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.

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.

B.t가 분비하는 외독소를 이용하며 동시에 병해충방제를 조사하기 위하여 식물의 주요병원균인 Alternaria Panax(인삼점무늬병), Botrytis cineria(잿빛곰팡 이병), Colletotrichum gloeosporioodes(탄저병), Fusarium oxysporum(시들음병)에 대한 생장억제효과를 확인하였다. B.t 균주를 액체배지인 LB배지에 배양하고 원심분리(4℃, 12000rpm)를 한 후 상청액만을 이용하였는데, PDA배지에 각각 의 식물병을 접종하고 주위를 둘러 디스크를 올리고 그 위에 상청액을 접종 하였다. 접종한 PDA 배지를 25℃ 배양기에 약 10~14일 정도를 배양하고 결과 를 확인 한 결과 실험실에 보유하고 있는 B.t 균주 중에서 93균주에 대해서 억제작용이 있는 것으로 나타났으며 A. panax에 효과가 있는 균주가 64균주로 68%나타났고, B. cineria에 효과가 있는 균주가 3균주로 3%, C. gloeosporioodes 에 효과가 있는 균주는 24균주로 4%, F. oxysporum에 효과가 있는 균주는 10 균주로 전체 생장억제효과를 스크리닝한 93개 균주중 10%의 균주가 위의 4종 의 식물병원균의 생장억제를 보이는 것으로 확인되었으며, 이러한 B.t 외독소 를 이용한 식물병원균의 방제효과 가능성을 검토할 계획이다