Bacillus thuringiensis(B.t.)에서 cry gene은 plasmid DNA상에 존재하고 대상 곤충에 살충활성을 나타내는 내독소단백질 형성에 관여하는 주요 유전자이다.파밤나방(spodoptera exigua)에 높은 살충활성을 보이는 B.t. subsp. aizawai KB098 균주의 cry gene이 위치하는 plasmid DNA를 찾기 위해 curing 방법을 사용하였다. KB098균주는 cry1Aa, cry1Ab, cry1C, cry1D 4개의 cry gene을 가지고 있으며, Plasmid DNA는 7개가 확인되었다. Cry gene을 암호화하는 plasmid DNA를 찾기 위한 curing 방법은 LB배지에 KB098균주를 희석 후, 27℃ 진탕배양기에서 24시간 배양한 뒤 NA배지에 spreading 한 후, 42℃조건으로 48시간 배양하여 단일 colony를 얻었다. 위상차현미경으로 관찰했을 때 내독소단백질을 형성하지 않는 colony를 NA배지에 streaking하여 27℃ 조건으로 4일간 배양하였다. 위상차현미경관찰을 통해 내독소단백질을 형성하지 않는 colony를 선발하였다. Curing과정이 제대로 수행되었는지 확인하기 위해 SDS-PAGE를 통하여 분자량 130kDa의 내독소단백질 band가 형성되지 않음을 확인하였으며, PCR증폭을 통해 acrystalliferous균주가 KB098 균주가 가지고 있는 4개의 cry gene을 가지고 있지 않음을 확인하였다. cry gene을 암호화 하는 plasmid DNA를 찾기 위해 KB098균주와 5개의 acrystalliferous균주와의 plasmid DNA pattern을 비교하였다. acrystalliferous균주에서 결실된 plasmid DNA만을 gel elution 한 후에 PCR을 통해 cry gene의 존재를 확인하였다.

cry gene은 Bacillus thuringienesis(B.t.)에서 대상 곤충에 살충활성을 나타내는 내독소단백질을 형성하는 주요 유전자로 특정 plasmid DNA상에 암호화되어 있 다. B.t. subsp. aizawai KB098 균주는 파밤나방(spodoptera exigua)에 높은 살충 활성을 보이는 균주로 본 연구에서는 이 균주의 cry gene이 위치하는 plasmid DNA를 찾고자 하였다. 본 실험에 이용된 KB098균주는 cry1Aa, cry1Ab, cry1C, cry1D 4개의 cry gene을 가지고 있으며, Plasmid DNA는 7개가 확인되었다. Cry gene을 암호화하는 plasmid DNA를 찾기 위해 acrystalliferous균주가 필요하였으 며, 42℃조건으로 48시간 열처리 후 새로운 배지에 27℃ 조건으로 3일간 재배양 하여 sporulation단계에서 위상차현미경관찰을 통해 내독소단백질을 형성하지 않 는 colony를 autolysis 단계까지 배양한 후에 위상차현미경으로 재확인하여 확보 할 수 있었다. 획득한 14개의 acrystalliferous를 균주 중, 서로 다른 pattern의 plasmid DNA를 갖는 5개의 균주를 선발하였고, acrystalliferous재확인을 하기 위 해 SDS-PAGE를 통하여 내독소단백질의 분자량인 130kDa의 band가 형성되지 않음을 확인하였으며, PCR증폭을 통해 acrystalliferous균주가 KB098 균주가 가 지고 있는 4개의 cry gene을 가지고 있지 않음을 확인하였다. cry gene을 암호화 하는 plasmid DNA를 찾기 위해 KB098균주와 선발한 5개의 균주와의 plasmid DNA pattern을 비교한 결과, 두 개의 plasmid DNA band에서의 차이가 확인되 었다.

DNA sequencer는 template로 이용하는 DNA의 quality와 sequencing 반응 산물의 정제 방법, 그리고 gel 농도에 민감하다고 알려져 있다. 이에 우리는 plasmid DNA의 준비, 정제, sequencing 반응, gel 농도와 injection medium 등에 대한 최적 조건을 구축하기 위한 연구를 수행하였다. Plasmid DNA 준비과정에서 phenol을 사용한 것 보다 chloroform을 사용한 것이 평균 reading length가 532 bp에서 684 bp로 향상 되었으며, 2.5% DMSO를 첨가한 것이 첨가하지 않은 것에 비해 200 bp 더 길게 염기서열 분석이 되었다. 또한, sequencing 반응산물 정제 시 50 mM EDTA와 0.6 M sodium acetate를 미리 섞어서 pH 8.0으로 맞춘 것을 사용한 것이 50 mM EDTA(pH 8.0)와 0.6 M sodium acetate(pH 5.2)를 각각 사용한 것 보다 20 bp 길게 염기서열 분석이 되었다. Injection medium으로는 실험실에서 resin으로 탈 이온화 시킨 formamide보다 정제된 ABI formamide를 사용한 것이 보다 재현성 있게 reading length가 90 bp 더 길게 분석 되었으며, 4% PAGE gel 보다 3.6% PAGE gel을 사용한 것이 150 bp 더 길게 분석 되었다. Template 준비 시 chloroform으로 정제하고 2.5% DMSO를 첨가, sequencing 반응산물 정제 시 carrier의 pH를 8.0으로 맞춘 것을 이용, 그리고 ABI formamide와 3.6% gel 농도를 사용하는 최적의 조건으로 평균 700 bp, 85% score를 얻을 수 있었다.

6개(個) 품종(品種)의 대두(大豆)로 부터 분리(分離)된 대두(大豆) 근류균(根瘤菌)의 생리적(生理的) 특성(特性) 및 plasmid DNA의 분리(分離)를 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. YEM 배지(培地)에서 S117, S118, 011, DY-1균주(菌株)는 생육속도(生育速度)가 느리고 alkaline 반응(反應)을 나타내었으며, S110, S111, S114, S115, S116, S120, 010균주(菌株)들은 생육속도(生育速度)가 빠르고 산반응(酸反應)을 나타내었다. fast-growing형(型)과 slow-growing형(型) R. japonicum은 모두 극모성 또는 주모성 편모(鞭毛)를 가진 그람 음성(陰性) 간균(桿菌)이며, 한천 평판에서 점액성(粘液性)이 있는 유백색(乳白色) colony를 형성(形成) 하였다. 접종(接種) 7일후(後), fast-growing형(型)의 colony는 직경(直徑)이 2.0-4.0mm였고, slow-growing 형(型)의 colony는 대체로 0.5-1.5였다. fast-growing형(型)은 pH4.5에서 한결같이 감수성(感受性)이 있고, pH9.5에 내성(耐性)이 있는 반면 slow-growing형(型)은 정반대로 나타났다. 조사(調査)된 균주(菌株)들은 모두 생육(生育)을 위한 탄소원(炭素源)으로써 glucose를 이용(利用)하였으며, 010과 321을 제외하고 모든 균주는 starch는 전혀 이용(利用)하지 못하였으며 fast-growing형(型) 만이 sucrose를 이용(利用)하였다. 조사(調査)된 slow-growing R. japonicum은 일반적으로 15-250kb 정도(程度)의 1-3개(個)의 plasmid DNA를 함유하는 반면, fast-growing R. japonicum은 20-250kb정도(程度)의 1-3개(個)의 plamid DNA를 함유(含有)하고 있었다.

Bacillus thuringiensis 변종(變種)들로부터 Extrachromosomal DNA를 추출분리(抽出分離)코저 종래(從來)의 방법(方法)을 보완(補完)하여 적용(適用)한바 분자량(分子量)의 크기가 1 Megadalton에서 135 Megadalton에 이르는 plasmid들을 분리(分離)함에 보다 효과적(效果的)이었고 또 이 plasmid들을 이용(利用), 제한효소(制限酵素)에 의(依)한 유전자배열작성(遺傳子配列作成) 및 gene Cloning을 하는데 비교적(比較的) 안정(安定)된 많은 양(量)의 세포용해물(細胞溶解物)을 얻을 수 있었다. 파리목과 나비목에 각기(各其) 독성(毒性)이 다른 Bacillus thuringiensis 6개(個) 변종(變種)으로부터 plasmid들을 분리(分離)한 결과(結果) 분자량(分子量)이 큰 50 Megadalton 이상(以上)의 plasmid들이 공시(供試) 된 모든 변종(變種)으로부터 추출(抽出)되었으며 이들 plasmid의 수(數)를 보면 israelensis로부터 8개(個) kurstaki로부터 10개(個) 로부터 13개(個) dendrolimus로부터 2개(個), finitimus로부터 1개(個) 그리고 yunnanensis로부터 6개(個)가 각각(各各) 검출(檢出)되었다. 공시(供試)된 변종중(變種中) 4개(個)의 변종(變種)으로부터는 2 Megadalton 이하(以下)의 적은 plasmid들도 추출(抽出)되었다.