Bacillus thuringiensis (Bt) is currently the most commonly used microbial pesticide. In the previous study, Bt IMBL-B9 known for its high toxicity against Spodoptera exigua, S. frugiperda and Plutella xylostella was characterized. To develop novel biopesticide, optimization of culture medium is required for the cost-effective mass production for toxin production of IMBL-B9. Through experimental design by Plackett-Burman design, ingredients that significantly influenced the production of IMBL-B9's toxin were selected. Using these results, the novel culture medium for IMBL-B9 was developed and the toxin yield of IMBL-B9 was significantly increased than conventional media by using this medium. These results could be useful for the development of biopesticides.

본 연구에서는 MnSO4이 B. thuringiensis의 곤충독소 형 성에 미치는 영향을 분석하여 신속 검출배지 개발의 기초 자료를 제안하고자 하였다. 본 실험에 사용한 균주는 순 천대학교 식품위생안전실험실에 보관되어 있던 B. thuringiensis reference 1주(KCTC 1511)와 식품에서 분리 된 wild type strain 9주를 사용하였다. B. thuriengiensis의 곤충독소 생성 확인은 식품의약품안전처의 곤충독소 확인 시험법에 따라 실험하였다. 0.005%-MnSO4이 첨가된 Nutrient agar는 배양 48시간에 3개 평판 중 2개 평판 (66.6%)에서 곤충독소가 관찰되었고, 120시간에 3개 평판 (100%) 모두에서 곤충독소가 관찰되었다. AK agar는 48 시간 배양 후 3개 평판 중 1개 평판(33.3%)에서 곤충독소 가 관찰되었으며, 배양 120시간에 3개 평판(100%) 모두에 서 곤충독소가 관찰되었다. 이러한 결과는 포자형성에 사 용되는 AK agar보다 식품공전에서 제시하고 있는 포자형 성 배지인 0.005%-MnSO4 Nutrient agar가 B. thuringiensis 의 곤충독소를 신속하게 생성시키는 것으로 나타났다. B. thuringiensis 10개 균주를 24시간 배양하여 관찰한 결과, 0.000%-MnSO4 배지에서 10개 평판 중 1개 평판(10%), 0.001%-MnSO4이 첨가된 배지의 10개 평판 중 2개 평판 (20%)에서 곤충독소가 관찰되었다. 0.002%-MnSO4이 첨가 된 배지는 10개 평판 중 3개 평판(30%)에서 곤충독소가 관찰되었다. 0.003%-0.009%-MnSO4이 첨가된 배지에서는 곤충독소가 관찰되지 않았다. 이러한 결과로 보아 24시간 배양 시까지는 0.002%-MnSO4이 첨가된 Nutrient agar가 B. thuringiensis의 곤충독소를 가장 신속하게 생성시키는 것으로 나타났다. B. thuringiensis의 곤충독소는 포자형성 과 동시에 생성된다는 보고와 MnSO4이 포자형성에 기여 한다는 보고를 종합하여 보면, MnSO4이 B. thuringiensis 의 포자형성을 가속화하고 이로 인해 곤충독소도 신속하 게 생성된 것으로 판단된다. 따라서 B. thuringiensis의 곤 충독소를 신속하게 생성하기 위해 기존 식품공전에서 제 시하고 있는 Nutrient agar보다 0.002%-MnSO4이 첨가된 Nutrient agar를 사용하는 것이 효율적일 것으로 판단된다. 그러나 Nutrient agar와 0.002%-MnSO4 Nutrient agar의 24 시간 배양 후 곤충독소 생성율의 차이는 작게 나타나 다 수의 wild type B. thuringiensis를 대상으로 추가적인 연구 가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 LMO 유전산물의 위해성평가를 위해 바실러스로부터 증폭된 Vip3Aa 유전자를 이용하여 대장균에서 단백질 순수분리 하였으며, MALDI-TOP 분석법을 통해 기존의 알려진 살충성 Vip3Aa 단백질과 동등한 단백질임을 증명하였다. 순수 분리한 Vip3Aa 단백질을 이용하여 꿀벌 과독성 급성섭식독성평가를 수행하였다. 그 결과 무처리군, Hepes buffer, Vip3Aa 단백질 처리군 모두 치사 및 일반 중독증상을 보이는 개체는 발견되지 않았다. 이 결과를 통해 Vip3Aa 단백질은 꿀벌에 위해성을 나타내지 않는다는 결론을 얻을 수 있었다. 본 연구 결과는 향후 국내 LMO 유전자산물 위해성평가에 유용하게 활용될 것이라 사료 된다.

곤충병원선충인 Steinernema longicaudum에 공생하는 Xenorhabdus ehlersii KSY 세균은 나방류에 대한 높은 병원력을 발휘한다. 본 연구에서 이 세균의 병원력이 아이코사노이드 생합성을 억제하여 기주 곤충의 면역 저하를 유발한다는 것을 확인하였다. 그러나 이 세균의 병원력은 혈강 주입에 의해 야기된다. 섭식을 통해 이 세균을 혈강으로 전달하기 위해 곤충의 중장벽을 파괴하여 병원력을 발휘하는 Bacillus thuringiensis (Bt)와 혼합하여 처리하였다. 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충에 대해서 X. ehlersii 세균 배양액의 혼합 처리는 Bt 살충력을 현격하게 증가시켰다. 이러한 살충효과는 또 다른 나비목 해충인 콩명나방에 대해서도 확인되었다. 제형화를 위해 X. ehlersii 세균 배양액을 동결건조하여 Bt 수 화제와 혼합하였다. 이를 기반으로 간이 포장실험을 수행하였다. Bt 단독으로 처리한 결과 약 80%의 방제 효과를 보인 반면 X. ehlersii 혼합제는 95% 이상의 방제효과를 나타냈다. 본 연구는 곤충병원세균 X. ehlersii가 새로운 해충 방제제로 개발될 가능성을 제시하고 있다.

Honeybees are inevitably threatened by various pathogens including Sacbrood virus (SBV) and Galleria mellonella. Recently, RNA interference (RNAi) has been suggested as a promising strategy for suppression of honey bee viruses. Also, Bacillus thuringiensis (Bt) has been widely applied for the control of lepidopteran pests such as G. mellonella. In this study, it was intended to develop dsRNA production platform using Bt. For this, the pHT1K-SBV vp1 vector which transcribes sense and anti-sense SBV vp1 gene under control of Cyt1Aa sporulation-dependent promoter was introduced into Bt strain NT0423 expressing Cry1-types toxins. SBV replication was suppressed in the worker A. cerana ingested dsRNA produced from the Bt transformant. Crystal proteins from the Bt transformant showed high level of insecticidal activity against 4th instar larvae of G. mellonella.

The insecticidal activity of Bacillus thuringiensis subsp. israelensis (Bti) is due to synergistic interactions among its four major proteins (Cry4Aa, Cry4Ba, Cry11Aa, Cyt1Aa), while the activity of Lysinibacillus sphaericus (Ls) is due to a binary toxin (Bin) consisting of a toxin domain, BinA, and a midgut receptor-binding domain, BinB. Although used commercially for almost three decades, reports of mosquito resistance to Bti have been rare. However, levels of resistance greater than 10,000-fold to Bin have been reported where Ls has been used intensively for mosquito control. Cyt1Aa is a lipophilic protein, and in previous studies we showed it delays the evolution of resistance to the Cry proteins of Bti, and can overcome high levels of resistance Bin. In a previous study, we fused Cyt1Aa to BinA, using the lipophile as a broad-spectrum binding domain and showed that the Cyt1Aa-BinA chimera was remarkably toxic to five major vector species of mosquitoes, Anopheles gambiae, An. stephensi, An. quadrimaculatus, Bin-sensitive and Bin-resistant strains of Culex quinquifasciatus, and Aedes aegypti, the latter not normally sensitive to Ls. However, toxicity against Aedes aegypti was not as high as against other mosquito species. Here we show that introducing another highly mosquitocidal protein, Cry11B from B. thuringiensis subsp. jegathesan, enhances the chimera’s toxicity against Ae. aegypti significantly but not against Cx. quinquefasciatus.

RNA interference (RNAi) has been considered as an alternative strategy to control agricultural pest whereby double-stranded RNA triggers a potent and specific inhibition of its homologous mRNA. Since small dsRNAs are required for various RNAi applications, there is a need for cost-effective methods for producing large quantities of high-quality dsRNA. In this study, Bacillus thuringiensis (Bt) based dsRNA production platform was established under control of sporulation-dependent promoter and vp1 gene of Sacbrood virus (SBV) was introduced. The dsRNA against vp1 gene produced from the Bt suppressed the replication of SBV. In addition, the dsRNA was assembled into inulin coated-nanoparticle to increase stability of dsRNA in environment.