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.

아시아계통의 매미나방(Lymantria dispar asiatica) (나비목: 태극나방과)은 국내 토착해충으로서 지역에 따라 돌발적으로 대발생한 사례 가 있으며, 다양한 수목 및 농작물에 피해를 끼치는 광식성 해충이다. 특히 2019년 이후로 경기도, 충청도, 경북 북부지역에서 대발생하여 산림 및 인근지역 도심에 발생하여 산림 및 도시민들의 정서적 피해를 끼치기도 했다. 본 연구에서는 2020-2021년 경북 예천지역에서 알집을 채집하여 사육한 결과, 매미나방 핵다각체병바이러스(LdMNPV) 감염에 의해 79.65% (321/403마리)는 사육중 사망하였다. 염기서열 분석은 2021년 국내 12 지역에서 매미나방 유충을 36마리를 조사한 결과, LdMNPV의 late expression factor-8 (lef-8), polyhedrin (polh) 유전자의 종내변이율이 0.80%, 0.86%로 확인됐다. NCBI database 자료와 비교 분석한 결과 일본의 LdMNPV와 가장 유사했으며, 터키의 LdMNPV와 가장 큰 차이를 나타냈다. 본 조사를 통하여 LdMNPV는 높은 감염율을 나타냈고 매미나방 중요한 개체군 조절인자중 한가지로 작용할 것으로 판단된다.

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.

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.

파밤나방 핵다각체병바이러스(Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus: SeNPV)의 온도별, 농도별로 병원활성을 조사한 결과는 다음과 같다. SeNPV의 온도에 따른 은 2령 에서는 , 에서는 로 온도가 높아질수록 낮아졌으며, 다른 영기에서도 같은 경향이었다. 에서 SeNPV 의 파밤나방 3령 유충에 대한 은 9.0일이었으나 SeNPV 에서는 6.9일-3.5일로 더 짧았다. 24, 28, 의 SeNPV 에서는 5.7일, 5.5일, 4.9일의 병원 활성을 보여 온도가 올라갈수록 은 짧아졌다. 또한 바이러스 농도가 높고 유충의 영기가 어릴수록 짧아져 은 온도 바이러스 농도, 유충영기에 따라 차이가 있었다.

담배거세미나방 핵다각체병바이러스(SINPV)의 살충력 증가를 위하여 유기산 및 기능성 물질을 첨가하여 활성을 검정한 결과는 다음과 같다. 핵다각체병바이러스(NPV) 1 PIBs/에 ascorbic acid, succinic acid, sulfanilic acid 2,000ppm을 바이러스 1 PIBs/에 첨가하였을 때 각각 7.0일, 7.일, 10.7일로 바이러스 단독으로 처리한 6.0일보다 더 높게 나타났으나 boric acid 2,000ppm을 첨가한 경우 L 은 4.5일로서 단독처리보다 1.5일 짧았다. 유충 체중변화에서도 boric acid는 2,000ppm에서 7일째 이후 생존하는 개체가 없어 가장 효과가 좋은 것으로 나타났으며 1,000ppm과 500ppm에서도 체중이 증가하지 않아 바이러스 활성 증진을 지속시키는 물질로 판단되었다. 기능성 물질과 혼합 처리에서는 바이러스 1 PIBs/ 단독 처리는 L 이 7.4일이 걸리는 반면 담배거세미나방 핵다각체병바이러스와 전해산화수, 키토산, 목초액 혼합처리는 모두 살충기간이 길어져 혼합효과가 없었다. 담배거세미나방 핵다각체병바이러스 농도 1.010, PIBs/와 기능성 물질을 혼합하였을 때도 같은 경향으로 오히려 바이러스 병원성 억제효과가 나타났다. 나타났다.

담배거세미나방 핵다각체병바이러스의 온도별, 농도별로 병원성 검정결과는 다음과 같다. SINPV의 온도에 따른 담배거세미나방 유충 영기별 LC 은 20-28범위에서는 1,3,5령에서 온도가 높아질수록 낮아졌으나 32에서는 높아졌다. LT 은 핵다각체병바이러스 1.0 Polyhedral inclusion bodies (PIBs)/ml에서 온도조건(20-32)이 2와 24에 비하여 28와 32에서 짧았다. 또한 바이러스 농도가 높고, 유충의 영기가 어릴수록 짧아져 LT 은 온도조건, 바이러스 농도, 유충 영기에 의존하였다.

담배거세미나방 방제를 위한 핵다각체병바이러스의 병원성 검정결과는 다음과 같다. 국화 유묘에서 병원성 검정은 핵다각체병바이러스 1.0 PIBs/ml에서 노지의 LT 은 6.2-5.1일이 소요되어 비닐하우스의 6.9-5.4일 보다 짧았으며, 누적 살충율은 노지에서 10일째에 1.0 PIBs/ml에서 100%의 살충율을 보였으나 비닐하우스에서는 95%였다. 포장의 살충력은 유기합성농약(endosulfan)이 살포 2일 안에 효과가 나타나는 반면 바이러스에 의한 살충은 4일째부터 나타나기 시작하여 14일까지 지속되었다. 노지포장에서는 SINPV 1.0 PIBs/ml의 살충율이 94.0%로 대조약제인 endosulfanfsoppm의 91.4%보다 높았으며, 비닐하우스에서는 1.0 PIBs/ml이 92.0%로 가장 높았으나 다른처리와 통계적인 유의차가 없었다. 이상의 결과로 보아 노지포장과 비닐하우스에서 1.0 PIBs/ml 이상의 농도로 처리하면 담배거세미나방을 방제할 수 있을 것으로 판단되었다.

담배거세미나방 방제를 위한 핵다각체병 바이러스와 NeemAzal-T/S의 혼합처리 효과는 다음과 같다. 인공사료에 혼합 처리하여 실내 검정한 결과 핵다각체병 바이러스 1108 PIBs/ml과 NeemAzal-T/S ppm 혼합한 경우에 과 가 각각 1.94일과 8.33일로 다른 처리구보다 빠르게 나타났다. 핵다각체병 바이러스 1106~8 PIBs/ml과 NeemAzal-T/S ppm 혼합살포로 단독처리보다 에서 3일 정도의 살충기간을 단축할 수 있었다. 배추유묘에서의 병원성 검정 결과 바이러스 단독처리는 4일째의 살충율이 10.7~6.7%로 낮으나, 핵다각체병 바이러스와 NeemAzal-T/S혼합 처리시에 살충효과가 빠르고 살충율도 높게 나타났다. 특히 핵다각체병 바이러스 1108 PIBs/m1과 NeemAzal-T/S 75~200 ppm처리에서는 9일째에 100%의 살충율을 보였다. 핵다각체병 바이러스를 처리하지 않은 담배거세미나방 유충은 초기 235mg에서 7일째에 2,194 mg으로 9.4배의 체중이 증가하였다. NeemAzal-T/S 단독처리시에는 200 pprn에서 1,120mg으로 4.8배 체중이 증가하였으며 바이러스 단독처리에서는 1108 PIBs/ml에서 7.0배 증가하였다. 그러나 두처리를 혼합하면 7일째에 SINPV1104~8 /+NeemAzal 75~200 ppm에서 3.9~2.9배만이 증가하여 단독처리보다 체중증가가 둔화되어 혼합처리에 의한 상승효과가 있었다.

야생주 핵다각체병 바이러스의 낮은 병원성에 대해 살충제로서의 파밤나방 핵다각체병 바이러스(Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus: SeNPV)의 병원성 향상을 꾀함과 동시에 재조합 바이러스가 다각체 내에 매립됨으로써 살충제로의 적용시 야외에서의 안정성을 확보할 수 있는 p10 유전자의 프로모터를 이용한 새로운 발현벡터를 개발하기 위하여 국내분리주 SeNPV의 p10 유전자 구조를 분석하였다. 그 결과, SeNPV p10 유전자의 프로모터와 구조유전자 부위를 포함한 545염기서열을 결정하여 기존에 보고된 SeNPV p10 유전자(Zuidema et al., 1993)와 비교한 결과 구조유전자 부위에서는 100%의 상동성을 보였으나 5` 및 3` flanking region의 4개의 염기서열에서 차이를 보였다. Southern hybridization에 의하여 SeNPV전체 genomic DNA상에서 p10 유전자는 Sph I 2.4Kb와 Cla I 4.0Kb 단편내에 각각 존재함을 확인하였으며, p10 유전자를 포함하는 이들 단편을 각각 클로닝하여 제한효소 지도를 작성한다.

Autographa californica 핵다각체병 바이러스(AcNPV)의 다각체 단백질과 초록색 형광 단백질의 융합단백질의 특성을 분석하였다. 초록색 형광 단백질 유전자는 AcNPV의 완전한 다각체 단백질 유전자의 앞쪽과 뒤쪽에 융합하여 다각체 단백질 유전자의 프로모터 조절하에 도입하였다. 이렇게 작성된 재조합 바이러스를 각각 Ac-GFPPOL 또는 Ac-POLGFP이라고 명명하였다. 이들 재조합 바이러스에 의해 감염된 곤충세포주에서는 56kDa의 융합단백질이 발현되었다. 한편, 흥미롭게도 재조합 바이러스 Ac-POLGFP에 의해 감염된 세포주에서는 초록색 형광이 핵내에서만 다각체 유사 granular particle 형태로 관찰되었다. 반면에 Ac-GFPPOP에 의해 감염된 세포도주에서는 대부분 핵내에 존재하였지만, 세포질과 핵 모두에서 초록색 형광을 관찰할 수 있었다. 그러나 발현된 융합단백질은 분명히 다각체단백질을 포함하고 있음에도 다각체는 형성하지 않았다. 이러한 결과들은 융합단백질에서 다각체단백질의 위치와 관련이 있는 것으로 보여진다.

남부지방에서 분리한 곤충병원성곰팡이 Beauveria bassiana GY1-17균주를 이용하여 산림해충인 오리나무잎벌레(Agelastica coerulea), 밤나무혹나방(Meganola melancholica), 회양목명나방(Glyphodes perspectalis), 잔디해충인 등얼룩풍뎅이(Blitopertha orientalis), 채소해충인 배추좀나방(Plutella xylostella) 및 거세미나방(Agrotis segetum)의 생물적 방제 가능성을 알아보기 위하여 실험한 결과, 오리나무잎벌레와 배추좀나방유충은 7.0~2.0 conidia/ml 농도에서 처리 7일과 5일후 100%의 치사율을 나타내었다. 밤나무혹나방유충은 0.03875~3.1 conidia/ml 처리에서 66.7~100%의 높은 치사율을 보였으나 회양목명나방유충은 2.0~2.0conidia/ml 처리에서도 전혀 치사되지 않았다. 등얼룩풍뎅이유충은 3.7 conidia/ml 농도에서 46.7%의 치사율을 보였고, 거세미나방유충은 2.5 conidia/ml 농도에서 63.3% 치사율을 나타내었다.

파밤나방 유충을 이용한 효율적인 SeNPV의 생산을 위하여, 파밤나방유충의 령기와 접종농도에 따른 병원성과 관련하여 바이러스 생체 증식 효율을 조사하였다. 그 결과, 파밤나방 유충을 이용한 SeNPV의 대량생산은 4령 유충에 1.0TEX106/TEX 다각체/ml 농도로 접종하였을 시 약 86.7%의 사충율과 함께 최대 바이러스 생산성을 보여 가장 효율적임을 알 수 있었다

담배와 고추의 주요해충인 담배나방 [Helicoverpa assulta(Guenee)]의 미생물적 방제법을 개발하기 위하여, 아직 국내에서 보고되지 않은 담배나방 핵다각체병 바이러스 담배나방 사충으로 부터 분리하고, 바이러스의 전자현미경 관찰 및 바이러스 DNA의 제한효소 분석 등을 통한 생화학적 특성을 조사하였다. 담배나방 핵다각체병 바이러스의 다각체는 구형에 가까운 20면체로서 크기는 평균 약 1.0m 정도이고, 다수의 바이러스 입자가 다각체 단백질에 포매되어 있었다. 포매된 바이러스 입자는 한개의 봉상 nucleocapsid가 하나의 envelope 내에 매립된 형태의 SNPV(single embedded nuclear polyhedrosis virus)로, 형태는 전형적인 봉상으로서 그 크기는 약 였다. 또한 다각체 단백질의 SDS-PAGE 분석 결고, 분자량은 약 31 Kd이었으며, 담배나방 핵다각체병바이러스 DNA를 분리하여 EcoRI. HindIII 등 수종의 제한효소로 처리분석한 결과, 그 genome의 크기는 약 120Kb 정도였다. 본 핵다각체병바이러스는 담배나방 유충에만 병원성을 나타내 기주특이성을 보였다.