곤충(이하 무척추동물 포함) 및 미생물은 매우 풍부한 생물다양성으로 오랫동안 지구상 거의 모든 지역에서 서식하고 있다. 이들은 다양한 환경에서 뛰어난 생존능력을 지니고 있는데 그 중 하나가 효율적인 먹이섭식 방법이다. 본 연구진은 곤충 장(腸)내에서 먹이 소화에 관여하는 여러 미생물들을 분리 동정하고, 이들이 생산하는 다양한 효소들의 특성분석, 생산균주 개량, 경제적 대량생산 및 제형화 기술을 개발하여 관련 제품을 국내외 시장에서 사업화하였다. 대표적인 사례로, 무당거미(Nephila clavata)에서 분리한 미생물이 생산하는 고기능 단백질분해효소(protease)이다. 아라자임(Arazyme)으로 불리는 이 효소는 보통 조건에서는 물론 광범위한 온도, pH, 염분농도, 기질(substrates)에서도 상대적으로 높은 활성을 지니며, 천연 항생 및 항염증 활성과 함께 무독성인 독특한 특성을 갖고 있다. 현재 아라자임은 식품, 의약, 화장품, 동물사료 및 기타 산업 분야에서 활용되고 있으며, 그 용도범위를 계속 확대해가고 있다. 털두꺼비하 늘소(Moechotypa diphysis)에서 분리한 미생물이 생산하는 자일라나제(xylanase)는 기존에 보고된 상업용 효소보다 응용잠재력이 높은 환경조건에서 상대적으로 높은 활성을 지니고 있어 동물의 소화효율을 향상시키는 사료첨가제 등으로 개발, 국내외에서 사업화하였다. 그밖에 다양한 곤충으로부터 상대적으로 높은 활성의 리파아제(lipase), 만난아제(mannanase) 등도 개발하였다. 생물다양성보전협약(CBD) 및 나고야의정서(ABS) 레짐에 능동적으로 대응하면서 국가 전략적 신성장동력 확보를 위한 적극적 수단으로 최근 다양한 분야에서 곤충을 활용하는 움직임이 활발히 진행되고 있어, 관련 과학기술 및 산업 경제적 관점에서 큰 응용잠재력을 실현할 것으로 전망되고 있다. 기후변화, 인구문제, 경제위기 등 글로벌 환경과 이미 맞이한 4차 산업혁명 시대에, 국가GDP에서 연구개발비예산 비중이 세계적 선도 수준에 부합하는 관련 성과창출을 통해 R&D의 전주기적 선순환구조를 수행해야 하는 주체의 하나로서 우리 학회 회원님들의 역할이 더욱 기대된다.

곰팡이, 세균, 바이러스 등 곤충병원균을 이용한 해충방제는 국민들의 안전농산물에 대한 요구의 증가와 함께 그 이용에 대한 관심이 증가하고 있다. 미생물 살충제는 살아있는 균을 이용하여 해충을 방제하는 수단으로 제한된 기주 종에 특이적으로 작용하여 천적 등 비표적 생물에 비교적 안전하며 환경오염 등이 없는 장점을 가지고 있다. 그러나, 미생물 살충제는 대상 해충에만 특이적으로 작용하여 방제가능 기주범위가 제한적이거나 동일 종 내에서도 발육단계별 살충율이 달라 최대 방제 효과를 얻을 수 있는 기간이 제한적인 단점을 가지고 있다. 또한 온도, 습도, 자외선 등 환경 조건에 영향을 받아 방제 효과가 불균일하고, 충분한 방제 효과를 얻는 데 소요되는 기간이 화학 농약에 비해 길어 실제 방제 현장에서 사용 증가가 더딘 실정이다. 이러한 단점을 극복하고 미생물 살충제의 사용을 증대시키기 위해서는 병원성이 높은 균을 선발하여 효과적인 발육단계, 기주범위, 사용가능 온･습도 범위, 선발 균의 적정 살포 농도, 살포 간격 등에 대한 연구와 효율적인 방제 모델 작성이 필요하다. 또한 동일 작물에서 사용되는 타 방제 수단과의 상호작용 (예, 천적에 미치는 영향, 살균, 살충제가 균에 미치는 영향, 화학농약과의 적정 처리 간격)에 대한 연구도 필요하다. 또한 곤충병원성 곰팡이 중에는 식물병원균의 방제 가능성이 보고된 균주도 있다. 이러한 병해충 동시방제 가능 균이나 수종의 해충 방제가 가능한 균주를 선발, 상용화 한다면, 곤충병원균을 이용한 미생물 살충제의 이용이 증가함과 동시에 이에 대한 연구도 보다 활발해 질 것으로 기대된다.

 ,  , The entomopathogenic bacterium, Xenorhabdus sp., was isolated from an entomopathogenic nematode, Steinernema monticolum. When these bacteria were injected into the hemocoel of the diamondback moth, Plutella xylostella, they caused significant mortality. However, the bacterium was not pathogenic when it was administered orally. This study showed that Xenorhabdus sp. significantly enhanced oral pathogenicity of Bacillus thuringiensis (Bt) against the last instar larvae of P. xylostella. Different ratios of culture broth of Xenorhabdus sp. and Bt showed significantly different pathogenicities against P. xylostella. In field tests, the optimal bacterial mixture significantly enhanced control efficacy against P.xylostella compared to Bt treatment alone. These results demonstrated that Xenorhabdus sp. culture broth can be developed as a potent biopesticide by enhancing the insecticidal efficacy of Bt.

From the course of screening of useful enzyme producing microorganism from insect guts, we isolated 9 lipase producing strains and their lipase producing activities were tested. 16S rDNA sequence analysis showed that they were Gram negative bacteria grouped on Serratia sp., Pseudomonas sp., and Burkholderia sp.. Among them, an excellent lipase producing strain, Burkholderia sp. HY-10 identified by 16S rDNA analysis and biochemical methods, was further studied its lipase producing characteristics. It was isolated from a longcorm beetle, Prionus insularis and showed cell density dependent lipase producing activity in the culture media that contained olive oil as a carbon source. Maximum lipase production was achieved in the M9 media containing 0.5% yeast extract and 0.5% olive oil when cultured at 30℃ for 36-42 hrs.

곤충병원성선충과 곰팡이를 이용한 파리의 생물적 방제 가능성을 검토한결과, 여과지상에서의 큰집파리에 대한 고충병원성선충의 병원력은 동래에서 분리한 Steinernema glaseri strain이 2.8%의 치사유을 보여 가장 효과가 좋았으며, 다음이 S. carpocapsae로서 0.0%였고 함양에서 분리한 Heterorhabditis bacteriophora strain은 2.7%, 포천에서 분리한 S. carpocapsae strain은 9.4%였다. 농가 화장실에 곤충병원성선충 260,000마리씩을 처리한 경우, H. bacteriophora 함양 strain이 100%, S. glaseri 동래 strain이 3.9%, S. carpocapsae 포천 strain이 6.1%의 파리유충을 치사시켰다. 곤충병원성곰팡이 Beauveria brongniartii 7.0TEX109/TEX cfu를 단독처리한 농가 화장실에서는 집파리유충의 치사율이 0.1%였으나, S. carpocapsae포천 strain이 130,000마리와 곰팡이 혼합처리에서는 77.83.9%, H. bacteriophora 함양 strain 130,000마리와 곰팡이 혼합처리에서는 5.1%의 치사율을 보여, 파리방제의 곤충병원성선충과 곰팡이의 이용가능성이 있었다.

담배거세미나방 핵다각체병 바이러스(Spodoptera litura nuclear polyhedroses virus: SINPV) 미생물살충제로 개발하기 위하여 기주식물, 온도 보관조건 및 태양광선에 의한 병원성 및 안정성에 대하여 조사하였다. 콩잎에 살포한 SlNPV의 담배거세미나방 3령과 5령 유충에 대한 은 각각 와 였으며 에 대한 은 3령과 5령에 대하여 각각 7.3일파 8.9일이었다. SINPV는 에서 4시간, 에서 1 10분 처리하였을 때 활성이 저하되었으며 처리시간이 길어질수록 급격한 활성감소현상을 보였다. 또한 SINPV는 동결보관이 나 보관보다 안정적인 활성을 유지하였다. 콩잎표변에 살포한 SINPV는 콩잎표변에 살포한 경우 3일 후에 불활화하였으나 콩잎 이면살포에서는 10일간 활성이 지속되었다.

This study was carried out to identify the control effect of entomopathogenic microagent against Spodoptera exigua on organic chinese cabbage. In laboratory condition, insecticidal activity of 4 commercial BT pesticides against S. exigua were lower than 10% against second instar S. exigua. The insecticidal activity of entomopathogenic nematode were 33.3%, 83.3% and 100% at the concentration of 1×102, 3×102, 1×103 nematodes/ml, respectively. Mixture of BT and nematode showed growth inhibition against S. exigua larvae. S. exigua nucleopolyhedrovirus (SeNPV) of 105 PIBs/ml showed more than 70% insecticial activity. The yield of SeNPV was increased as in higher initial inoculation concentration of NPV, food supply, and growth temperature increased. In greenhouse experiment, the control value of BT and nematode mixture treatment was higher than BT and nematode treatment alone against S. exigua. In treatment of 107 PIBs/ml of SeNPV, S. exigua was controlled completely. In farm condition, mixture of microbial agent and organic agricultural material showed higher control value against lepidopteran pest including S. exigua than BT single treatment.