광식성 난방제 해충인 파밤나방(Spodoptera exigua)의 친환경적 방제원으로써 이용을 위해 국내에서 분리된 파밤나방 핵다각체병바이러 스(S. exigua nucleopolyhedrovirus K1: SeNPV-K1)의 형태 및 전체 유전체 서열을 분석하였다. SeNPV-K1의 다각체(polyhedra)는 0.6-1.8 um 크기의 부정형으로, 기 보고된 SeNPV와 외형적 차이는 보이지 않았다. 전체 유전체의 염기서열을 분석한 결과, 기 보고된 SeNPV와 비교할 때 145 bp 더 많은 135,756 bp로 확인되었으며, G+C 함량은 44% 였고 상동반복영역은 6개로 두 바이러스간에 차이는 없었다. ORF 분석결과, SeNPV-K1은 기 보고된 것과 비교할 때 2개 더 적은 137개를 가지며, SeNPV-K1에만 존재하는 ORF는 4개가 확인되었다. 이들 4개의 ORF는 비필수 유전자로 바이러스의 특성에는 큰 영향을 주지 않을 것으로 여겨졌다. 유전체의 vista 분석 결과, SeNPV-K1과 기 보고된 SeNPV의 전체 염기서열 유사도가 매우 높은 것으로 확인되었다. 국내에서 처음으로 분석한 SeNPV-K1의 전체 유전체는 기 보고된 SeNPV와 유사한 것으로 나타났으나 서로 다른 분리주로 국내 고유자원임을 확인하였다.

일반인들에게 있어 곤충은 주로 나쁜 존재인 해충으로 많이 인식되어져 왔으며 잘 모르는 존재라는 이유만으로 이유 없이 싫어하는 생물중의 하나였다. 그러나 최 근 인간 생활수준의 향상과 더불어 곤충을 자연의 일부로 그리고 우리와 더불어 살 아가는 생물 중의 하나로 점차 여기게 되면서 곤충에 대한 인식이 바뀌고 있다. 그 에 따라 여가생활의 하나로 애완곤충사육이 증가되고 있으며 더불어 곤충을 주제 로 한 다양한 전시회 및 체험행사 등이 전국적으로 실시되고 있다. 이러한 관심의 결과로 곤충을 중심으로한다양한 활동이 국내에서도 문화곤충산업으로 자리매김 하게 되고 그 시장규모가 2008년에는 800억 규모에서 2020년에는 2000억 규모로 예상될 만큼 큰 산업의 하나로 발전하고 있다. 특히 근래 곤충산업육성법의 제정 등 은 이러한 곤충산업의 발전을 더욱 가속화 시킬 것으로 여겨져 그 발전이 주목받고 있는 실정이다. 곤충을 키우고 체험하는 다양한 문화행사 등을 통해 우리들이 얻고 자 하는 것은 어떤 직접적인 이득 보다는 정서적인 안정이나 생명에 대한 소중함 등 주로 정신적인 측면에서의 어떤 간접적인 효과를 기대하고 있다. 따라서 곤충을 키 우고 관찰하는 것이 실제로 우리들의 정신 건강에 도움이 될 수 있을 것으로 기대할 수 있으며 이를 통해 곤충을 통한 인간 심리치유의 가능성이 제기될 수 있다. 이에 본 연구에서는 곤충의 심리치유 효과에 대한 연구의 일환으로 우선적으로 일반인 들의 곤충에 대한 이해도 및 인지도 등에 대한 빈도 조사 및 상관분석 등을 실시함 으로써 곤충의 심리치유 활용에 대한 가능성을 제기하고자 한다.

돼지 써코바이러스 2형(porcine circovirus type 2)은 단일가닥 원형DNA바이러 스이며 돼지에 심각한 질병을 일으키는 돼지이유자돈전신성소모성 증후군의 주요 한 인자로 알려져 있다. 돼지 써코바이러스 2형은 2개의 주요한 ORF를 가지고 있 으며 ORF1은 바이러스의 복제, ORF2는 캡시드단백질의 형성에 관여한다. 이 중, ORF2의 해독에 의해 생성된 캡시드단백질은 바이러스의 구조형성 뿐만 아니라 항 원단백질로써 알려져 있으며, 이에 따라 본 연구에서는 베큘러바이러스 다각체 단 백질과 부분 융합에 의한 돼지 써코바이러스 2형 구조단백질의 재조합 발현을 확 인하였다. 발현된 단백질은 SDS-PAGE 상에서 분석하였고, 항-돼지 혈청, 항 -PCV2 ORF2 단일항체 그리고 히스텍 항체를 사용하여 Western blot 분석으로 확 인하였다. 그 결과 재조합 단백질은 재조합 바이러스 접종 후 2일째부터 발현이 나 타나며 4일째 최대 발현하는 것을 확인하였다. 또한 다각체 단백질과 부분 융합한 바이러스는 비융합 바이러스보다 재조합 단백질 생산이 증대 되었으며, 이는 다각 체 단백질과 부분 융합을 이용한 돼지 써코바이러스 2형 구조단백질 ORF2의 발현 을 향상 시킬 수 있음을 보여준다.

누에핵다각체병바이러스 (Bombyx mori nucleopolyhedrovirus, BmNPV)는 나 비목 곤충을 감염시키는 대표적인 핵다각체병바이러스 중 하나이다. 이 바이러스 는 1970년대 말 증식이 가능한 배양세포계가 확립되고 유전공학의 발달에 의해 분 자유전학적 연구가 활발히 진행되고 있으나 국내에서는 유전자 분석에 대한 연구 가 미미한 실정이다. 그리하여 본 연구에서는 국내에서 분리된 BmNPV-K1, K4, K5 strain의 전체 염기서열을 분석하고 바이러스 간의 근연관계를 알아보았다. 그 결과, BmNPV-K1의 전체 염기서열은 126,747 bp로 이루어져 있었고 131개의 open reading frame (ORF)를 가지는 것으로 예측되었다. 반면, BmNPV-K4와 K5 는 각각 128,618 bp, 127,554 bp로 이루어졌고 134개, 133개의 ORF를 가지는 것으 로 예측되었다. 대부분의 ORF는 높은 상동성을 보였으나, 흥미롭게도 baculovirus repeated ORFs (bro) gene의 보유에 따라 전체 ORF의 수가 다르게 나타났다. 또한, 근연관계를 알아보기 위해 계통분석을 수행한 결과 가까운 근연관계를 보였으나, BmNPV-K1, K4, K5는 같은 지질학적 위치나 곤충 기주를 가지고 있는 바이러스 임에도 불구하고 다른 유전형을 가지는 것으로 확인되었다.

미국흰불나방은 가로수에 커다란 피해를 주고 있는 해충으로, 우리나라에서는 연간 2회 발생한다. 우리나라 곤충바이러스 연구는 1974년 미국흰불나방 (Hyphantria cunea)에서 베큘로바이러스(baculovirus)를 분리하여 병원성이 높은 것을 확인하면서 해충 종합적 방제를 위해 연구가 시작되었다. 본 연구에서는 미국 흰불나방 자연 사충으로부터 과립병바이러스(granulovirus)를 분리하고 바이러스 의 특성을 이해하기 위해 게놈 분석을 시행하였다. 미국흰불나방 과립병바이러스 의 전체염기서열의 분석은 454 pyrosequencing 방법을 이용하였고, 크기는 114.556bp 로 판명되었다. 또한 G+C 함량은 전체염기서열의 39.30 %를 차지하였 고, 130개의 open reading frame (ORF)를 갖는 것으로 나타났다. 130개의 ORF 중 106개의 ORF가 기존에 보고된 베큘로바이러스와 상동성을 갖는 것으로 확인되었 다. 기존에 전체염기서열이 분석된 다른 베큘로바이러스들과 계통분석을 수행한 결과, 과립병바이러스 중 씨자무늬거세미방나방 과립병바이러스와 근연관계를 갖는 것으로 확인되었다.

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.

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.

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.

최근 친환경농업의 보급에 따른 유기농업의 확산으로 유기농 배추재배농가 포장에서 도둑나방의 발생이 급증하고 있으나 국내의 경우 등록된 유효약제 로 방제가 어렵다. 이러한 점에서 도둑나방의 효과적인 친환경적 방제를 위해 서는 곤충바이러스를 이용한 살충제의 개발이 시급하며 본 연구에서는 국내 에서 분리된 MabrNPV-K1의 전체게놈 특성과 더불어 도둑나방유충 영기별 병 원성 그리고 바이러스의 대량생산을 위한 적정 온도 및 증식 개체군의 크기 를 결정하고자 하였다. MabrNPV-K1 DNA를 제한효소로 처리하여 DNA단편을 관찰하고 패턴을 분석한 결과 평균 약 150 kb크기를 보여 기존에 보고된 MabrNPV DNA의 크기와 유사한 것으로 확인되었다. 또한 MabrNPV-K1의 영 기별, 온도별 병원성을 검정한 결과 영기가 낮고 온도가 높을수록 높은 살충 률을 보였고, 제제화를 위한 대량생산의 기초자료로 활용될 수 있는 다각체 생산량은 도둑나방 유충 3령 30℃ 조건에서 104 PIBs/larva 로 접종하였을 때 가장 효율적인 생산량을 보였다.

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

도둑나방(Mamestra brassicae)은 배추, 무, 양배추 등 45종 107과의 식물을 가해하는 광식성 해충이며 연 2회 발생하나, 현재까지 국내에서는 등록된 적절한 약제나 천적이 없는 난방제해충이다. 이러한 도둑나방의 방제법을 개발하고자 도둑나방에 대하여 높은 병원성을 보이는 도둑나방 핵다각체병 바이러스(M. brassicae nucleopolyhedrovirus: MbNPV)를 국내에서 분리하고 바이러스 살충제의 개발을 위한 생물학적 및 분자생물학적 기초 특성을 조사하였다. MbNPV-K1의 다각체는 직경 약 1.8㎛의 부정형이고, 하나의 envelope에 다수의 nucleocapsid가 존재하는 MNPV(Multiple nucleocapsid nucleopolyhedrovirus)형태였다. 다각체 단백질은 Autographa californica 다각체 단백질의 분자량과 동일한 약 31 kDa의 단일 단백질로 나타났으며, 그 유전자의 염기서열을 확인한 결과 기존에 보고된 MbNPV와 동일한 염기서열을 보였다. 살충력을 조사하기 위한 생물검정은 외국에서 개발되어 상용화되고 있는 MbNPV 살충제인 Mamestrin을 대조구로 하여 도둑나방 3령충에 대하여 비교 조사하였다. 그 결과 MbNPV-K1의 반수치사농도(LC50)는 3.9 X 103 PIBs/larva로, 6.0 X 104 PIBs/larva 인 Mamestrin 보다 15배 높은 병원성을 나타냈다. 또한 반수치사일수(LT50)도 MbNPV-K1은 4.4~6.1일, Mamestrin 은 4.1~8.6일로 나타났다.