풀무치에 대하여 살충활성을 보유한 곤충병원성 진균의 생리활성 평가

이미롱,김종철,이세진,김시현,이석주,박소은,이왕휴,김재수,Lee, Mi Rong,Kim, Jong Cheol,Lee, Se Jin,Kim, Sihyeon,Lee, Seok Ju,Park, So Eun,Lee, Wang Hyu,Kim, Jae Su 한국응용곤충학회 2017 한국응용곤충학회지 Vol.56 No.3

풀무치 (Locusta migratoria) (Orthoptrea: Acridiade)는 전 세계적으로 작물 생산에 심각한 문제를 야기하는 돌발 해충이다. 그러나 우리나라의 경우 풀무치를 방제하기 위한 방제제 및 적용에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 풀무치에 병원성을 갖는 풀무치병원성 진균 라이브러리를 구축하였으며, 풀무치 방제에 이용 가능한 생물학적 방제제로서의 가능성을 평가 하였다. 먼저 갈색거저리 유충-baiting 시스템을 이용하여 다양한 지역에서 채집된 토양에서 곤충병원성 진균을 발굴 하였다. 풀무치 병원성 검정을 진행하기 위하여 국립 농업 과학원에서 풀무치를 분양 받았으며, 고체 배양된 곤충병원성 진균을 곤충 사육 상자에 처리하여 (2 g/box), 풀무치 약충 (3-4령충)에 대한 곤충병원성 진균의 병원성을 평가 하였다. 그 결과 곤충병원성 진균 처리 3-7일차에 풀무치의 머리, 복부, 다리 표면에서 진균이 증식하는 mycosis를 확인 할 수 있었다. 특히, Metarhizium anisopliae, M. lepidiotae, Clonostachys rogersoniana에서 높은 병원성이 나타나는 것이 확인 되었다. 확보된 34개의 풀무치병원성균주의 특성을 파악하기 위하여 열안정성 및 포자생산성을 확인 한 결과, Paecilomyces, Purpureocillium 균주가 다른 균주에 비해 열에 대한 높은 안정성안 나타나는 것을 확인 하였으며, 대부분의 균주에서 $1{\times}10^8conidia/gram$ 이상의 포자수를 생산 하는 것을 확인 하였다. 또한 온실 조건에서 비교적 병원성이 높았던 M. anisopliae 고체 배양된 균주를 토양에 처리하여 병원성을 확인한 결과, 85.7%의 높은 방제효과를 확인 할 수 있었다. 본 실험을 통하여 풀무치가 이동하면서 토양에 정착된 곤충병원성 진균에 접촉되어 치사 될 수 있을 것으로 판단되며, 효과적인 풀무치 방제가 가능 할 것이라고 판단된다. Locusts, Locusta migratoria (Orthoptera: Acrididae) are periodical unpredictable agricultural pests worldwide and cause serious damage to crop production; however, little consideration has been given to the management of this pest. Herein, we constructed a locust-pathogenic fungal library and confirmed that some fungi could be used as resources for locust management. First, the entomopathogenic fungi were collected from sampled soils using a Tenebrio molitor-based baiting system. For the locust assay, a locust colony was obtained from the National Institute of Agricultural Science and Technology. A total of 34 entomopathogenic fungal granules, which were produced by solid cultures, were placed in the plastic insect-rearing boxes (2 g/box) and nymphs of locust were contained in the box. In 3-7 days, mycosis was observed on the membranous cuticles of the head, abdomen, and legs of locusts. In particular, Metarhizium anisopliae, M. lepidiotae, and Clonostachys rogersoniana exhibited high virulence against the locust. Given that the 34 isolates could be used in field applications, their conidial production and stability (thermotolerance) were further characterized. In the thermotolerance assay, Paecilomyces and Purpureocillium isolates had higher thermotolerance than the other isolates. Most of the fungal isolates produced ca. >$1{\times}10^8conidia/g$ on millet grain medium. In a greenhouse trial, the granular application of M. anisopliae isolate on the soil surface resulted in 85.7% control efficacy. This work suggests that entomopathogenic fungi in a granular form can be effectively used to control the migratory locust.

곤충병원성 진균을 활용한 해충 관리와 개발 전략

이세진,신태영,김종철,김재수 한국응용곤충학회 2022 한국응용곤충학회지 Vol.61 No.1

Entomopathogenic fungi can be used to control a variety of sucking and chewing insects, with little effect on beneficial insects and natural enemies. Approximately 170 entomopathogenic fungal insecticides have been registered and used worldwide, with the recent focus being on the mode of action and mechanism of insect-fungal interactions. During the initial period of research and development, the industrialization of entomopathogenic fungi focused on the selection of strains with high virulence. However, improvement in productivity, including securing resistance to environmental stressors, is a major issue that needs to be solved. Although conidia are the primary application propagules, efforts are being made to overcome the limitations of blastospores to improve the economic feasibility of the production procedure. Fungal transformation isalso being conducted to enhance insecticidal activity, and molecular biology is being used to investigate functions of various genes. In the fungi-based pest management market, global companies are setting up cooperative platforms with specialized biological companies in the form of M&As or partnerships with the aim of implementing a tank-mix strategy by combining chemical pesticides and entomopathogenic fungi. In this regard, understanding insect ecology in the field helps in providing more effective fungal applications in pest management, which can be used complementary to chemicals. In the future, when fungal applications are combined with digital farming technology, above-ground applications to control leaf-dwelling pests will be more effective. Therefore, for practical industrialization, it is necessary to secure clear research data on intellectual property rights. 곤충병원성 진균은 다양한 흡즙형 및 저작형 해충 방제에 적용이 가능하며, 익충과 천적에 낮은 영향을 보여, 화학농약의 대체체로서 관심이 높아지고 있다. 현재까지 전세계적으로 170여개의 제품들이 등록되어 판매되고 있으며, 최근 연구측면에서는 작용기작 및 곤충-진균 상호작 용체 구명에 집중하고 있다. 해충 방제를 위한 곤충병원성 진균의 산업화 연구는 초기 살충성이 높은 균주 선발에 집중하였으나, 최근에는 환경 스트레스 인자에 대한 저항성 확보를 포함한 생산성 향상이 해결해야 할주요 과제이다. 분생포자(conidia)가 주된 처리 형태였지만, 액체배양을 통해 생산되는 아포자(blastospore)의 한계점을 극복하여 대량생산의 경제성을 확보하려는 노력들도 진행되고 있다. 추가로 살충효과를 향상시 키기 위해, 형질전환을 비롯한 분자생물학적 연구와 유전자 및 유전체 기능 구명에 집중하고 있다. 해충방제 시장측면에서, 글로벌 작물보호제 기업들은 인수합병 또는 공동 연구개발 형태로 전문 생물농약 기업들과의 협력체계를 구축하고 있으며, 화학농약과 곤충병원성 진균의 tank-mix 전략을 주된 방향성으로 삼고 있다. 현장에서 곤충 생태에 대한 이해를 기반으로 한 생태학적 처리(ecological application)는 곤충병원성 진균의 살충효과를 향상시킬 수 있는 기회가 된다. 앞으로의 디지털팜(digital farming) 기술과 접목된다면, 지상부 해충 방제를 위한 실질적인 적용도 가능하다. 곤충병원성 진균의 산업화를 위해서는 지적재산권 분쟁 해결을 위한 명확한 비교 연구자료 확보도 필요하다. 이와 같은 곤충병원성 진균이 식량생산의 안전성과 경제성을 확보하는 중요한 미생물자원으로 활발히 활용되고 개발되길 기대한다.

곤충병원성진균의 총 페놀 함량 및 DPPH 라디칼 소거능

이기만,남성희,송하석,여주홍,이광길,배윤환,Lee, Ki-Man,Nam, Sung-Hee,Song, Ha-Suk,Yeo, Joo-Hong,Lee, Kwang-Gill,Bae, Yoon-Hwan 한국응용곤충학회 2009 한국응용곤충학회지 Vol.48 No.3

곤충병원성진균 20종의 총 페놀 함량, 항산화활성 및 항균활성간의 관계를 조사하기 위해 본 실험을 수행하였다. 총 페놀 함량은 Aspergillus flavus에서 $553.0{\pm}52.15{\mu}g/g$, A. parasiticus에서 $529.9{\pm}60.10{\mu}g/g$으로 가장 높게 나타났으며, 다른 균주는 $26.6{\sim}121.9{\mu}g/g$으로 나타났다. DPPH(1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical 소거능은 대부분의 균주에서 나타났으며 다른 균주에 비하여 A. flavus와 A. parasiticus에서는 각각 $90.9{\pm}2.90%$와 $77.9{\pm}4.13%$로 높게 나타나 항산화활성과 총 페놀 함량 간 높은 연관성이 나타났다. 항균활성은 모든 식중독균에 대하여 나타났으며 Listeria monocytogenes와 Escherchia coli에 대하여 특히 강하였다. This study was conducted to investigate the total phenol contents, antioxidative activities and antibacterial activities of twenty species of entomopathogenic fungi. The total phenol content was highest in Aspergillus flavus ($553.0{\pm}52.15{\mu}g/g$) and A. parasiticus ($529.9{\pm}60.10{\mu}g/g$). On the other hand those in other strains were within the range of $26.6{\sim}121.9{\mu}g/g$. The antioxdative activity was shown in the most of strains and the highest DPPH (1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical scavenging activity was observed in A. flavus ($90.9{\pm}2.90%$) and A. parasiticus ($77.9{\pm}4.13%$). This result indicated that the antioxidative activities were very correlated with the total phenol contents. The antibacterial activitiy was found in the every tested pathogenic bacteria. Especially, the antibacterial activity was strongest against Listeria monocytogenes and Escherchia coli.

담배가루이(Bemisia tabaci )에서 분리한 곤충병원성진균의 동정 및 병원성 검정

박현로,류영현,연일권,남성희,김동근,한명세,Park, Hyun-Rho,Ryu, Young-Hyun,Yeon, Il-Kyen,Nam, Sung-Hee,Kim, Dong-Geun,Han, Myung-Sae 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회지 Vol.53 No.1

자연 감염된 담배가루이로부터 곤충병원성진균을 분리 동정하고, 이 균주에 대하여 배양특성, 자연발병 요인, 그리고 주요 온실해충인 담배가루이, 점박이응애, 대만총채벌레에 대한 살충력을 검정하였다. 분리 균주의 형태적 특성은 직립한 분생자병에 윤생으로 호리병 형태의 4-6개 phialide를 지녔고, 분생포자의 크기는 $3.0-3.4{\mu}m$ 이었다. 분리 균주의 rDNA의 ITS영역 염기서열 분석에서 Isaria fumosorosea (AF461747)와는 99%의 높은 염기서열 유사도를 보였다. Potato dextrose agar, Sabouraud maltose agar+yeast extract 그리고 Sabouraud dextrose agar+yeast extract 배지에서 IFs 균주는 $24^{\circ}C$의 SDAY 배양에서 균사 성장이 가장 양호하였으며, $15^{\circ}C$보다는 $35^{\circ}C$의 고온에서 균사 성장이 좋았다. I. fumosorosea IFs-08, -09 균주는 담배가루이에 대하여 각각 96.7, 93.9%의 높은 살충율을 보였으며, 점박이응애(92.0, 84.9%) 그리고 대만총채벌레(84.4, 81.5%)에서도 80-90%정도의 살충율을 보인 반면 KACC로부터 분양받은 Isaria tenuipes, Isaria farinosa, Isaria fumosorosea 균주들은 10-20% 내외의 낮은 살충율을 나타내었다. Entomopathogenic fungi were isolated from Bemisia tabaci in an Oriental melon field, and their growth characteristics, factors related to a natural outbreak, and infectivity against Bemisia tabaci, Tetranychus urticae, and Frankliniella intonsa were investigated. The isolates had erect conidiophores bearing whorls of 4-6 phialides with a swollen base where cylindrical conidia of $3.0-3.4{\mu}m$ were attached. The isolates were identified as Isaria fumosorosea on the basis of morphological characteristics and an ITS sequence with 99% similarity. I. fumosorosea IFs-08 grew well on Sabouraud dextrose agar+yeast extract medium(3.2 mm/day/$24^{\circ}C$); it grew better at $35^{\circ}C$ than at $15^{\circ}C$. The isolates of I. fumosorosea-IFs were highly infective and killed 93.9-96.7% B. tabaci, 84.9-92.0% T. urticae, and 81.5-84.4% F. intonsa in bioassay, whereas three isolates (Isaria tenuipes, Isaria farinosa, and Isaria fumosorosea) from KACC showed a low infectivity of 10-20%. To the best of our knowledge, this is the first report of I. fumosorosea isolated from B. tabaci in Korea.

생물학적 방제제로서 곤충병원성 진균의 자두수염잎벌 (Monocellicampa pruni Wei)에 대한 살충 활성 검정

정현욱,김회리,김재수,이세진 한국농약과학회 2022 농약과학회지 Vol.26 No.4

Japanese plum sawfly, Monocellicampa pruni is a pest that damages plums and was first reported in South Korea in 2018. These pests attacked the fruitlet of plums and caused severe damage, especially serious production losses in organic orchards. Herein, we confirmed the possibility of controlling M. pruni using entomopathogenic fungi. First, we isolated 6 fungi from infected M. pruni and conducted a bioassay to the larvae by the spraying method. After 3 days, the cumulative mortality of Cordyceps fumosorosea SIF-007 and Beauveria bassiana SIF-014 were 63.3 ± 3.3 and 63.3 ± 6.7%, respectively. Mycosis was observed on the insect cuticles under high humidity conditions. In addition, as a result of spraying the fungal conidia on the soil in a petri dish trial, a high infection rate of >70% was confirmed. These results suggest that Japanese plum sawfly can be effectively controlled by entomopathogenic fungi as an eco-friendly pesticide.