년 처음 확인 되었으며, 이 미생물을 이용하여 귤가루이를 성공적으로 방제할 수 있었다. 아셔소 니아를 이용한 방제는 성충 발생시기와 관련하여 연 2회 실시하는 것이 효율적이 었으며, 그 처리 시기는 6월 하순～7월 상순과 8월 하순～9월 상순이었다. 아셔소 니아의 귤가루이 감염은 살포시기의 기상환경에 따라 큰 차이를 보였으며, 특히 상 대습도와 관련이 깊었다. 제 1세대 약충에 감염이 되었을 때 이는 제 2세대 약충에 도 일부 자연감염을 시키고 있었으며, 제 2세대 약충 발생 시기에 살포해주는 것이 방제효과를 높일 수 있었다. 아셔소니아에 감염된 귤가루이가 분포하고 있는 나무 에서는 다음 해에도 자연감염이 이루어지면서 귤가루이에 의한 피해는 더 이상 발 생하지 않았다.

곤충병원성곰팡이를 이용한 해충방제는 환경 친화적인 방제수단으로 농생태계 에 지속적으로 해충밀도 억제효과를 발휘할 수 있으며, 외국에서는 범국가적 차원 에서 많은 연구가 수행 중에 있다. 국내 친환경 유기농자재 목록공시에 등재되어 있는 244 종의 작물충해관리용 자재 중 미생물로 등록되어 있는 자재는 51종으로 약 21%, 식물성 추출물이 원료 로 등록되어 있는 자재는 141종으로 약 57 % 이상을 차지하고 있다. 본 연구에서는 미생물과 식물추출물이 가지는 각각의 효과를 상호 보완하여 곤 충병원성곰팡이와 식물추출물 합제의 제형화 연구와 더불어 혼합농도 구배에 따 른 살충 효과를 검정한 결과, 산업화 적용 시 경제성을 검토하였을 경우 곤충병원성 곰팡이 1x107 cfu/ml , 고삼추출물 1,000 ppm의 혼합농도에서 각각의 단독 처리구 보다 높은 살충률을 보였으며 경시변화에 따른 약효 저하현상 없이 지속됨을 알 수 있었다. 곤충병원성곰팡이와 식물추출물 합제의 제형화는 장기간 미생물 밀도 안정성 이 낮은 것으로 판단되어, 이를 보완하기 위해 식물추출물에 곤충병원성 곰팡이가 생산하는 2차 대사산물을 합제하는 제형화 연구를 진행 중에 있다.

토마토 재배에 사용되는 농자재를 이용하여 곤충 병원성 곰팡이인 Beauveria bassiana의 병원성에 끼치는 영향을 조사하였다. Chlorothalonil 등 13종의 살균제 첨가 배지에서는 B. bassiana 균사가 전혀 생장하지 못하였고 chlorothalonil 등 12종의 살균제 첨가 배지에서균총이 형성되지 않았다. 살충제와 친환경자재를 첨가한 모든 배지에서 균사가 생장하고 포자가 형성되었지만 대부분 배지에서 무처리와 비교했을 때 유의차를 보였다. 온실가루이에 대한 살충력은 B. bassiana 단독처리일 때보다 화학살균제(polyoxin B, mandipropamid)와 친환경농자재(sulfur) 혼합시 떨어졌으며 화학살충제(pyridaben, dinotefuran)와 식물추출물 유래 친환경농자재(pyrethrum) 혼합시에는 유의차가 없었으며 온실에서 살균제인 polyoxin B의 혼합으로 온실가루이에 대한 B. bassiana의 감염력이 떨어지는 것을 확인하였다.

국내 친환경 유기농자재 목록공시에 등재되어 있는 249 종의 작물충해관리용 자재 중 식물성 추출물이 원료로 등록되어 있는 자재는 109 종으로 약 43 % 이상을 차지한다. 곤충병원성곰팡이는 가장 대표적인 Beauveria spp, Lecanicillium spp, Metarhizium spp, Paecilomyces spp 등 800여종이 보고되어 있으며 수년간 꾸준히 연구되고 있으나, 상업적 이용이 활발하지 않은 실정이다. 본 연구에서는 식물추출물과 미생물이 가지는 장단점을 상호보완하기 위하여 식물추출물과 곤충병원성곰팡이 합제의 제형화 연구와 더불어 살충 효과를 검정한 결과, 식물추출물 또는 곤충병원성곰팡이 단독 처리구 보다 합제의 처리구에서 높은 살충률을 보였으며 약효도 오랫동안 지속됨을 알 수 있었다. 식물추출물과 곤충병원성곰팡이 합제의 제형화는 장기간 미생물 밀도 안정성이 낮은 것으로 판단되어 식물추출물과 곤충병원성곰팡이가 생산하는 2차 대사산물을 합제하는 연구를 진행 중에 있다.

곤충에 진균병을 유발하여 사멸케 이르게 하는 곤충병원성 곰팡이는 다양한 해 충의 밀도를 자연적으로 억제하며, 최근에는 친환경적인 방제 수단으로 계발되어 여러 해충방제에 이용되고 있다. 이러한 곤충병원성 곰팡이는 생장하면서 약학적 치료제로 이용될 수 있는 다양한 이차대사산물을 분비 하는데 이 이차대사산물은 목적 생체를 촉진, 저해시키는 물질들이 포함되어 항생물질, 세포독성물질, 살충성 물질로서 쓰이고 있다. 그리하여 본 연구에서는 우리나라 토양에서 분리된 많은 수 의 다양한 347개 곤충병원성 곰팡이 균주의 배양액 중에서 식물병원성 세균 Ralstonia solanacearum, 병원성 세균 Escherichia coli에 항균효과를 가지는 곤충 병원성 곰팡이 배양액과 항산화효과를 가지는 곤충병원성 곰팡이 배양액을 빠르 고 쉽게 선발하였다. 그 결과, 전체 347개 균주의 배양액 산물에서 약 7%에 해당하 는 25개의 배양액이 항산화활성효과를 보였고, 약 20%(347균주 중 72 균주) 그리 고 6%(347균주 중 22 균주)에 해당하는 균주의 배양액이 R. solanacearum, E. coli 에 대한 항균활성을 가지는 것으로 확인되었다. 선발된 곰팡이 균주들의 배양액 산 물들은 각각의 세균방제 및 약학적 재료로써 이용될 수 있을 것으로 생각 된다.

담배가루이(Bemisia tabaci)는 다양한 식물을 가해하는 해충으로 약제 저항성 발달이 빠르기 때문에 방제가 어렵다. 이에 야외에서 채집한 곤충병원성 곰팡이인 Paecilomyces javanicus를 이용해 담배가루이에 대한 살충효과를 검정하였다. P. javanicus의 포자를 접종한 경우와 상청액과+tween20을 처리한 처리구가 대조구 및 무처리에 비해 유의성이 인정되었다. 습도 80%로 설정한 방에 20, 25, 30℃조건으로 실험한 결과 가장 효과가 좋았던 온도는 20℃였으며 온도가 높아짐에 따라 살충률이 낮아졌다. 또한 온도 20℃로 설정한 방에 습도 40, 60, 80%조건으로 실험한 결과 80%에서 가장 높은 살충효과를 나타냈으며 습도가 낮아짐에 따라 살충률이 낮아졌다. 살포횟수에 따른 효과는 산란 후 31일차에서 3회 이상 살포시 유의성이 인정되었으며 41%의 살충 효과를 보였다.

세계적으로 발생하는 복숭아혹진딧물은 직접적으로 작물을 흡즙가해하여 영양분 고갈로 작물을 고사시키고 간접적으로 많은 식물바이러스도 매개하여 경제적으로 큰 피해를 주는 해충이다. 게다가, 농약의 오남용으로 인해 복숭아혹진딧물 개체의 저항성이 높아지고 환경오염을 초래하는 부적절한 결과로, 새로운 생물학적방제제로서 곤충병원성 곰팡이의 활용이 각광받고 있다. 그리하여 이번 연구에서는, 우리나라 토양에서 분리된 다양한 347개 곤충병원성 곰팡이를 사용하여 복숭아혹진딧물에 병원성을 가지는 20균주를 분리하였고 분리된 균주들을 형태학적, 분자생물학적 동정한 결과, 3 strain의 Lecanicillium attenuatum, 9 strain의 Beauveria bassiana, 1 strain의 Metarhizium anisopliae, 1 strain의 Metarhizium flavoviride, 5 strain의 Paecilomyces lilacinus, 1 strain의 Aspergillus sp. 로 동정되었다. 분리된 20개 균주의 포자에 대한 고온안정성, 저온발아력, UV안정성과 복숭아혹진딧물에 대한 병원력을 조사한 결과, Lecanicillium attenuatum SDMp1, Beauveria bassiana 4-2, Paecilomyces lilacinus 4-4 균주가 최종 선발되었다. 선발된 3균주는 복숭아혹진딧물에 대한 생물학적 방제제로서 유용할 것으로 생각된다.

담배가루이는 열대성 난방제 해충으로 국내에서는 1998년 장미 재배지에서 처 음 발생하였으며, 시설재배지의 화훼 및 채소류에 큰 피해를 주고 있다. 2008년 9 월 하순경 경북 성주군 대가면 참외 시설 재배지(위도 35° 53‘ 10.96“, 경도 128° 11‘ 64.10“)에서 곤충병원성곰팡이에 자연적으로 집단 감염된 담배가루이 성충이 발견되었다. 채집된 감염성충에서 포자를 순수 분리한 후 분리된 균주에 대하여 형태적 관찰과 유전자 분석한 결과 Isaria fumosorosea로 동정되었다. 분리된 I. fumosorosea-S08은 SDA+Y배지에서 계대 배양(균총 직경 45㎜/14day)하였으며, colony는 회색이었다. 직립한 분생자병은 직경이 1.6㎛로 크기가 5.3×2.1㎛인 long stipe을 지닌 4～6개의 phialide를 가지며, phialide 위의 분생포자는 투명한 타원형의 긴 체인형태로서 크기는 3.0×1.8㎛이었다. 균주의 정확한 동정을 위해 5.8S rDNA와 ITS 염기 서열을 분석하고 NCBI 검색 결과 radial root dentrogram 상에서 I. fumosorosea와 같은 cluster에 있음을 확인하였다. I. fumosorosea는 1999년 국내 처음 토양에서 분리되었으나 담배가루이로부터 분리된 것은 이번이 처음이다.

Beauveria bassiana 등의 곤충병원성곰팡이를 해충방제에 적극적으로 활용하 기 위해서는 효과적인 대량배양방법의 개발이 필수적이다. 이에 대한 한 가지 방 안으로 다음의 방법을 제시하고자한다. 곰팡이의 배양 시 곡류는 탄소원을 다량 함유하고 있으나 질소원이 부족한 반면, 기장은 탄소원은 물론이거니와 질소원 역 시 다량 함유하고 있어서 포자 생산과 균사생장에 있어서 매우 매력적인 재료이므 로 기장을 이용하여 시험을 수행하였다. 우선 B. bassiana 균주를 PDB 배지에 2 5℃, 5일간 배양하여 종균으로 사용하였다. 고체 배지원인 기장은 물에 불리는 시 간을 달리하고(10분, 30분, 60분) 버섯재배용기에 넣고 121℃, 30분간 멸균후 B. bassiana접종하여 배양하였다. 배양온도는 25℃±0.5, 습도 30%±5, 암조건에서 배 양하였으며, 배양 15일 후, 1.9×109cfu/g, 2.9×109 cfu/g, 3.0×109 cfu/g의 포자를 생 산하였다. 최초 접종량은 5ml, 10ml로 달리하여 배양하였으며, 초기 배양성은 30 분, 60분 불리고, 10ml접종한 것이 좋았으나, 배양 20일 후에는 차이를 보이지 않았다.

농업 및 산림해충의 새로운 방제제로서 주목받고 있는 곤충병원성 곰팡이는 전 세계적으로 750여종 이상 분리, 보고되고 있으며, 이를 이용하여 선진국에서는 이 미 수십 종의 곰팡이가 미생물 살충제로 개발되어 사용되고 있다. 해충의 생물학적 방제제로서 주목받고 있는 곤충병원성 곰팡이는 최근 식물병 원성선충, 세균 그리고 곰팡이에 대해서도 그 생물학적 방제의 가능성이 증명되어 식물병원성 균주와 해충을 동시에 방제하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 특 히 Lecanicillium spp., Beauveria bassiana 는 식물병원성 곰팡이에 기생하기도 하고 균사와 포자에 부착하여 카이티나제(chitinase) 같은 효소 및 다양한 대사활 동에 따른 영향으로 병원균을 제거하는 등 식물병원성 곰팡이균주의 성장을 저해 한다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 우리나라에서 토마토, 고추 등 온실의 주 요 작물에 막대한 피해를 주며, 화학적 방제제로 방제가 어려운 잿빛곰팡이균주 Bortrytis cinerea 를 대상으로 길항성을 가지는 곤충병원성 곰팡이를 분리하고자 하였다. 전국 각지의 토양에서 분리된 곤충병원성 곰팡이 균주들을 대상으로 B. cinerea 생장을 저해하는 균주를 배양액에 의한 저해와 대치배양법을 통해 선발하 고 그 길항력을 비교분석하였다. 이들 균주들은 작물에서 발생하는 해충과 식물병을 동시에 방제할 수 있는 경제 적인 미생물제제로서 그 활용이 기대되어진다.

현재 주요 해충의 방제제로서 주목받고 있는 곤충병원성곰팡이의 이용을 위해 곰팡이 감염 이병충과 전국의 토양시료로 부터 곤충병원성 곰팡이를 분 리하고 그 분포를 조사하였다. 곤충병원성곰팡이의 효율적인 분리를 위해 기 보고된 선택배지의 조성을 바탕으로 가장 효율적인 선택배지 조성을 결정하 고, 선택배지를 이용하여 11종의 사충으로부터 Beauveria 속 9종과 Metarhizium 속 2종을 그리고 토양으로부터는 213개의 후보군을 1차 선발하고 배양한 후 그 형태학적 증식상으로 2차 분리하여 93개의 곤충병원성곰팡이 시료를 선별하 였다. 서식처별 분포는 산림 41개소 중 14개소(34.1%), 논 49개소 중 12개소 (24.5%), 과수 24개소 중 5개소(20.8%), 하천 87개소 중 18개소(20.7%), 밭 127 개소 중 23개소(18.1%), 수목 117개소 중 21개소(17.9%)에서 곤충병원성곰팡이 가 검출되었다. 이렇게 분리되어진 곤충병원성곰팡이는 여러 가지 다양한 해 충 방제를 위해 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다