미생물살충제 "비티플러스" 액상 제형화 및 품질 분석 기술에 관한 연구

엄성현,박현지,김규순,홍유경,박지영,최봉기,김준성,김건우,강문수,양경형,김용균,Eom, Seonghyeon,Park, Hyeonji,Kim, Kyusoon,Hong, Youkyeong,Park, Jiyeong,Choi, Bongki,Kim, Joonsung,Kim, Kunwoo,Kang, Moonsoo,Yang, Kyunghyung,Kim, Yonggyun 한국응용곤충학회 2013 한국응용곤충학회지 Vol.52 No.2

곤충병원세균(Bacillus thuringiensis: 비티)의 살충효과를 증가시킨 미생물살충제 "비티플러스"가 개발되었다. 그러나 수화제 형태의 비티플러스는 농가나 산업체에서 높은 단가로 선호하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 액상 제형의 비티플러스를 개발하는 연구 목적을 두었다. 이러한 목적에 따라 먼저 비티플러스 제조에 포함되는 두 세균 배양액의 최적 혼합 비율을 결정하였다. 이 최적 혼합액은 10%의 에탄올을 보존제로 사용되었으며, 비티와 또 다른 곤충병원세균인 Xenorhabdus nematophila (Xn)의 배양액 비율이 5:4 (v/v)로 제조하게 했다. 또한 이 액상제형이 1,000 희석배수에서 효과를 보이기 위해 비티 배양액을 10 배 농축하여 최적 비율로 혼합하였다. 이렇게 해서 얻어진 액상 제형을 발육후기 유충의 배추좀나방(Plutella xylostella)이 가해를 하는 배추밭에 처리하여 7일 후 약 77%의 방제 효과를 보였는데, 이 처리 효과는 현재 상용화되는 배추좀나방 적용 생물농약들과 비등한 효과를 나타내는 것으로 판명되었다. 저온 및 상온의 저장 분석에서 본 액상 제형은 최소한 한 달 동안 안정된 방제효과를 나타내는 것으로 분석되었다. 이 액상 제형의 안정된 방제 효과를 보장하여 주는 품질관리 기술을 개발하기 위해 제형 내 비티 포자 밀도와 Xn 유래 유용물질의 농도를 판별하였다. 본 연구 분석은 최적의 방제 효과를 나타내기 위해서는 비티플러스 액상 제형에 비티포자 밀도가 최소 $5{\times}10^{11}$ spores/mL 이고, Xn 세균 대사물질들 가운데 8 종 유효물질의 농도가 품질관리 판별 기준으로 제시되었다. A microbial insecticide "Bt-Plus" has been developed to enhance an insecticidal efficacy of an entomopathogenic bacterium, Bacillus thuringiensis (Bt). However, its wettable powder formulation is not preferred by farmers and industry producers due to relatively high cost. This study aimed to develop a soluble concentrate formulation of Bt-Plus. To this end, an optimal mixture ratio of two bacterial culture broths was determined to be 5:4 (v/v) of Bt and Xenorhabdus nematophila (Xn) along with 10% ethanol preservative. In addition, Bt broth was concentrated by 10 times to apply the mixture at 1,000 times fold dilution. The resulting liquid formulation was sprayed on cabbage crop field infested by late instar larvae of the diamondback moth, Plutella xylostella. The field assay showed about 77% control efficacy at 7 days after treatment, which was comparable to those of current commercial biopesticides targeting P. xylostella. For storage test in both low and room temperatures, the liquid formation showed a relatively stable control efficacy at least for a month. To develop a quality control technique to exhibit a stable control efficacy of Bt-Plus, Bt spore density ($5{\times}10^{11}$ spores/mL) and eight active component concentrations of Xn bacterial metabolites in the formulation products have been proposed in this study.

곤충 유래 캐드헤린 단백질을 이용한 생물공학적 해충관리 및 전망

박영진,김용균 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.10

캐드헤린 (cadherin)은 캴슘 의존성 막관통 단백질로써 세포질영역, 막관통영역, 세포외영역의 세 부분으로 구성되어 있다. 캐드헤린은 세포외세포와 세포간 또는 세포와 조직간 밀착연접을 형성하는 역할을 수행하며, 생체내에서 주로 세포와 세 포 또는 기질간 정보 교환과 조직의 항상성을 유지한다. 최근 곤충에서 캐드헤린은 나비목과 파리목을 대상으로 한 연구에서 비티독소 (Cry toxin)의 중요한 작용점으 로 알려지기 시작하였으며, 비티독소에 대한 곤충의 감수성에 영향을 미친다. 옥수수의 뿌리를 가해하여 심각한 피해를 야기하는 딱정벌레목의 western corn rootworm (WCR, Diabrotica virgifera virgifera)에서 얻어진 캐드헤린 유전자를 토대로 캐드헤린 반복서열의 일부를 대장균을 통하여 재조합단백질 (DvCad1 CR8-10)로 만들 수 있었다. 딱정벌레목에 속하는 일부 해충들을 대상으로 DvCad1 CR8-10은 Cry toxin과의 혼합처리에서 일부 Cry toxin의 반수치사농도 감소를 나 타내었다. 또한 Cry toxin과 캐드헤린 단백질간의 결합력 조사와, 캐드헤린 유전자 에 대한 RNA interference 연구를 통해서 캐드헤린이 Cry toxin의 중요한 수용체라 는 것을 확인할 수 있었다. 비티독소를 이용한 농업해충과 위생해충의 방제는 지금까지 성공한 생물적방 제로 인식되고 있으며, 현재에는 다양한 중요작물에 비티독소가 도입되어 발현되 는 형질전환 비티작물로 까지 비티공학기술이 발전되어 왔다. 그러나 야외에서 배 추좀나방에 대한 비티독소의 저항성 문제가 처음으로 출현하며, 딱정벌레목까지 다양한 해충들이 비티에 대한 저항성을 보이고 있다. 따라서 이러한 해충들에 대한 비티의 효과적인 이용과 저항성 개체의 출현을 조절하기 위해서 곤충유래의 캐드 헤린 단백질을 이용한 생물공학적 해충관리가 도입 될 것으로 전망된다.

기생성 및 포식성 천적에 대한 작물보호제 '비티플러스'의 독성 평가

서삼열,고이구라 스리칸스,권기면,장신애,김용균,Seo, Sam-Yeol,Srikanth, Koigoora,Kwon, Gi-Myon,Jang, Sin-Ae,Kim, Yong-Gyun 한국응용곤충학회 2012 한국응용곤충학회지 Vol.51 No.1

신작물보호제로 개발된 '비티플러스'의 천적에 대한 영향평가가 이뤄졌다. 분석된 천적은 두 종의 기생성 천적인 콜레마니진디벌($Aphidius$ $colemani$) 및 황온좀벌($Eretmocerus$ $eremicus$)과 네 종의 포식성 천적인 무당벌레($Harmonia$ $axyridis$), 애꽃노린재($Orius$ $laevigatus$), 지중해이리 응애($Amblyseius$ $swirskii$) 및 칠레이리응애($Phytoseiulus$ $persimilis$)를 포함했다. '비티플러스'는 세 가지 곤충병원세균($Xenorhabdus$ $nematophila$(Xn), $Photorhabdus$ $temperata$ subsp. $temperata$(Ptt), $Bacillus$ $thuringiensis$(Bt))과 세균 대사물질(BM)을 조합하여 개발되었다. 배추좀나방($Plutella$ $xylostella$) 4령충에 대해서 세 종류의 '비티플러스'('Xn+Bt', 'Ptt+Bt' 그리고 'BM+Bt') 모두는 Bt 단독에 비해 높은 살충력을 나타냈다. '비티플러스'의 천적에 대한 영향에서 세균배양액 혼합체('Xn+Bt' 또는 'Ptt+Bt')는 접촉독성 및 섭식독성 분석에서 모두 독성이 낮은 것으로 나타났다. 그러나 'BM+Bt'는 일부 독성을 보였으며, 특별히 지중해이리응애와 칠레이리응애에 대해서 높은 독성을 나타냈다. 이들 세균대사물질의 살비효과를 점박이응애($Tetranychus$ $urticae$)를 대상으로 분석하였다. 각 대사물질별로 상이한 살비력을 보인 가운데, '비티플러스'에 이용된 대사물질 복합체는 반수치사약량이 218.7 ppm(95% 신뢰구간: 163.2 - 262.3)으로 비교적 높은 살비효과를 나타냈다. 이들 물질의 독성은 Sf9 세포주에 대한 세포독성 분석을 통해 나타났다. 특별히 'BM+Bt' 제조에 사용된 주성분인 벤질리덴아세톤은 낮은 농도에서도 높은 세포독성을 보였다. Effect of a new crop protectant 'Bt-Plus' on natural enemies was analyzed in this study. Tested natural enemies included two parasitic species of $Aphidius$ $colemani$ and $Eretmocerus$ $eremicus$, and four predatory species of $Harmonia$ $axyridis$, $Orius$ $laevigatus$, $Amblyseius$ $swirskii$, and $Phytoseiulus$ $persimilis$. 'Bt-Plus' was formulated by combination of three entomopathogenic bacteria ($Xenorhabdus$ $nematophila$ (Xn), $Photorhabdus$ $temperata$ subsp. $temperata$ (Ptt), $Bacillus$ $thuringiensis$ (Bt)) and bacterial metabolite (BM). All three types of 'Bt-Plus' showed significantly higher toxicities against fourth instar $Plutella$ $xylostella$ larvae than Bt single treatment. Two types of bacterial mixtures ('Xn+Bt' and 'Ptt+Bt') showed little toxicity to all natural enemies in both contact and oral feeding assays. However, 'BM+Bt' showed significant toxicities especially to two predatory mites of $A.$ $swirskii$ and $P.$ $persimilis$. The acaricidal effects of different bacterial metabolites were evaluated against two spotted spider mite, $Tetranychus$ $urticae$. All six BM chemicals showed significant acaricidal effects. The BM mixture used to prepare 'Bt-Plus' showed a high acaricidal activity with a median lethal concentration at 218.7 ppm (95% confidence interval: 163.2 - 262.3). These toxic effects of bacterial metabolites were also proved by cytotoxicity test against Sf9 cells. Especially, benzylideneacetone, which was used as a main ingredient of 'BM+Bt', showed high cytotoxicity at its low micromolar concentration.

면역억제를 이용한 파리 방제용 비티플러스 약제 개발

엄성현,김용균 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.04

의학해충 및 축산해충으로 일부 파리류는 친환경적으로 방제되어야 한다. 비티 농약은 살충 독소단백질을 생성하는 Bacillus thuringiensis (Bt)를 기반으로 제조된다. 본 연구는 Bt 균주 가운데 파리류에 대해 살충력이 높은 Bt israelensis (Bti)를 이용하여 새로운 비티플러스 농약을 개발하였다. 개발 원리는 Bti 균주에 대한 곤충의 면역 기능을 억제하는 물질을 첨가하여 살충력을 높이는 전략을 세웠다. 모델 곤충으로서 노랑초파리(Drosophila melanogaster)를 이용하였다. 사과 껍질을 이용한 침지법으로 노랑초파리 유충의 약제 반응을 분석했다. 노랑초파리 유충은 세균 감염에 따라 세포성 면역 반응인 소낭형성을 보였다. 4 x 104 대장균 주입에 대해서 8 시간 후 최대 32개의 소낭이 형성되었다. 그러나 또 다른 곤충병원세균인 Photorhabdus temperata temperata (Ptt)의 배양액 추출물을 주입한 결과 소낭형성 능력이 현저히 감소했다. Bti와 Ptt 배양액 추출물을 혼합한 결과 Bti의 살충력을 뚜렷이 증가되었다. 본 연구는 파리 방제제로서 두 곤충병원세균을 조합하여 제조한 효과적 비티플러스를 개발하였다.

콩명나방(Maruca vitrata)에 대한 면역억제제를 이용한 비티 살충제의 방제효과 증가 기술

한국응용곤충학회 한국응용곤충학회 2017 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.04

콩명나방(Maruca vitrata)은 팥과 동부를 포함하는 Vigna 속 작물을 가해하는 해충이다. 다양한 화학 살충제가 이 해충의 유충을 방제하는 데 효과적이다. 특히 Bacillus thuringiensis (Bt) 미생물농약이 이 해충을 방제하는 데 가능성을 제시하였다. 그러나 화학농약에 비해서 비교적 느린 살충 효과는 현장 적용에 어려움을 주었다. 본 연구는 Bt의 살충효과를 증가시키기 위해 면역억제제를 첨가하는 방안을 강구하였다. 콩명나방의 면역반응은 혈구세포의 소낭형성으로 분석하였다. 소낭형성 반응은 아이코사노이드 생합성 억제자인 dexamethasone 처리에 의해 현격하게 낮아졌다. 아이코사노이드 생합성 억제자를 합성하여 분비하는 Xenorhabdus nematophila 세균 배양액을 Bt와 함께 처리한 결과 Bt 단독에 비해 살충효과가 크게 증가하였다. 본 연구는 비티플러스 살충제가 콩명나방 방제에 효과적이라 는 것을 제시하였다.

대파 재배지 파좀나방(Acrolepiopsis sapporensis) 발생 현황과 ‘비티플러스’ 처리 효과

엠디따핌호사인흐리틱,진가현,김용균 한국응용곤충학회 2023 한국응용곤충학회지 Vol.62 No.4

대파(Allium fistulosum) 정식부터 수확기까지 성페로몬을 이용하여 재배지에 발생한 파좀나방(Acrolepiopsis sapporensis)을 모니터링하였다. 이 시기에 발생한 파좀나방은 월동세대 이후 6월 초와 7월 말에 각각 발생 최성기를 보였다. 그러나 발생량은 연도와 재배 환경에 따라 다르게 나타났다. 파좀나방을 효과적으로 방제하기 위한 미생물제제로서 Bacillus thuringiensis 균주를 스크리닝하였고, 이들 가운데 B. thuringiensis kurstaki (BtK)가 선발되었다. 선발된 BtK의 살충력을 높이기 위해 다른 곤충병원세균인 Photorhabdus temperata temperata (Ptt) 세균 배양액 추출물을 추가하였다. 이들 두 세균을 혼합한 ‘비티플러스’는 BtK 단독 보다 현격하게 높은 살충력을 나타냈다. 이러한 살충력 제고 원인은 Ptt 추출물에 포함된 대사물질에 의해 기인되었다. 이들 대사물질은 파좀나방의 세포성 및 체액성 면역반응을 억제하여 BtK의 살충력을 제고시킨 것으로 나타났다. 이상의 결과는 국내 대파 재배지에서 파좀나방이 지속적으로 발생하며, 이 해충에 의한 경제적 피해를 줄이기 위한 비티플러스의 효과적 방제 가능성을 제시하였다. The onion moth, Acrolepiopsis sapporensis, was monitored in the farms cultivating the welsh onion, Allium fistulosum, using sex pheromone from transplantation to harvest. Two occurrence peaks were observed at early June and late July after the overwintering population. However, the population sizes were varied among different years and the cultivating environments. To effectively control A. sapporensis with microbial pesticides, different Bacillus thuringiensis strains were screened to select B. thuringiensis kurstaki (BtK). To enhance the insecticidal virulence of BtK, the culture broth of Photorhabdus temperata temperata (Ptt) was added to the BtK. This mixture of two entomopathogenic bacteria was called ‘BtPlus’, which was superior to BtK alone in the insecticidal virulence. The enhanced virulence was explained by the immunosuppressive activity of the secondary metabolites contained in the Ptt extract. The metabolites inhibited both cellular and humoral immune responses of A. sapporensis, resulting in the enhanced virulence of BtK. These results suggest that A. sapporensis occurs in the welsh onion fields and the resulting economic damage would be effectively prevented by BtPlus application.

내독소에 의해 유발된 대식세포의 염증반응에서 비티신 에이의 억제 효과

성미정 ( Mi Jeong Sung ),김덕훈 ( Duk Hoon Kim ),김원 ( Won Kim ),황진택 ( Jin Taek Hwang ),김현진 ( Hyun Jin Kim ),김순희 ( Soon Hee Kim ),박성광 ( Sung Kwang Park ),김명선 ( Myung Sunny Kim ),김영섭 ( Young Sup Kim ),권대영 ( D 대한신장학회 2008 춘계학술대회 초록집 Vol.28 No.1

비티플러스 살충제의 모기 방제 효과 및 환경생물에 대한 안전성 평가

박영진(Youngjin Park),유성민(Sungmin Ryu),권보원(Bowon Kwon),박찬(Chan Park),김진(Jin Kim),김용균(Yonggyun Kim) 한국농약과학회 2016 농약과학회지 Vol.20 No.3

참여적 커뮤니케이션 매체 디자인을 통한 기업브랜드이미지 강화 연구

이상현(Sang Hyun Lee) 한국디자인문화학회 2012 한국디자인문화학회지 Vol.18 No.1

본 논문에서는 기업브랜딩환경에서 소비자 아이덴티티에 대한 가치를 높임으로써 기업의 브랜드이미지를 강화시키기 위한 방법을 모색하고자 하였다. 1) 연구의 핵심은 소비자 개인의 정체성과 기업브랜드와의 필연적 관계를 연구하고, 서로를 연결하는 효과적인 매체를 개발하는 것이다. 몇 해 전, 유럽시장에서 DIY(Do It Yourself)기반의 가장 대표적인 기업이라 할 수 있는 B&Q가 국내 시장에 진출한지 얼마되지 않아 철수한 사례가 있었다. IKEA와 함께 관련 분야 최대의 글로벌 기업이라 할수 있는 B&Q는 Home&Furniture 분야에서 영국을 포함한 글로벌 소비자들에게는 높은 인지도를 확보하고 있었지만, 정작 국내에서는 소비자의 인식부족에 따른 시장성 약화로 인해 국내시장에서 성공을 거두지 못하고 결국 철수하고 말았다. 상기 사례는 국내 기업들이 글로벌 시장으로 진출시, 효과적인 브랜드커뮤니케이션을 위한 방법연구와 미디어 개발에 있어서 간과해서는 않될 중요한 부분이라 할 수 있다. 이러한 점으로 말미암아 본 디자인 연구에서는 BTL커뮤니케이션 미디어로서 소비자의 참여를 통한 체험전시가 기업의 브랜드 인지도 상승에 영향을 미칠 수 있다는 점을 입증하고자 하였다. 이를 위하여 국적이나 사회·문화적 배경 등의 다양성과 상관없이 전시에 참여한 모든 이들을 대상으로 연구적 실험, 참여적 전시를 진행하였으며 그 결과는 가설에 가까움을 확인하였다. 결과적으로, 기업브랜딩 차원에서 마련되는 소비자 참여와 심미적 표현은 기업브랜드이미지 제고를 위하여 효과적으로 활용할 수 있음을 실제의 연구적 실험전시를 통해서 입증하였다. 또한 전시를 통한 소비자의 감성체험이 기업의 글로벌브랜딩에 있어서 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 확인하였다. This thesis is to find solution for enhancing corporate brand personality by ascending value of consumer identity in corporate branding environment. The key of the research is to investigate necessary relation between personal consumer identity and corporate brand, and design effective media to connect with each other. There was a case that BNQ, a world-wide company which could say a leader of DIY (Do It Yourself) industry in European market, withdrew in domestic market a few years ago. Although BNQ, known as the most global company with IKEA in the field of Home & Furniture business activity, had high brand awareness in western countries, he never have commercial success because of weakened marketability due to consumers`` low awareness of DIY and poor analysis of consumer lifestyle. This case could be a very significant point in terms of brand communication methods and media design, if domestic companies advance into overseas markets. For that, I tried to prove that participatory exhibition as media in terms of BTL communication could be able to effect to ascend corporate brand image in this research. I set up an experimental exhibition in which various people over social and cultural background and nationality can take part, and the result was very positive like hypothesis prior to the research. As a result, the theory that consumer`s participation and aesthetic expression on the base of corporate branding strategy could be useful for improving corporate image was validated through the survey and interview in the performing experiment, participatory exhibition. In addition, I confirmed that affective experience through exhibition could be pragmatic solution to act as a catalyst for global brand communication.

Xenorhabdus 및 Photorhabdus 세균 배양액을 이용한 생물농약 개발에 관한 연구

서삼열,김용균,Seo, Sam-Yeol,Kim, Yong-Gyun 한국응용곤충학회 2010 한국응용곤충학회지 Vol.49 No.3

Xenorhabdus 및 Photorhabdus 두 곤충병원세균은 곤충의 아이코사노이드 생합성을 억제하여 면역작용을 저하시키는 인자로 알려지고 있다. 본 연구는 이들 세균의 배양액을 이용하여 배추좀나방(Plutella xylostella)을 방제하는 새로운 생화학농약을 개발하려 추진되었다. 두 세균 배양액의 단독 처리는 배추좀나방의 생존력에 뚜렷한 영향을 주지 않았다. 그러나 비티(Bacillus thuringiensis) 생물농약과 혼합하여 처리할 경우 비티 단독 처리에 비해 배추좀나방 4령충에 대해서 현격하게 높은 병원성 증가효과를 주었다. 배양액의 세균 활성을 조사하기 위해 이 세균 배양액을 고온 멸균 및 $0.2\;{\mu}m$ 여과 멸균 처리하였다. 이렇게 처리된 멸균 배양액은 세균이 생존했던 배양액과 차이 없이 비티 생물농약의 병원력을 상승시켰다. X. nematophila 배양액에서 유래된 세 가지 대사물질도 세균배양액과 유사한 비티 병원력 상승효과를 보였다. 야외 배추좀나방 방제 시험에서도 세균배양액은 비티 생물농약의 방제가를 상승시키는 효과를 나타냈다. Two groups of entomopathogenic bacteria, Xenorhabdus and Photorhabdus, are known to suppress insect immune responses by inhibiting eicosanoid biosynthesis. This study used these bacterial culture broths to develop novel biochemical insecticides against the diamondback moth, Plutella xylostella. Though the bacterial culture broths alone showed little insecticidal activity, they significantly enhanced pathogenicity of Bacillus thuringiensis against the fourth instar larvae of P. xylostella. Sterilization of the bacterial culture broth by autoclaving or $0.2\;{\mu}m$ membrane filtering did not influence the synergistic effect on the pathogenicity of B. thuringiensis. Three metablites identified in the culture broth of X. nematophila also showed similar synergistic effects. In field test, both entomopathogenic bacterial culture broth also enhanced the control efficacy of B. thuringiensis against P. xylostella.