Enterobacteria were isolated in the gut of the predacious multicolored Asian ladybird beetle, Harmonia axyridis, and their effects to the development of H axyridis were examined. Populations of H axyridis in this experiment were collected from Kimjae at Cheonbuk province (JK population), Geumsan at Chungnam province (CK population) and laboratory population at Laboratory of Insect Physiology in Chungnam National University, Daejeon. Thirty-four enterobacteria isolates were purified and isolated from the digestive tract of H. axyridis, and a total of 4 strains were classified into group by analysis of 16S rRNA gene sequences. About 70% of total isolates were phylogenetic groups of Bacillus genus and Staphylococcus genus, and they were commonly separated from the digestive tract of H. axyridis. After investigating their susceptibility against antibiotics with 18 representative enterobacteria isolates, ofloxacin and penicillin were selected for examination in this study of their ability to inhibit the growth of all of isolates. In order to remove the enterobacteria from the aphids, ofloxacin and penicillin were given to the green peach aphid, Myzus persicae, and the turnip aphid, Lipaphis erysimi. These aphids were provided to H. axyridis as prey. The weight of pupa, developmental periods of each larval instar, the number of eggs and their hatching ratio of H. axyridis with treatment aphids were lower compared with non-treatment aphids. Staphylococcus saprophyticus is a representative enterobacteria and commonly isolated from the digestive tract of H. axyridis. In the absence of S. saprophyticus, the developmental periods of each larval instar increased, however, the weights of pupa, the number of eggs, and their hatching ratio decreased.

해충에 대한 화학농약의 오남용으로 인하여 해충의 저항성이 발달되고 환경오염, 인축에 대한 위험 등의 이유로 화학농약의 사용을 줄이게 되었다. 그래서 친환경적인 방제인자인 미생물농약 Bacillus thuringiensis(이하 B.t)가 현재 전 세계적으로 널리 사용되고 있다. B.t는 그람 양성의 호기성 간균으로 토양, 곡물의 분진, 낙엽, 곤충의 사체 등 다양한 곳에서 분리되는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서는 풍뎅이류 곤충의 사체로부터 분리한 B.t subsp. kurstaki CAB530 균주가 나비목 해충에 대해서 살충활성을 나타내는 것을 확인하였으며, 특히 난방제 해충인 파밤나방에 살충활성이 뛰어난 KB099 균주와 비교하기 위하여 SDS-PAGE와 PCR을 수행하였다. 파밤나방에 대한 생물활성 검정 결과, CAB530 균주는 처리 48시간 후에 90%가 넘는 사충률을 보여주었며, 다른 B.t subsp. kurstaki SDS-PAGE 수행 결과 파밤나방에 살충활성이 있는 B.t subsp. kurstaki와 비슷한 130kDa의 밴드를 나타내었다. 또한 파밤나방 중장액으로 소화를 시킨 후에 약 65kDa의 활성독소를 확인할 수 있었다. 파밤나방에 6%의 사충율을 보이며 낮은 살충활성을 보인 CAB533 균주는 65kDa의 독소단백질 밴드를 나타냈지만 파밤나방에 대해서 살충활성이 높지는 않았다. PCR수행 결과 파밤나방에 대해서 가장 활성이 높은 CAB530 균주는 Cry1Aa, 1Ab, 1Ac, 1B, 1D, 1E, 1F, 1I, Cry2 유전자가 존재하는 것으로 밝혀졌다.

곤충의 장내에는 여러 세균들이 서식하며 공생관계를 가지고 기주곤충의 소화, 발육, 생존, 번식 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 최근에 공생세균이 기주곤충의 생장과 발육에 필수적인 아미노산이나 비타민을 합성하는 것으로 밝 혀지고 있고, 이러한 공생세균은 곤충의 소화기관 부근에서 발견되어지는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 포식성 곤충인 무당벌레(Harmonia axyridis)의 장 내에 존재하고 있는 세균의 분리 및 동정을 통해, 무당벌레 장내미생물의 종류 및 이들 세균이 무당벌레의 생물학적 특성이나 생태학적 특성에 미치는 영향을 조사 하고자 하였다. 전북 김제와 충남 금산 월동개체군과 실내에서 누대사육한 무당벌레 유충과 성 충의 소화기관을 채취하여 장내세균을 분리하고 동정한 결과 Arthrobacter속 외 33균주가 확인되었으며, 분리된 균주를 여러 계통의 항생제가 첨가된 배지에 배양 하였다. 그 중 억제효과를 보이는 항생제인 ofloxacin, penicillin을 선발하여 무당 벌레의 먹이가 되는 복숭아혹진딧물에 직접 처리하여 사육하면서 번데기무게, 유 충기간, 성충의 산란력, 부화율 등의 생리적인 특성을 조사한 결과, 항생제 처리에 의한 장내세균의 부재시 무당벌레의 생물학적, 생태학적 특성에 있어 정상개체와 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 특히나 실험에 이용한 세 지역의 무당벌레 개 체군의 장에서 분리된 Staphylococcus속 세균의 경우, 2령 유충단계에서부터 분리 됨에 따라 이 균의 존재여부에 대한 무당벌레의 유충기간, 번데기무게, 성충의 산 란력 및 부화율을 조사하여 장내세균의 역할을 구명하고자 하였다. 그 결과, Staphylococcus속 세균의 부재시 유충기간이 증가하였고, 번데기무게, 성충의 산 란력은 감소하였다.

해충에 대한 화학농약의 오남용으로 인하여 해충의 저항성이 발달되고 환경오염, 인축에 대한 위험 등의 이유로 화학농약의 사용을 줄이게 되었다. 그래서 친환경적인 방제인자인 미생물농약 Bacillus thuringiensis(이하 B.t)가 현재 전 세계적으로 널리 사용되고 있다. B.t는 그람 양성의 호기성 간균으로 토양, 곡물의 분진, 낙엽, 곤충의 사체등 다양한 곳에서 분리되는 것으로 알려져 있는데 본 연구에서는 풍뎅이류 곤충의 사체로부터 B.t를 분리하여 딱정벌레목 및 나비목 해충에 대한 생물활성 검정을 하여 살충활성이 우수한 균주를 선발하였으며 SDS-PAGE를 수행하였다. 파밤나방에 대한 생물활성 검정 결과, CAB530 균주는 처리 48시간 후에 90%가 넘는 사충률을 보여주었으나 CAB533 균주는 6%의 사충률을 보여주었다. 반면에 장수풍뎅이 유충과 배추벼룩잎벌레 성충에 대해서는 살충활성을 나타내지 않았다. SDS-PAGE 수행 결과 파밤나방에 살충활성이 있는 CAB530 균주는 B.t subsp. kurstaki와 비슷한 130kDa의 밴드를 나타냈으며 파밤나방 중장액으로 소화를 시킨 후에 약 65kDa의 밴드를 확인할 수 있었다. 파밤나방에 대해 살충활성이 적은 CAB533 균주는 65kDa의 독소단백질 밴드를 나타냈지만 파밤나방에 대해서 살충활성이 높지는 않았다.

파리목 모기과에 속하는 모기는 인간에게 질병을 매개하는 위생해충으로 세대기간이 짧으며, 번식력이 강한 특성을 가지고 있다. 인간에게 피해를 주는 모기에 대한 국내의 모기 방제는 대부분 성충을 대상으로 분무식 화학농약을 처리하였으나성충의 휴식 및 행동습성 그리고 정확한 서식처에 직접 접촉을 해야 방제효과를 얻을 수 있다는 점에서 방제에 어려움이 있다. 본 연구에서는 피해의 본질적인 원인이 되는 모기 유충을 대상으로 곤충 살충성 단백질을 생성하는 Bacillus thuringiensis(이하Bt)균주를 선발하여 친환경적인 모기 방제에 대한 실험을 수행하였다. 국내의 토양에서 Spherical type의 Crystal을 형성하는 19개 균주를 위상차 현미경으로 확인 후 모기에 가장 높은 활성을 보인 B.thuringiensis subsp. israelensis CAB191균주를 선발 대량배양하였다., 생물검정은 현재 시판중인 B.t.i 약제(B제품) 와 에스메토프렌을 주성분으로 하는 천연 식물성 테르페노이드 화합물인 약제(A제품)를 대조구로 사용하였다. 대상 해충은 이집트숲모기(Aedes aegypti), 이나도미집모기 (Culex inatomii), 지하집모기(Culex pipiens molestus)의 3령 유충으로 생물 검정을 수행하였다. CAB191균주와 B제품은 103cfu/ml에서 이집트숲모기, 이나도미집모기, 지하집모기에 90%이상의 높은 사충률을 보였다. 반면 A제품은 1,000배 희석액에서 48시간 후 검정시 10%정도의 사충률을 보였다. 이로써 CAB191균주와 B제품이 활성이 높음을 알 수 있었다. 또한 B.t.i와 B제품, CAB191, 대조 균주로 B.t.morrisoni의 단백질 패턴을 분석하기 위하여 SDS-PAGE한 결과 CAB191, B제품이 B.t.i와 동일한 130, 72, 27KDa의 밴드를 형성함을 알 수 있었다.

국내에서 분리된 Bacillus thuringiensis subsp. aizawai CAB109균주는 나비목 해충에 활성을 보이는 것을 확인 하였다. 특히 우리나라에서 난방제 해충으로 알려진 담배거세미나방과 파밤나방에 동시에 독성을 보이는 것으로 나타났다. B.t. CAB109 균주의 활성정도를 비교하기 위해 혈청형이 aizawai이면서 생물농약으로 시판중인 T제품과 S제품을 조사한 결과, B.t. CAB109, T제품, S제품은 담배거세미나방 2령충에 대한 반수치사농도(LD50)가 각각 1.3x105cfu/ml, 2.3x106cfu/ml, 5.2x105cfu/ml으로 나타났고 파밤나방 2령충에 대한 반수치사농도는 1.8x104cfu/ml, 1.3x106cfu/ml, 1.5x106cfu/ml으로 나타나 두 종 해충 모두에서 B.t. CAB109 균주가 독성이 더 높은 것을 볼 수 있었다. B.t. CAB109가 이미 알려져 있는 aizawai와 비교해 새로운 유전자를 소유하는지 확인하기 위해 Plasmid DNA를 추출하여 전기영동 한 결과 B.t. subsp. aizawai HD-133과 다른 패턴을 보이는 것을 확인 할 수 있었고 Cry1~Cry5의 primer를 사용하여 PCR을 진행한 결과 B.t. subsp. aizawai CAB109균주는 Cry1Aa, 1Ab, 1C, 1D를 B.t. subsp. aizawai HD-133은 Cry1Aa, 1Ab를 가지고 있음을 확인 할 수 있었다. Plasmid DNA의 여러 밴드에서 어떤 부분이 해충에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 B.t.가 생장하기 어려운 조건을 만들어 배양한 결과 이전과 다른 B.t. 내독소단백질을 가지고 있지 않은 strain을 만들 수 있었다. 이두 CAB109 strain의 플라스미드 DNA를 확인한 결과 밴드의 차이를 확인할 수 있었다. 그리고 Cry- strain은 모 stain이 가지고 있는 Cry gene을 가지고 있지 않음을 확인 할 수 있었고 생물 활성결과 독성을 보이지 않음을 확인하였다. 이후 다른 B.t. CAB109가 다른 Cry gene을 가지고 있는지에 대한 PCR을 더 진행할 예정이며 새로운 Cry gene여부에 대한 연구도 더 진행해나갈 계획이다.

곤충과 곤충미생물의 공생관계에서 공생미생물은 곤충에 소화, 발육, 생존, 번식 등의 특수한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 최근에 공생세균이 기주곤충의 생장과 발육에 필수적인 아미노산이나 비타민을 합성하는 것으로 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 포식성 곤충이며 진딧물의 생물학적 방제인자로 가장 많이 사용되고 있는 무당벌레(Harmonia axyridis)의 장내에 존재하고 있는 미생물의 분리 및 동정을 통해, 무당벌레 장내미생물의 종류 및 이들 미생물이 무당벌레의 생물학적 특성이나 생태학적 특성에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 무당벌레 유충과 성충의 소화기관을 채취하고 다양한 배지에서 배양하여 장내 세균의 분리 및 동정한 결과 Arthrobacter속 외 33균주가 확인 되었으며, 분리된 균주를 여러 계통의 항생제를 배지에 첨가하여 배양하였다. 그 중 억제효과를 보이는 항생제인 ofloxaxin, penicillin, tetracycline을 선발하여 1,000㎍/1㎖의 농도로 무당벌레의 먹이가 되는 복숭아혹진딧물에 직접 처리하여 사육하면서 번데기 무게, 유충기간, 우화기간, 성충의 산란력, 색상변이 등을 조사 한 결과, ofloxacin 항생제를 처리에 의해 번데기 무게의 감소 및 성충 암컷의 산란수 감소, 유충기간의 지연 등의 현상을 확인할 수 있었으며, 항생제 처리에 의한 장내세균의 부재로 인한 결과인지를 추후 확인해야 할 것으로 생각된다.

배추좀나방은 비닐하우스 등 시설재배가 늘어남에 따라 십자화과 채소의 연중재배가 이루어지면서 경제적인 피해가 심한 농작물 해충 중 하나이다. 이 해충은 세대기간이 짧고 화학농약의 집중살포로 인해 저항성이 빠르게 발달 되어 방제가 어렵고 미생물제제인 B.t에 대해서도 저항성이 보고되고 있는 실 정이다. 최근 이러한 문제해결과 친환경적 방제를 위하여 천적의 이용이 증가 하고 있지만, 천적과 미생물제제를 동시에 이용하여 종합적 해충방제를 하기 위한 시도들과 그에 따른 방제효과에 대한 정보들이 미흡한 실정이다. 따라서 배추좀나방 방제를 위해 이용되는 천적인 조명알벌의 기생율과 국내에서 시 판중인 B.t 약제의 혼합 처리시 방제효과에 대한 기초 자료를 얻고자 실험을 실시하였다. 배추좀나방에 이용되고 있는 천적 중 알에 기생하는 조명알벌과 B.t 생물농 약 T제품을 투입시기를 달리하여 처리 후 조명알벌의 기생율과 배추좀나방 유충 생존율, 피해엽수 등을 조사하여 각각의 처리와의 방제효과를 비교하고 자 하였다. B.t 약제를 처리 후 천적을 투입하였을 때 이전보다 좋은 방제효과 를 나타내었는데, 이와같이 혼합처리를 통한 배추좀나방 모든 발육단계의 동 시방제를 통하여 보다 효과적이고 안정적인 친환경방제를 할 수 있을 것으로 기대된다. 추후 대표적인 농업해충인 파밤나방과 거세미나방에 대한 조명알벌 의 기생율과 배추 포장실험을 통하여 보다 효과적인 방제방법을 연구할 계획 이다.

곤충과 곤충미생물의 공생관계에서 공생미생물은 곤충에 특수한 역할을 하 는 것으로 알려져 있지만, 극히 제한적으로 연구가 되고 있다. 본 연구에서는 곤충의 장내에 존재하고 있는 공생세균의 분리 및 동정을 통해, 곤충과 공생 세균과의 관계를 확인하고 이를 응용할 수 있는 유용미생물을 스크리닝하고 자, 포식성 곤충을 대상으로 실험을 실시하였다. 포식성으로 잘 알려진 무당 벌레, 담배장님노린재, 갈색반날개와 늦반딧불에서 중장을 채취하여 실험을 실시하였다. 채취한 중장을 마쇄한 후 희석하여 1/10NB배지, skim-milk배지, cellulose배 지, chitin배지에 배양하여 공생세균의 분리 및 동정한 결과, 무당벌레에서 Arthrobacter속 외 33균주를 확인 할 수 있었고 갈색반날개에서 Achromobacter 속 외 10균주, 담배장님노린재에서 Bacillus속 외 3균주, 늦반딧불이에서 Myroides속 외 3균주를 확인하였다. 무당벌레에서 단백질 분해 능력을 가진 12균주, cellulose 분해 능력을 가진 9균주와 chitin 분해 능력을 가진 8균주를 확인 하였고 담배 장님노린재에선 특별한 분해능력을 보이는 균주를 분리하진 못하였다. 갈색반 날개와 늦반딧불이에서 단백질 분해 능력을 가진 균주를 각각 1균주, 2균주를 분리하였다. 추후 잡식성, 식식성 곤충에서 공생세균을 분리 및 동정하여 곤 충과 공생세균간의 관계를 규명하고, 특이적 활성을 지닌 공생미생물의 이용 가능성을 타진하고자 한다.