곤충병원선충인 Steinernema longicaudum에 공생하는 Xenorhabdus ehlersii KSY 세균은 나방류에 대한 높은 병원력을 발휘한다. 본 연구에서 이 세균의 병원력이 아이코사노이드 생합성을 억제하여 기주 곤충의 면역 저하를 유발한다는 것을 확인하였다. 그러나 이 세균의 병원력은 혈강 주입에 의해 야기된다. 섭식을 통해 이 세균을 혈강으로 전달하기 위해 곤충의 중장벽을 파괴하여 병원력을 발휘하는 Bacillus thuringiensis (Bt)와 혼합하여 처리하였다. 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충에 대해서 X. ehlersii 세균 배양액의 혼합 처리는 Bt 살충력을 현격하게 증가시켰다. 이러한 살충효과는 또 다른 나비목 해충인 콩명나방에 대해서도 확인되었다. 제형화를 위해 X. ehlersii 세균 배양액을 동결건조하여 Bt 수 화제와 혼합하였다. 이를 기반으로 간이 포장실험을 수행하였다. Bt 단독으로 처리한 결과 약 80%의 방제 효과를 보인 반면 X. ehlersii 혼합제는 95% 이상의 방제효과를 나타냈다. 본 연구는 곤충병원세균 X. ehlersii가 새로운 해충 방제제로 개발될 가능성을 제시하고 있다.

The entomopathogenic bacteria Xenorhabdus/Photorhabdus inhibit insect immune responses by inhibiting eicosanoid biosynthesis. Especially, the bacterial secondary metabolites inhibit PLA2 that release eicosanoid biosynthesis precursors. Some organic extracts of the bacteria-cultured broth possessed PLA2 inhibitory activity. This study used butanol to extract the metabolites and showed that the extract possessed potent inhibitory activity against insect immunity. The inhibition was reversed by the addition of eicosanoid biosynthesis precursor, suggesting PLA2 inhibition. Furthermore, sub-fractionation of the butanol extract separated the secondary metabolites and the fractions exhibited differential PLA2 inhibition. The active fractions appeared to contain novel compounds that are not known in PLA2 inhibition of these bacteria.

Two entomopathogenic bacteria, Xenorhabdus nematophila and Photorhabdus temperata subsp. temperata, are known to be potent against the diamondback moth, Plutella xylostella, when the bacteria are injected into the hemocoel. This study investigated any pathogenic effect of their culture broth on P. xylostella by oral administration. Only culture broth of both bacterial species did not give enough pathogenic effects by the oral administration. However, when the culture broth was orally treated together with Bacillus thuringiensis (Bt), both cell-free culture broth significantly enhanced Bt pathogenicity against the 3rd instar larvae of P. xylostella. The culture broth was then fractionated into hexane, ethyl acetate, and aqueous extracts. Most synergistic effect on Bt pathogenicity was found in ethyl acetate extracts of both bacterial species. Thin layer chromatography of these extracts clearly showed that ethyl acetate extracts of both bacterial culture broths possessed metabolites that were different to those of hexane and aqueous extracts. These results suggest that the both entomopathogenic bacteria produce and secrete different factors to give significant synergistic effect on Bt pathogenicity.

Two entomopathogenic bacteria, Xenorhabdus nematophila (Xn) and Photorhabdus temperata temperata (Ptt), are symbionts of nematodes, Steinernema carpocapsae and Heterorhabditis megidis, respectively. When the nematodes enter host insect hemocoel, the bacteria are released from the nematode intestine to insect hemocoel and cause immunosuppression, which results in septicemia. Culture broth of both bacteria had insecticidal effects when injected into hemocoel of Plutella xylostella larvae, but did not when orally administered. However, either mixture of Xn or Ptt with Bacillus thuringiensis (Bt) significantly enhanced the Bt pathogenicity against P. xylostella. The culture broth was fractionated with hexane and diethylacetate extracts. Diethylacetate extract had potent factor (s) to increase Bt pathogenicity. A compound, benzylideneacetone, identified from the diethylacetate fraction had oral toxicity against P. xylostella. This compound also showed high acaricidal effect on the two spotted spider mite, Tetranychus urticae

Two entomopathogenic bacteria, Xenorhabdus nematophila (Xn) and Photorhabdus temperata temperata (Ptt), maintain monoxenic condition within host insect cadaver by synthesizing and releasing various antibiotics. These two bacteria were cultured in tryptic soy broth during different times, which were screened in their antibacterial activities. Both bacterial culture broth had high antibacterial activities against Escherichia coli at their stationary growth phase. The potent culture broth was used to screen target plant bacterial pathogens using both inhibition zone assay and liquid culture assay. Ralstonia sp. was most susceptible, while Xanthomonas sp. was highly resistant. Pseudomonas sp. and Bacillus sp. showed hemi-susceptible. The culture broth was further fractionated into hexane and diethylether extracts. Significant antibacterial effect was found in the diethylether extract

An entomopathogenic bacterium, Xenorhabdus nematophila, induces an immunosuppression by inhibiting phospholipase A2 (PLA2), which results in a fatal septicemia. PLA2 is an enzyme responsible for eicosanoid biosynthesis and the pathogenic molecular target of this bacterium. A PLA2 gene of the red flour beetle, Tribolium castaneum, was expressed in Escherichia coli. The recombinant T. castaneum PLA2 (TcPLA2) showed enzyme activity, which was specifically inhibited by bromophenacyl bromide (specific inhibitor to secretory PLA2) and ditheothreitol (reducing agent of disulfide bond). It was sensitive to pH (optimum at pH 7.0), temperature (optimum at 30°C), substrate specificity and calcium dependency. X. nematophila released compound(s) inhibiting TcPLA2during its stationary growth phase. The active compound (s) was resistant to heat treatment and could be extracted separately into both organic and aqueous phases. This PLA2 inhibitory fraction showed significant effect on immunosuppression of T. castaneum. These results suggest there may be several PLA2 inhibitors synthesized by X. nematophila and released into culture broth. The recombinant TcPLA2 was also used to screen potent PLA2 inhibitor compounds, which were designed based on a common chemical structure (a pentenebenzene ring) of two peptide inhibitors, proline-tyrosine (PY) and acetylated phenylalanine-glycine-valine (AcFGV). Alterations were made on amino acid sequence or specific functional groups on the pentenebenzene ring. Among 7 different peptides, AY and FGV showed the most potent effects on TcPLA2activity and also resulted in significant reductions in hemocyte spreading behavior of Plutella xylostella. The potent candidate molecules would be applied to control various insect pests to be developed into novel insecticides.

Two entomopathogenic bacteria, Xenorhadus nematophila and Photorhabdus temperata temperata, are known to suppress immune responses of target insects by inhibiting eicosanoid biosynthesis. This study analyzed these bacterial metabolites in their effects on hemocyte-spreading behavior of the beet armyworm, Spodoptera exigua. Both bacterial culture broth significantly inhibited the hemocyte-spreading behavior, at which the culture broth derived from the stationary growth phase had the most potent effect. Three identified eicosanoid synthesis inhibitors (benzylideneacetone, PY and Ac-FGV) impaired the hemocyte-spreading behavior of S. xigua, at which benzylideneacetone was the most potent. These three compounds share a common chemical structure: a pentenebenzene ring. Alternation of this common structure resulted in significant loss of their inhibitory activity to the hemocyte-spreading behavior.

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.

곤충병원세균이 효과적으로 병원력을 발휘하는 데 대상 곤충의 면역저하가 요구될 수 있다. 본 연구는 대상곤충의 면역저하가 병원세균의 살충능력에 직접 연관된다는 가설을 세웠다. 곤충병원세균을 5령 누에(Bombyx mori)의 혈강에 접종하였을 때, X. nematophilus는 다른 곤충병원세균인 Staphyiococcus gallinarum 보다 1,200배 높은 병원력을 보였다. 비록, 두 곤충병원세균은 누에의 혈구세포에 대해서 독성효과를 가지고 있지만, X. nematophiius는 S. gallinarum과 비교해보다 빠르고 높은 세포독성 영향을 보였다. 세포성 면역반응에서 5농도로 세균이 접종되었을 때, 누에는 약 20개 정도의 소낭을 형성하였다. 특히, 살아있는 X. nematophilus가 접종된 누에에서 소낭 형성은 크게 감소하였지만, S. gullinarum은 소낭 형성 감소에 영향을 주지 않았다. 두 세균 모두는 prophenoloxidase (proPO)의 활성화를 억제시켰다. 그러나 X. nematophilus.가 S. gallinarum보다 높게 PO 활성화를 억제시켰다. 라이소자임의 활성유도는 S. gallinarum접종 후 4시간에서 관찰되었으나, X. nematophilus를 접종하였을 때는 라이소자임의 활성이 전혀 관찰되지 않았다 이러한 결과들은 누에에서 X. nematophilus가 S. gallinarum보다 더 큰 면역저하를 유발하여 병원성을 높였다는 것을 보여준다. 따라서 본 연구는 곤충병원세균에 의해서 유발된 면역저하는 곤충병원세균의 병원성과 연관되어 있다는 것을 제시한다.다.

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.