다양한 먹이 조건에서 생활하는 아메리카동애등에(Hermetia illucens)는 장내 세균의 의존성을 가질 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 본 연구는 종령 유충의 소화관에 존재하는 세균을 분리, 동정하고 효소활성 및 항균 능력을 분석하였다. 종령 유충의 소화관은 몸 체장에 약 7 배의 길이를 나타냈다. 한 개체의 소화관 내 존재하는 세균 수는 5.0 x 10⁶ cfu로 98% 이상이 후장에 존재했다. 소화관에는 3 종류의 상이한 세균이 존재했고, 미생물 동정 장치는 이들이 각각 Morganella morganii, Providencia rettgeri 및 Bacillus halodurans로 동정하였다. 이들 소화관 세균을 16S rDNA 서열을 분석한 결과 이 외에 Proteus mirabilis, Providencia alcalifaciens, Providencia sp.를 검출하였다. 이들 장내세균은 항생제 내성을 보였고, 타 미생물의 성장을 억제하였다. 또한 섬유소, 지질, 단백질 및 탄수화물의 분해 능력을 보유하였다. 본 연구 결과들은 아메리카동애등에 소화관에 유용성이 높은 세균을 보유하고 있다고 제시하였다.

곤충의 장내세균은 곤충 내에서 곤충의 소화, 발육, 번식, 생존 등 여러가지 역할 을 하는 것으로 밝혀져 있다. 특히, 여러 물질을 분해하는 물질을 분비하거나 항생물 질을 분비하기도 한다. 콩풍뎅이(Popillia mutans)에서 Pseudomonas aeruginosa외 에 4종의 균주가 확인되었으며 이 균주들을 Alternaria solani, Botrytis cinera, Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Rhizoctonia solani 6종의 병원균과 함께 PDA배지에서 대치배양하여 항균활성을 본 결과, Ps. aeruginosa균주가 A. solani, B. cinera, C. gloeosporioides, F. oxysporum, P. capsici 5종의 병원균 모두에 항균활성을 갖는 것으로 나타났다. 특히, B. cinera 와 P. capsici에 대해 비교적 높은 항균활성을 갖는 것을 볼 수 있었다.

곤충의 장내 공생미생물은 곤충의 소화, 발육, 생존, 번식, 필수성분의 합성 등의 특수한 역할에 영향을 미치는 것으로 밝혀져 있다. 최근에는 여러 가지 물질을 분해하는 미생물을 이용하여 분해산물과 그 이용 방법을 개발해 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 포식성 곤충이며 진딧물의 생물학적 방제인자로 가장 많이 사용되고 있는 무당벌레(Harmonia axyridis)의 장내에 서식하고 있는 미생물의 분리 및 동정을 통해 무당벌레 장내미생물의 종류 및 분리된 장내미생물들의 casein, cellulose, chitin, lignin 분해능력을 확인하여 특정 분해능력을 가진 미생물을 선발하고자 하였다. 무당벌레 유충과 성충의 소화기관을 채취하고 마쇄하여 NA배지에서 배양한 후 장내세균의 분리 및 동정한 결과, Arthrobacter속 외 35균주가 확인 되었으며, 분리된 35개 중 10균주를 casein, cellulose, chitin, lignin을 첨가한 각각의 배지에서 배양하였다. 먹이로 공급된 무테두리진딧물 역시 마쇄하여 장내 미생물을 확인하였는데, Staphylococcus sciuri 를 포함한 5균주가 무당벌레에서와 동일하게 확인되었다. 무당벌레의 장내미생물을 casein, chitin, cellulose, lignin 첨가 배지에 배양한 결과 casein을 분해하는 3균주, chitin을 분해하는 2균주가 확인되었으며, cellulose와 lignin을 분해하는 균주는 확인 할 수 없었다.

곤충의 장내 공생미생물은 소화, 발육, 생존, 번식 및 필수성분의 합성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이러한 공생미생물은 모세대로부터 얻어지는 수직적 전달과, 자연환경이나 먹이와 같은 외부적 요인으로부터 얻어지는 수평적 전달을 통해 획득되는 것으로 확인되고 있다. 본 연구에서는 콩과작물에 주요해충인 톱다리개미허리노린재(Riptortus pedestris)의 장내공생자이며, 수평적 전달을 통해서 획득되는 것으로 알려진 Burkholderia spp.와 이외의 장내세균이 톱다리개미허리노린재의 생물적ㆍ생태학적 특성에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 톱다리개미허리노린재 야외개체군과 실내 누대사육 개체군의 성충 소화기관을 채취하고 TSA배지에 배양하여 장내세균을 분리동정한 결과, 야외개체군에서만 Burkholderia spp. 균주를 확인 할 수 있었다. 실내사육개체의 누대사육과정에서 실제로 발생하는 발달이나 생식의 저해가 Burkholderia spp. 장내세균의 부재로 인한 것인지 확인하는 과정이 필요했다. 톱다리개미허리노린재의 장내세균 억제를 위한 항생제를 선발하고, 외부로부터 Burkholdria spp.가 유입될 가능성이 있는 기주와 토양(상토), 콩종자를 (Yoshitomo et al., 2011) 사용한 방법을 인용하여 모두 멸균 및 소독하여 부재시키고, Burkholderia spp. 균주도 같은 방법으로 처리하여 사육하였으며, 처리구별 충체길이를 측정하여 발육정도를 비교하였다. Burkhodria spp.를 모두 제거한 개체군과 제거하고 이 균주를 처리하여 획득하게 한 개체군, 정상개체군간의 발육의 정도에 있어 차이를 보이는 것으로 확인되었으며, 추후 약충기간, 성비, 생식정도를 확인하여 공생세균인 Burkhodria spp.가 톱다리개미허리노린재에 미치는 영향을 확인해야 할 것으로 판단되며, 그 외의 분리동정된 균주의 장내세균으로서의 가능성 또한 확인할 계획이다.

곤충은 먹이에 따라 장내세균에 차이를 보이고, 장내세균은 필수 아미노산이나 비타민을 만들어 기주의 발육과 생장, 생식등 생리 생태에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 포식성 무당벌레 (Harmonia axyridis)의 령기별, 먹이별로 장내에 존재하고 있는 세균의 분리 및 동정을 통해, 무당벌레 장내미생물의 종류를 알아보고 식식성인 28점박이무당벌레(Henosepilachna vigintioctomaculata)의 장내 미생물과의 비교를 통하여 기주곤충의 생태학적, 생물학적 특성에 영향을 미치는 장내세균의 선발 및 새로운 생물소재로의 가능성을 검토하고자 하였다. 포식성 무당벌레(H. axyridis)는 무테두리진딧물을 먹이로 공급하여 실내에서 누대사육을 통해 확보한 자손세대 무당벌레 유충과 성충의 소화기관을 분리하고 장내세균을 분리 동정한 결과, Staphylococcus saprophycus, S. sciuri를 포함한 총 31균주가 분리 동정되었다. 28점박이무당벌레 (H. vigintioctomaculata)는 토마토잎을 먹이로 공급하여 누대사육하한 유충과 성충의 소화기관을 분리하여 분리 동정한 결과, Pseudomonas viridiflava를 포함한 총 6균주가 분리 동정되었다. 예상과는 다르게, 포식성 무당벌레와 식식성 무당벌레의 장내 세균사이에 공통된 세균은 존재하지 않았으며, 식식성 무당벌레의 장내세균 종이 현저히 적은 것도 확인할 수 있었다. 포식성 무당벌레의 유충 전 령기와 성충에서 존재한 S. saprophycus의 경우 무당벌레의 생장과 생식에 영향을 주었다. 동일하게 S. sciuri도 유충과 성충의 전 령기에 존재하였고, S. saprophycus와는 다르게 단백질 분해능력이 있음을 확인하여 실험균주로 선발하여 항생제와 실험균주를 먹이에 처리하여 S. sciuri의 존재여부에 따른 기주곤충의 발육특성 및 생식특성에 미치는 영향을 조사하였다.

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.

곤충의 생태학적 역할에 있어서 공생미생물은 대부분의 곤충그룹에서 나타나 는 상호간 절대적 이익관계에서부터 해로운 기생적 관계까지 여러 다양성을 가지 고 있다. 곤충의 장내에서나 표면에서 많은 다른 미생물들과 서로 다양한 방법으 로 공존하면서 생활하고 있는데, 넓은 범위에서 공생관계가 있는가 하면 기주의 생리에 아주 밀접하면서 필수적인 관계만을 나타내는 것도 있다. 공생자는 대부분 곤충의 소화기관 부근에서 발견되어지고, 이것은 생장과 발육에 필수적인 아미노 산이나 비타민 등을 합성하는 것으로 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 포식성 곤충 인 무당벌레(Harmonia axyridis)의 령기별, 먹이별로 장내에 존재하고 있는 세균 의 분리 및 동정을 통해, 무당벌레 장내미생물의 종류를 알아보고 무당벌레의 생 물학적 특성에 미치는 영향을 보고자하였다. 충남 금산의 월동개체군을 채집하여 무테두리진딧물로 실내에서 누대사육을 통해 확보한 자손세대 무당벌레 유충(1령~4령)과 진딧물, 설탕물, 닭간을 먹인 성 충의 소화기관을 분리하고 장내세균을 분리 동정한 결과, 총 31균주가 분리 동정 되었다. 설탕물을 먹인 성충을 제외하고 모든 령기와 성충에서 Staphylococcus saprophyticus가 분리 동정되어, 이 세균을 실험균주로 선발하여 S. saprophyticus 의 존재여부에 따른 기주곤충의 발육특성 및 생식특성에 미치는 영향을 조사하였 다. 대상균주의 부재로 인한 특성을 확인하기 위해 항생제인 ofloxacin을 처리한 처리구와, S. saprophyticus을 먹이인 진딧물에 처리하여 공급한 후, 무당벌레의 산란력, 부화율, 번데기 무게, 유충발육기간을 조사한 결과, 알의 부화율은 항생제 처리로 인한 실험 장내세균의 부재로 인해 감소하는 경향을 보였으나, 유충의 발 육기간이나 번데기 무게와 같은 발육특성에 미치는 영향은 확인되지 않았다.

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.

A bacterial colony was isolated from the gut of the bean bug, Riptortus clavatus. From morphological and biochemical tests, the bacterial isolate showed the highest similarity to Staphylococcus succinus. DNA sequence of 16S rRNA gene of the bacterium supported the identification. Oral administration of penicillin G to adults of R. clavatus gave a dose-dependent mortality of adults of R. clavatus to adults along with significant decrease of the bacterial population in the gut. Similarly, three metabolites (benzylideneacetone, proline-tyrosine, and acetylated phenylalanine-glycine-valine) derived from an entomopathogenic bacterium, Xenorhabdus nematophila, also inhibited growth of the gut bacterial population and gave significant mortalities to R. clavatus. These results suggest that a gut bacterial population classified as Staphylococcus sp. is required for survival of R. clavatus and that the three bacterial metabolites had toxic effects on the bugs due to their antibacterial properties.

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.

This research was carried out to improve the utilization of agar by evaluating the effect of agarooligosaccharides on the intestinal microflora. Medium containing 0.2% agarooligosaccharides remarkably enhanced the growth of Bifidobacterium infantis; however, agarooligosaccharides did not influence the growth of Clostridium perJlingens. Agarooligosaccharides affected intestinal microflora to different extent by various pH and NaCl concentration. The growth of B. infantis enhancad over pH 4.5. Within 1 % NaCl concentration, addition of agarooligosaccharides enhanced the growth of B. infantis. In contract, NaCl did not affect the growth of Cl. perflingens at all concentrations tested. Therefore, agarooligosacchariedes improved the benevolent intestinal microflora and depressed to the level of bacteria causing putrefaction and food poisoning.

재배상황버섯의 유산균 증식 효과를 측정한 결과 B. breve에 대한 증식 효과와 배양배지의 pH 저하 효과가 우수했다. 사람 및 흰쥐의 장내 세균을 버섯추출물 함유 배지에서 배양시 배지의 pH 저하 효과가 우수할 뿐만 아니라 β-glucosidase의 효소 활성을 억제하였다. 그 외에도 대장암 및 방광암 등의 원인효소로 주목되고 있는 사람 및 흰쥐의 장내 세균층 효소인 β-glucosidase 및 tryptophanase 효소 활성을 억제하였다. 이외에도 인슐린 비의 존형 당뇨병의 치료제로 사용되는 acarbose보다는 약하지만 maltase, sucrase 및 알파아밀라제를 효과적으로 저해하였다.

장내 유해세균에 대한 세균성 장내 질환치료와 관련된 한약재의 항균활성 검색을 통해 우수한 효과가 인정된 빈랑을 선정하고 혐기적 broth system에서 각 용매별 분획물의 6종의 장내 유해세균에 대한 항균활성을 측정하였으며 그 항균물질을 column chromatography법에 의해 부분 정제하였다. 빈랑의 경우, n-hexane을 제외하고 각 분획에서 뛰어난 항균력을 나타내었으며, 특히 ethylacetate 분획의 항균활성이 뛰어났다. 빈랑의 ethylacetate 분획은 Sephadex G-200 column chromatography에 의한 30개 분획중 5에서 7번까지의 분획에서 강한 항균활성을 나타내었으며 Silica gel column chromatography에 의한 40개 분획 중에서는 20번 분획에서 항균활성을 보였다.

장내 세균성 질환의 치료와 관련된 한약재를 선정하고 장내 유해세균에 대한 항균활성을 염기적 broth system에서 조사하였다. 목향과 육두구 물추출물은 6종의 시험균(Eubacterium limonsum ATCC 10825, Escherichia coli ATCC 25922, Bacteroides fragilis KCTC 5013, Clostridium perfringens ATCC 3627, Staphylococcus aureus KFCC 11764 및 Salmonella typhimurium ATCC 14028)의 생육을 2, 000㎍/ml 농도에서도 억제하지 못하였다. 빈랑의 물추출물은 100㎍/ml농도에서 시험균들에 대한 항균활성이 없었으나, 1, 000, 2, 000㎍/ml 농도에서는 Eubacterium limonsum ATCC 10825, Bacteroides fragilis KCTC 5013, Clostridium perfringens ATCC 3627 and Salmonella typhimurium ATCC 14028에 대해 뛰어난 항균활성을 보였다. 가자 물추출물은 시험균주 모두에 대해 항균활성을 나타내었으며, 특히 2, 000㎍/ml농도에서 Escherichia coli ATCC 25922와 Staphylococcus aureus KFCC 11764는 거의 생육하지 못하였다.

장내유해세균에 대한 세균성 장내질환치료와 관련된 한약재의 항균활성 검색을 통해 우수한 효과가 인정된 가자를 선정하고 혐기적 broth system에서 각 용매별 분획물의 6종의 장내유해세균에 대한 항균활성을 측정하였으며 그 항균물질을 column chromatography 법에 의해 부분 정제하였다. 가자 메탄올 추출물은 100∼2, 000 g/ml 농도에서 시험균 Eubacterium limosum ATCC 10825, Escherichia coli ATCC 25922, Bacteroides fragilis KCTC 5013, Clostridium perfringens ATCC 3627, Staphylococcus aureus KFCC 11764 및 Salmonella typhimurium ATCC 14028 모두에 대해 항균활성을 보였으며 특히 2, 000 g/ml 농도에서는 Escherichia coli ATCC 25922 및 Staphylococcus aureus KFCC 11764을 제외하고는 거의 생육하지 못하였다. 각 분획물(n-hexane, ethylether, ethylacetate 및 water)들간의 항균활성은 Clostridium perfringens ATCC 3627을 제외하고는 유의적인 차이가 없었다. 가자의 ethylacetate분획은 Sephadex G-200 column chromatography에 의한 30개 분획중 12에서 21번까지의 분획에서 강한 항균활성을 나타내었으며 silica gel column chromatography에 의한 40개 분획중에서는 22에서 34번까지의 분획에서 항균활성을 보였다.