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.

최근 지국온난화가 진행되는 가운데 작물재배에 있어서 염려가 되는 것 중의 한 가지는 매개충에 의한 질병의 확산이다. 우리나라의 한 예를 들면, 2007년 전남의 일부지역의 벼재배지에서 애멸구에 의한 벼줄무늬잎마름병이 대발생하여 벼 작황에 치명적인 영향을 나타냈다. 또한, 난대성 해충인 담배가루이의 피해가 최근 급증하고 있는데 이 곤충은 다양한 식물바이러스의 매개충으로서 담배가루이의 직접적인 피해뿐만 아니라 식물바이러스의 전염에 의한 2차 피해를 일으킨다. 곤충의 체내 공생균은 이러한 매개충의 질병 전염과정에서 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있는데, 최근 세계적으로 매개충 및 이에 의한 질병을 방제하는 데 있어서 체내 공생균을 새로운 연구대상으로 삼고 있다. 본 주제에 대한 발표는 2007년 8월 대구에서 개최된 International Congress of Insect Biotechnology and Industry에서 “Insect Symbionts: from Basic Research to Applications"라는 주제로 심포지움이 있었다. 또한, 유럽연합의 과학기술연구단체인 European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research (COST)에서 ”Arthropod Symbiosis: from Fundamental Studies to Pest and Disease Management"라는 주제로 공동연구를 진행하고 있다. 하지만, 우리나라에서는 이 분야에 대한 연구가 활발하게 진행되지 않고 있는 실정이다. 그러나 본 주제와 관련된 분야(곤충생리, 미생물, 바이러스, 식물 등)의 우수한 연구자들이 국내에서 활동하고 있다고 판단되므로 각 분야의 전문가들로 구성된 연구팀을 기획하여 실행함으로서 해충 및 식물 질병 방제에 대한 새로운 전략을 국내에서도 수립할 수 있을 것이라고 확신한다.

곤충병원성선충 {Heterorhabditis sp. KCTC 0991BP (He)와 Steinernema carpocapsae KCTC 0981BP (Sc)}에 의한 치사충과 선충의 공생세균(He공생세균=Photorhabditis sp.와 Sc공생세균= Xenorhabdus nematophila)에 의한 치사충에 대한 개미의 섭식행동을 알아보기 위하여 동래베네스트골프장과 안양베네스트골프장, 가평베네스트골프장, 울산골프장에서 치사 원인에 따른 개미의 방문수, 종류 및 선호성을 조사하였다. 방문하는 개미의 수나 종류 및 개미가 물고 간 먹이의 수는 치사원인에 따라 차이가 있었으며, 골프장이나 골프장내의 장소(페어웨이와 러프)간에도 차이가 있었다. 개미의 선호성은 모든 골프장에서 He에 의한 치사충에서 가장 낮았다. 동래베네스트 골프장의 6번 홀에서는 러프에서만 고동털개미(Lasius japonicu)()와 검정꼬마개미(Monomorium floricola)()가 치사충을 끌고 갔다. 러프의 치사충에 개미의 방문이 있었던 비율은 였지만 페어웨이에서는 처리 16시간 후까지 모든 치사충에 개미의 방문이 없었다. 12시간 후까지 개미가 끌고 간 치사충의 비율은 He에 의한 치사충이 로 Sc에 의한 치사충의 , fenitrothion에 의한 치사충의 , 자연치사충의 에 비하여 낮았다. 안양베네스트골프장 6번 홀 러프에서는 주름개미(Tetramorium tsushimae)()와 극동혹개미(Pheidole fervida)(), 일본왕개미(Camponotus japonicus)(), 곰개미(Formica japonica)(), 스미스개미(Paratrechina flavipes)(), 마쓰무라밑들이개미(Crematogaster matsumurai)()가 치사충을 방문하였다. 개미가 치사충을 끌고 감이 없었던 비율은 였고, Sc에 의한 치사충을 끌고 간 비율은 , 냉동 치사충을 끌고 간 비율은 , He에 의한 치사충을 끌고 간 비율은 였다. 가평베네스트골프장 벚꽃나무 코스 9번 홀의 러프에서는 치사충을 방문하는 개미의 수가 매우 낮았는데, 주름개미와 스미스개미가 각각 한곳에서 발견되었다. 곤충병원성 선충의 접종 농도는 개미가 끌고 간 치사충의 비율에서 차이를 보이지 않았다. 한편, 치사충의 매장 유무는 개미의 섭식활동에 영향을 미쳤다. 동래베네스트골프장 6번 홀의 러프에서 토양 속에 묻은 치사충에서는 처리 16시간 동안 개미의 방문이 없었던 반면, 묻지 않은 치사충은 끌고 갔다. He와 Sc의 공생세균을 처리한 비스켓에 대한 개미의 방문은 선충의 치사충에 대한 방문과 동일한 경향을 보여, He의 공생세균인 Photorhabditis sp.처리에서 Sc 공생세균인 Xenorhabdus 처리보다 방문수가 적었다.

해충의 생물적 방제 인자로서 주목받고 있는 곤충병원선충(Steinernema carpocapsae)과 이들의 공생세균(Xenorhabdus nematophilus)이 유용곤충인 누에(Bombyx mori)와 그물등개미(Pristomyrmex pungens)에 상이한 독성을 보였다. S. carpocapsae는 누에에 대해 매우 높은 살충력(반수치사농도: 4IJs (감염태 유충수)/ml)을 보이는 반면, 그물등개미에 대해서는 매우 약했다. (반수치사농도: >150,000 IJs/ml). 반면에 X. nematophilus는 그물등개미에 대해 높은 경구독성(반수치사농도: 1.4103cfu (콜로니 형성수)/ml)을 보였으나, 누에에 대해서는 낮았다. (반수치사농도: > cfu/ml). 또한 실험동물 랫드(Rattus norvegicus)에 S. carpocapsae와 X. nematophilus를 강제로 경구투여 한 결과 시험 전기간(21일)동안 치사개체는 없었으며, 내부 장기에서 처리한 공생세균과 선충은 발견되지 않았다.