[논문]무당벌레(Harmonia axyridis ) 장내세균의 특성 및 Staphylococcus spp. 장내세균이 무당벌레의 발육에 미치는 영향

문청원; 김기광; 황경숙; 서미자; 윤영남; 유용만

doi:10.5656/ksae.2011.06.0.30

무당벌레(Harmonia axyridis ) 장내세균의 특성 및 Staphylococcus spp. 장내세균이 무당벌레의 발육에 미치는 영향
Characteristics of Enterobacteria from Harmonia axyridis and Effects of Staphylococcus spp. on Development of H. axyridis 원문보기

한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, v.50 no.2, 2011년, pp.157 - 165

문청원 (충남대학교 농업생명과학대학 응용생물학과) , 김기광 (목원대학교 미생물나노소재학과) , 황경숙 (목원대학교 미생물나노소재학과) , 서미자 (충남대학교 농업생명과학대학 응용생물학과) , 윤영남 (충남대학교 농업생명과학대학 응용생물학과) , 유용만 (충남대학교 농업생명과학대학 응용생물학과)

초록
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포식성 곤충인 무당벌레(Harmonia axyridis)의 소화기관 내에 서식하고 있는 장내세균을 순수 분리하여 계통학적 특성을 밝히고 이들 장내세균이 무당벌레의 발육에 미치는 영향을 검토하였다. 시험곤충은 전북 김제(JK), 충남 금산(CK) 그리고 충남대학교 곤충생리실험실(CI)의 무당벌레 개체군을 사용하였다. 무당벌레의 소화기관에서 장내세균 34균주를 순수분리하고 16S rRNA 유전자 염기서열을 분석하여 총 4개의 계통군으로 분류하였다. 무당벌레 소화기관에서 분리된 전체 분리균주의 약 70%가 Bacillus속과 Staphylococcus속을 포함하는 계통군이었으며, 시험 무당벌레 소화기관으로부터 공통적으로 분리되는 특징을 보였다. 분리된 장내세균 중 대표세균 18균주를 대상으로 항생제에 대한 감수성 조사를 수행한 결과, ofloxacin과 penicillin이 장내세균의 모두에게 증식을 저해하는 항생제 내성을 나타내어 시험약제로 선택하였다. 무당벌레의 먹이인 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)과 무테두리진딧물(Lipaphis eryimi)에 ofloxacin 과 penicillin을 직접 처리하여 무당벌레를 사육하면서 번데기무게, 유충기간, 성충의 산란력, 부화율 등 생리적 특성을 항생제 무처리구와 비교한 결과 낮게 나타났다. 각 무당벌레 소화기관으로부터 공통적으로 분리된 대표 장내세균 Staphylococcus saprophyticus 가 무당벌레의 발육에 미치는 영향을 조사한 결과 S. saprophyticus의 부재 시 유충기간이 길어졌으며 번데기의 무게 그리고 성충의 산란력은 감소하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Enterobacteria were isolated in the gut of the predacious multicolored Asian ladybird beetle, Harmonia axyridis, and their effects to the development of H. axyridis were examined. Populations of H. axyridis in this experiment were collected from Kimjae at Cheonbuk province (JK population), Geumsan at Chungnam province (CK population) and laboratory population at Laboratory of Insect Physiology in Chungnam National University, Daejeon. Thirty-four enterobacteria isolates were purified and isolated from the digestive tract of H. axyridis, and a total of 4 strains were classified into group by analysis of 16S rRNA gene sequences. About 70% of total isolates were phylogenetic groups of Bacillus genus and Staphylococcus genus, and they were commonly separated from the digestive tract of H. axyridis. After investigating their susceptibility against antibiotics with 18 representative enterobacteria isolates, ofloxacin and penicillin were selected for examination in this study of their ability to inhibit the growth of all of isolates. In order to remove the enterobacteria from the aphids, ofloxacin and penicillin were given to the green peach aphid, Myzus persicae, and the turnip aphid, Lipaphis erysimi. These aphids were provided to H. axyridis as prey. The weight of pupa, developmental periods of each larval instar, the number of eggs and their hatching ratio of H. axyridis with treatment aphids were lower compared with non-treatment aphids. Staphylococcus saprophyticus is a representative enterobacteria and commonly isolated from the digestive tract of H. axyridis. In the absence of S. saprophyticus, the developmental periods of each larval instar increased; however, the weights of pupa, the number of eggs, and their hatching ratio decreased.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

기주곤충인 무당벌레의 다양한 장내세균이 유입되는 경로, 장내 세균의 생존 이유 와 역할에 대하여 조사하였다. 실험실에서 진딧물을 먹이로 누대사육중인 2령의 무당벌레 유충의 장내에서 분리한 S.
무당벌레 중장에 존재하는 장내세균이 기주에 미치는 영향을 평가하기 위하여 선행연구로 항생제에 대한 무당벌레 장내 세균의 감수성에 대하여 조사하였다. Mittler(1971)는 chlortetracycline 계열의 auromycin을 사용하여 진딧물의 절대적 공생 세균을 억제시키기고 진딧물의 생리적 특성변화를 조사하였으며, Koga 등(2003)은 절대적 공생세균의 부재하에 선택적 공생 세균이 미치는 영향을 조사하기 위하여 그람양성균에 강력한 항균력을 나타내는 penicillin 계열의 ampicillin과 ansamycin 계열의 rifampicin을 사용하여 실험을 수행한바있다.
본 연구에서는 주로 진딧물을 먹이로 하는 포식성 곤충인 무당벌레에 서식하는 장내세균과 이들이 기주곤충에 미치는 영향을 조사하였다. 무당벌레 장에서 분리한 18개의 장내세균을 전부 억제하는 것으로 나타난 penicillin과 ofloxacin을 무당벌레의 먹이인 진딧물에 살포하고 이를 먹이로 제공하여 무당벌레 각 령기별 발육기간, 번데기의 무게, 첫 산란일, 난괴의 평균 알수 및 부화율을 조사하였다.
본 연구에서는 포식성 곤충인 무당벌레의 장내에 존재하고 있는 세균의 분리 및 동정 하여 여러 종류의 장내미생물 중에서 모든 무당벌레에 선택적으로 공생하는 Staphylococcus spp. 세균이 무당벌레의 생리, 생물 특성에 미치는 영향을 검토하였다.
기주곤충인 무당벌레의 다양한 장내세균이 유입되는 경로, 장내 세균의 생존 이유 와 역할에 대하여 조사하였다. 실험실에서 진딧물을 먹이로 누대사육중인 2령의 무당벌레 유충의 장내에서 분리한 S. saprophyticus균주가 기주곤충과의 어떠한 관련이 있는지를 조사하였다. 따라서 장내세균을 모두 죽일 수 있는 ofloxacin과 penicillin의 항생제를 진딧물에 처리하여 무당벌레에 먹이로 공급하였다.
JK와 CK에서 채집한 개체군은 장내세균을 분리 및 동정을 하기 위해서만 사용하였다. 한편, CI 개체군은 장내세균을 분리뿐만 아니라 공생세균과의 관계를 실험하기 위하여 사육하였다. 무당벌레는 온도 25±2℃, 광조건 16L:8D, 상대습도 50~60%의 조건에서 누대 사육하여 실험에 사용하였다.

제안 방법

250 µl의 70% ethanol로 세척하여 건조시킨 후 HiDi Formamide 20 µl를 첨가하여 95℃에서 2분 동안 denaturation한 후 얼음위에서 냉각시키고 ABI PRISM 310 Genetic Analyser (Applied Biosystems)를 사용하여 염기서열을 결정하였다.
2 ml PCR tube에 넣고 잘 혼합한 후 94℃에서 5분간 반응한 다음 94℃에서 denaturation 1분, 53℃에서 annealing 1분, 72℃에서 extension 1분을 30회 반복하고, 72℃에서 10분간 final extension의 조건으로 PCR(GeneAMPR PCR System 9700, Applied Biosystems)반응을 실시하였다. PCR 산물은 전기영동(Mupid-21, Gel documentation system, Bio-Rad)하여 증폭 여부를 확인하였다. 정제한 PCR산물을 주형으로 ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems)를 사용하여 염기서열을 결정하였다.
PCR은 27 F primer, 1 µl; 1492 R primer, 1 µl; EF-Taq polymerase(Solgent, Korea), 0.25 µl; dNTP, 1 µl;10× buffer, 5 µl; band doctor, 5 µl; H2O, 36.75 µl를 0.2 ml PCR tube에 넣고 잘 혼합한 후 94℃에서 5분간 반응한 다음 94℃에서 denaturation 1분, 53℃에서 annealing 1분, 72℃에서 extension 1분을 30회 반복하고, 72℃에서 10분간 final extension의 조건으로 PCR(GeneAMPR PCR System 9700, Applied Biosystems)반응을 실시하였다.
Sequencing PCR은 BigDye 1.3 µl, T7 primer 1 µl, 16S rDNA sample 1 µl (100ng), 2× buffer 3.4 µl에 멸균 증류수 13.3 µl를 잘 혼합한 후 cycle sequencing 실시하였다.
각각의 배지에서 증식한 콜로니를 멸균 된 증류수 10 ml에 넣고 vortexing하여 일반 NA배지와 항생제가 첨가 된 NA배지에 도말 배양하여 억제 정도를 조사하였다. 항생제는 penicillin, quinolone, tetracycline, aminoglycoside 계열에 속하는 각각의 항생제인 penicillin(Sigma, USA), ofloxacin(Sigma, USA), tetracycline(Sigma, USA), streptomycin(Sigma, USA)을 최종 농도가 0.
또한 무당벌레 2령 유충에서도 Staphylococcus spp.균주로서 분리된 S saprophyticus가 확인됨에 따라, 이 균주를 실험균주로 선발하여 균주의 존재여부에 따른 기주곤충의 발육특성 및 생식특성에 미치는 영향을 조사하였다. 대상균주의 부재로 인한 특성을 확인하기 위해 항생제처리구는 ofloxacin을 처리하여 수행하였다.
Staphylococcus spp. 균주와 무당벌레의 공생관계를 조사하기 위하여 복숭아혹진딧물과 무테두리진딧물을 먹이로 무당벌레를 사육하면서 발육기간, 번데기의 무게, 산란율, 부화율 등의 생리적인 특성에 대한 영향을 검토하였다. 무당벌레의 먹이에 ofloxacin항생제를 적정량을 처리한 진딧물 시험구와 무당벌레 유충에서 분리된 S.
다음은 무처리구, 시험균주 처리구와 항생제 처리구의 번데기를 우화시킨 다음 교미를 시켜 난괴의 평균 알 수와 부화율을 조사하였다. 조사 결과 난괴의 평균 알 수는 무처리구에서는 40.
균주로서 분리된 S saprophyticus가 확인됨에 따라, 이 균주를 실험균주로 선발하여 균주의 존재여부에 따른 기주곤충의 발육특성 및 생식특성에 미치는 영향을 조사하였다. 대상균주의 부재로 인한 특성을 확인하기 위해 항생제처리구는 ofloxacin을 처리하여 수행하였다.
saprophyticus균주가 기주곤충과의 어떠한 관련이 있는지를 조사하였다. 따라서 장내세균을 모두 죽일 수 있는 ofloxacin과 penicillin의 항생제를 진딧물에 처리하여 무당벌레에 먹이로 공급하였다. 무당벌레 유충의 장내에서 분리한 S.
하지만 수컷은 유충기간 조사결과 무처리구와 항생제 처리구간에 수치상으로는 차이가 있었지만 통계분석결과 유의성을 보이지는 않았다(Table 3). 무당벌레 암컷 한 마리당 평균 첫 산란개시일과 산란개시일로부터 15일 동안의 총 산란수를 조사하여 장내세균 부재에 의한 산란력을 조사하였다. 첫 산란개시일은 무처리구는 4.
무당벌레 유충의 중장에 외래 세균이 언제 유입되는지를 조사하기 위해 무당벌레 성충의 먹이로 복숭아혹진딧물과 무테두리진딧물을 조사하였다. 진딧물을 실험실에서 누대 사육하여 얻은 알을 부화시켜 1령 유충의 중장을 다양한 배지에 접종하고 배양하면서 장내세균을 검출하고자 하였으나 어느 배지상에서도 세균은 발견되지 않았다.
본 연구에서는 주로 진딧물을 먹이로 하는 포식성 곤충인 무당벌레에 서식하는 장내세균과 이들이 기주곤충에 미치는 영향을 조사하였다. 무당벌레 장에서 분리한 18개의 장내세균을 전부 억제하는 것으로 나타난 penicillin과 ofloxacin을 무당벌레의 먹이인 진딧물에 살포하고 이를 먹이로 제공하여 무당벌레 각 령기별 발육기간, 번데기의 무게, 첫 산란일, 난괴의 평균 알수 및 부화율을 조사하였다. 발육기간과 번데기 무게는 무당벌레의 암컷과 수컷이 생리적인 특성에서 차이를 보이기 때문에 수컷과 암컷을 나누어 비교 분석 하였다.
무당벌레의 먹이에 ofloxacin항생제를 적정량을 처리한 진딧물 시험구와 무당벌레 유충에서 분리된 S. saprophyticus를 2×106cfu/ml의 농도로 처리한 진딧물 시험구 그리고 무처리군 으로 진딧물만을 공급한 개체군 시험구 등 3종류를 조사하였다.
USA)에 3마리의 중장을 넣어 분쇄 하였다. 무당벌레의 유충에 존재하는 세균을 분리하기위하여 1령, 2령, 3령, 4령 유충의 1마리씩을 위와 같은 방법으로 표면소독을 한 후 충체를 saline solution 200㎕가 채워 진 2 ml eppendorf tube에 넣어 분쇄 하였다.
무당벌레 장에서 분리한 18개의 장내세균을 전부 억제하는 것으로 나타난 penicillin과 ofloxacin을 무당벌레의 먹이인 진딧물에 살포하고 이를 먹이로 제공하여 무당벌레 각 령기별 발육기간, 번데기의 무게, 첫 산란일, 난괴의 평균 알수 및 부화율을 조사하였다. 발육기간과 번데기 무게는 무당벌레의 암컷과 수컷이 생리적인 특성에서 차이를 보이기 때문에 수컷과 암컷을 나누어 비교 분석 하였다. 무처리구의 수컷은 번데기 무게가 35.
배양 결과 penicillin과 ofloxacin이 함유된 배지에서는 분리된 균들이 전부 억제되어 이 항생제들을 선발하였고 온도 25±2℃, 광조건 16L:8D, 상대습도 50~60%의 조건에서 0.1%로 희석한 penicillin액과 ofloxacin액을 분무기를 이용하여 복숭아혹진딧물과 무테두리진딧물에 직접처리 하여 표면으로부터 잡균의 오염을 막아 먹이로 공급하였다.
또한 chlortetracycline, doxycycline, kanamycin등의 항생제가 진딧물에 사용되었다(Wilkinson, 1998). 본 연구에서는 세균의 세포벽 생합성을 저해하며 대부분의 그람양성균에 억제 효과를 나타내는 penicillin과 세균의 DNA합성을 저해하는 ofloxacin, 세균의 단백질 합성을 저해하는 효과를 가지고 그람음성 장내세균에 항균력을 나타내는 aminoglycoside 계열의 streptomycin 및 tetracycline을 이용하였다.
Agar)등 4종류의 배지에 배양하여 콜로니를 형성하는 균을 순수 분리하였다. 순수 배양된 단일 콜로니를 주형으로 사용하여 PCR 증폭을 하였다. Escherichia coli 16S rDNA 부분의 conserved sequence를 기초로 한 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGC TCAG-3') primer와 1492R (5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGC-3')primer를 이용하였다.
본 실험에서도 다른 곤충에서 연구된 결과와 유사한 경향으로 무당벌레의 발육기간, 번데기의 무게, 산란율 등의 생리적인 특성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과가 장내세균의 부재로 인한 결과인지를 판단하기 위하여 특정한 장내세균을 선발하여 실험을 수행하였다. 진딧물과 장내세균과의 이미 보고된 연구에서도 특정 장내세균을 접종하여 진딧물의 생리적인 특성에 대한 연구가 보고된바있다 (Koga et al.
한편, penicillin과 ofloxacin이 함유된 배지에서는 시험된 어떤 장내세균도 콜로니를 형성하지 못하였고 모두 감수성 균으로 나타났다(Table 2). 이상의 결과로부터 무당벌레 장내세균이 기주에 미치는 생리적인 특성을 조사하기 위한 항생제로 penicillin과 ofloxacin을 최종 선발하였다.
PCR 산물은 전기영동(Mupid-21, Gel documentation system, Bio-Rad)하여 증폭 여부를 확인하였다. 정제한 PCR산물을 주형으로 ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems)를 사용하여 염기서열을 결정하였다. Sequencing PCR은 BigDye 1.
하나의 개체군으로부터 3마리의 곤충의 소화기관을 떠내어 함께 모아 멸균수에 마쇄하고 1/10 NA배지(Difco^TM Nutrient Agar), skim-milk 배지(Difco^TM Skim milk, Difco^TM Agar), CMC배지(Congo red, Difco^TM Agar), CMA배지(Chitin power, Difco^TM Agar)등 4종류의 배지에 배양하여 콜로니를 형성하는 균을 순수 분리하였다. 순수 배양된 단일 콜로니를 주형으로 사용하여 PCR 증폭을 하였다.

대상 데이터

Escherichia coli 16S rDNA 부분의 conserved sequence를 기초로 한 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGC TCAG-3') primer와 1492R (5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGC-3')primer를 이용하였다.
axyridis)는 2008년 전북 김제(JK), 충남 금산(CK)에서 채집한 개체를 그리고 충남대학교 곤충생리실험실(CI)에서 2년 동안 사육하고 있는개체군을 본 실험에 사용하였다. JK와 CK에서 채집한 개체군은 장내세균을 분리 및 동정을 하기 위해서만 사용하였다. 한편, CI 개체군은 장내세균을 분리뿐만 아니라 공생세균과의 관계를 실험하기 위하여 사육하였다.
무당벌레는 온도 25±2℃, 광조건 16L:8D, 상대습도 50~60%의 조건에서 누대 사육하여 실험에 사용하였다.
시험 곤충으로 사용 된 무당벌레(H. axyridis)는 2008년 전북 김제(JK), 충남 금산(CK)에서 채집한 개체를 그리고 충남대학교 곤충생리실험실(CI)에서 2년 동안 사육하고 있는개체군을 본 실험에 사용하였다. JK와 CK에서 채집한 개체군은 장내세균을 분리 및 동정을 하기 위해서만 사용하였다.
시험에 사용한 유충은 성충에서 받은 알을 부화시켜 1령 시기에 각각 1마리씩 Insect dish(100 × 40 mm diameter, SPL Life science. naechon-myeon Pocheon-city Gyeonggi-do. Korea)에 개체 사육하였고 각각 먹이인 복숭아혹진딧물과 무테두리진딧물은 1종씩만 먹이로 공급하였다.
각각의 배지에서 증식한 콜로니를 멸균 된 증류수 10 ml에 넣고 vortexing하여 일반 NA배지와 항생제가 첨가 된 NA배지에 도말 배양하여 억제 정도를 조사하였다. 항생제는 penicillin, quinolone, tetracycline, aminoglycoside 계열에 속하는 각각의 항생제인 penicillin(Sigma, USA), ofloxacin(Sigma, USA), tetracycline(Sigma, USA), streptomycin(Sigma, USA)을 최종 농도가 0.01%가 되도록 배지를 만들어 사용하였다. 배양 결과 penicillin과 ofloxacin이 함유된 배지에서는 분리된 균들이 전부 억제되어 이 항생제들을 선발하였고 온도 25±2℃, 광조건 16L:8D, 상대습도 50~60%의 조건에서 0.

데이터처리

saprophyticus를 2×10⁶cfu/ml의 농도로 처리한 진딧물 시험구 그리고 무처리군 으로 진딧물만을 공급한 개체군 시험구 등 3종류를 조사하였다. 각각의 개체군을 사육하여 얻은 데이터의 통계분석을 위하여 PASW Statisticsm 17 프로그램의 일원배치분산으로 분석하였다.
250 µl의 70% ethanol로 세척하여 건조시킨 후 HiDi Formamide 20 µl를 첨가하여 95℃에서 2분 동안 denaturation한 후 얼음위에서 냉각시키고 ABI PRISM 310 Genetic Analyser (Applied Biosystems)를 사용하여 염기서열을 결정하였다. 결정된 염기서열의 homology는 DDBJ/ NCBI/GenBank database의 BLAST program을 이용하여 비교하였다.

성능/효과

그러나 2령의 복숭아혹진딧물 유충에서는 1개의 세균 콜로니가 형성되었다. 2령 유충에서 순수 분리한 세균의 16S rRNA 유전자 염기서열을 분석한 결과 Staphylococcus saprophyticus로 동정되었다.
subtilis, Deinococcus radiodurans 및 Brevundimonas vesicularis가 분리되었고, 충남 금산지역에서 분리된 무당벌레(CK)에서는 Staphylococcus spp.계의 2종과 Bacillus thuringiensis, Enhydrobacter aerosaccus, Micrococcus luteus, Methylobacterium aquaticum, 및 Rhodocista peckingensis가 분리되었다. 전북 김제지역에서 분리된 무당벌레(JK)에서는 Staphylococcus hominis subsp.
이상의 결과로부터 무당벌레 소화기관 내에서 에서는 Staphylococcus spp.계의 균주와 Bacillus thuringiensis가 공통적으로 분리되는 특징을 보였다(Table 1).
또한 난괴당 평균 알 수는 무처리구는 32.3±16.7개인데 반하여 ofloxacin, penicillin 처리구는 각각 12.4±9.8개, 16.9±12.0개로 항생제 처리에 의해 산란력에 있어 현저한 감소가 나타난 것이 확인되었다.
또한, 유충기간에 있어서도 암컷 무처리구는 10.5±1.0일로 나타났으나 ofloxacin, penicillin 처리구는 각각 11.3±0.4일, 11.2±0.5일로 유충의 발육에 있어 항생제 처리구의 개체들이 다소 시간이 소요되는 것이 확인되었다.
본 연구에서는 각 무당벌레 소화기관 시료를 희석평판법에 의거하여 배양한 결과 총 34균주를 순수분리 하였다. 무당벌레 소화기관으로부터 분리된 장내세균 총 34균주를 대상으로 16S rRNA 유전자 염기서열을 결정하고 PCA(Principal Component Analysis) 분석을 통하여 계통학적 다양성을 검토한 결과, Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria 그리고 DeinococcusThermus의 총 4개 계통군으로 분류되었다. Firmicutes 계통군에는 24균주, Actinobacteria 계통군에는 4균주, 그리고 Proteobacteria 계통군에는 5균주가 분포하고 있는 것으로 확인 보고되었다(Kim et al.
따라서 장내세균을 모두 죽일 수 있는 ofloxacin과 penicillin의 항생제를 진딧물에 처리하여 무당벌레에 먹이로 공급하였다. 무당벌레 유충의 장내에서 분리한 S. saprophyticus균주는 진딧물에서 유래되는 것으로 확인되었다. 본 실험에서도 다른 곤충에서 연구된 결과와 유사한 경향으로 무당벌레의 발육기간, 번데기의 무게, 산란율 등의 생리적인 특성에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
무처리구의 수컷은 번데기 무게가 35.3±3.0 mg으로 조사되었고 ofloxacin과 penicillin 처리구는 각각 33.2±1.6 mg, 31.0±1.8 mg으로 나타났으며 암컷의 경우 무처리구 42.9±3.8 mg에 비교하면 ofloxacin, penicillin 처리구는 각각 36.8±1.5 mg, 34.3±1.4 mg을 나타내며 항생제처리에 의해 암수 모두의 번데기 무게가 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다(Table 3).
반면에 먹이인 진딧물에 항생제를 처리하여 장내세균인 S. saprophyticus를 제거한 시험구의 번데기 무게는 32.0±3.9 mg로 나타나 장내세균의 부재에 의해 번데기무게가 다소 감소하는 경향을 역시 확인할 수 있었다.
saprophyticus균주는 진딧물에서 유래되는 것으로 확인되었다. 본 실험에서도 다른 곤충에서 연구된 결과와 유사한 경향으로 무당벌레의 발육기간, 번데기의 무게, 산란율 등의 생리적인 특성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과가 장내세균의 부재로 인한 결과인지를 판단하기 위하여 특정한 장내세균을 선발하여 실험을 수행하였다.
, 2006)등의 장내에서도 많은 균들이 분리되었다고 보고되었다. 본 연구에서 무당벌레 소화기관으로부터 분리된 장내세균도 계통학적으로 매우 다양한 세균이 밝혀졌다.
본 연구에서는 각 무당벌레 소화기관 시료를 희석평판법에 의거하여 배양한 결과 총 34균주를 순수분리 하였다. 무당벌레 소화기관으로부터 분리된 장내세균 총 34균주를 대상으로 16S rRNA 유전자 염기서열을 결정하고 PCA(Principal Component Analysis) 분석을 통하여 계통학적 다양성을 검토한 결과, Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria 그리고 DeinococcusThermus의 총 4개 계통군으로 분류되었다.
암컷의 발육기간 또한 무처리구와 세균처리구가 각각 8.5±0.4일, 8.6±0.3일로 나타났으며, 항생제 처리구가 9.4±0.7일로 무처리구와 세균처리구가 같은 분류군으로 분류되어 항생제 처리구와 유의성을 나타내었다.
0 mg으로 나타났다. 이러한 결과는 시험된 세균이 존재하는 개체들이 정상개체와 동일한 번데기 무게를 나타내며 정상적으로 발육한 것이 확인되었다(Table 5). 암컷의 발육기간 또한 무처리구와 세균처리구가 각각 8.
이러한 결과로 볼 때, 본 실험에서 장내세균으로 선발한 S. saprophyticus는 무당벌레의 발육기간, 번데기무게, 산란수, 부화율과 같은 발육특성에 있어서는 긍정적인 영향을 미치지는 것으로 나타났다. 물론 이전 항생제 처리한 개체들과의 비교실험에서는 장내세균의 부재가능성을 통해 기주곤충인 무당벌레의 발육특성이나 생식능력이 저하되는 현상을 확인할 수 있었다.
주로 식식성이거나 잡식성인 곤충에서 확인되었다. 이러한 장내세균은 기주 곤충의 발육이나 산란 등의 생리적 특성에 긍정적인 영향을 나타내는 것으로 밝혀졌는데, 대부분의 곤충에서 항생제 처리로 인한 장내세균이 없을 경우에 일반적으로 곤충의 발육기간이나 사충율 등이 증가하고 산란은 감소하는 경향을 보이며 생물학적 특성에 있어 부정적인 영향을 나타내었다. 하지만, 이들 장내세균이 기주곤충, 특히 포식성곤충의 생물학적 특성에 어떠한 기작을 통해 영향을 미치지에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.
이와 더불어 부화율에서도 무처리구는 78.0±19.7%, ofloxacin, penicillin 처리구는 각각 27.8±20.3%, 21.8±12.9%로 항생제 처리에 의해 산란수와 부화율 모두 현저한 감소가 나타났다.
장내세균의 영향을 평가하기 위하여 대조구로서 정상적인 진딧물을 먹인 수컷 무당벌레와 진딧물에 S. saprophyticus균주를 처리하여 먹인 시험구의 번데기 무게는 각각36.0±1.4 mg, 36.4±1.8 mg으로 나타났다.
조사 결과 난괴의 평균 알 수는 무처리구에서는 40.9±30.1로 나타났으며 항생제처리구에서는 18.5±24.0 로 많은 차이를 나타냈다(Table 6).
첫 산란개시일은 무처리구는 4.2±0.8일이며 ofloxacin, penicillin 처리구는 각각 6.6±0.9일, 5.4±2.2일로 항생제 처리구가 산란을 개시하는데 약간 오래걸리는 것으로 나타났다(Table 4).
sciuri 가 tetracyclin 내성균으로 나타났다. 한편, penicillin과 ofloxacin이 함유된 배지에서는 시험된 어떤 장내세균도 콜로니를 형성하지 못하였고 모두 감수성 균으로 나타났다(Table 2). 이상의 결과로부터 무당벌레 장내세균이 기주에 미치는 생리적인 특성을 조사하기 위한 항생제로 penicillin과 ofloxacin을 최종 선발하였다.

후속연구

같은 장내세균이 여러 기질을 분해할 수 있는 효소를 분비하여 소화에 긍정적인 영향을 미칠 수도 있을 것이다. 앞으로 이러한 장내세균과 기주곤충과의 상관관계 및 장내세균의 기주곤충에 미치는 영향의 정확한 기작 등을 판단하여, 이들을 이용한 생물적방제인자의 새로운 소재탐색의 가능성을 확인할 수 있기를 기대한다.
9%로 항생제 처리에 의해 산란수와 부화율 모두 현저한 감소가 나타났다. 이러한 결과에서 볼 때 무당벌레의 장내에 서식하는 세균의 존재여부에 따라서 기주곤충의 발육이나 생식능력에 있어 차이를 나타냄이 확인되었으며, 특히나 항생제 처리에 의한 장내세균의 부재시 기주곤충의 발육지연, 사망률 증가, 산란개시일 지연 및 산란수와 부화율의 감소와 같은 부정적인 결과가 확인되어 이와 관련된 정확한 장내세균의 동정 및 이들의 기작에 관한 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
물론 이전 항생제 처리한 개체들과의 비교실험에서는 장내세균의 부재가능성을 통해 기주곤충인 무당벌레의 발육특성이나 생식능력이 저하되는 현상을 확인할 수 있었다. 하지만 본 실험을 통해 선발된 장내세균인 S. saprophyticus이 적절하게 선발되었는지의 여부는 추후 검토가 필요할 것이다. 또한 장내세균처리에 의해서도 검출되지 않은 기타 장내세균에 의한 가능성도 배제할 수 없을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	무당벌레를 생물적 방제에 활용하는 이유는?	주로 해충을 먹으며 포식성 곤충으로 알려진 무당벌레(Harmonia axyridis)는 딱정벌레 목(Coleoptera) 무당벌레과(Coccinellidae)에 속하는 곤충으로, 한국, 중국, 대만, 일본, 사할린 및 극동시베리아를 비롯한 아시아 대륙과 일부 유럽지역에까지 널리 분포하고 있는 종이다(Park, 1993). 무당벌레과의 65% 이상은 진딧물을 포식하는 것으로 알려져 있으며 이에 속하는 무당벌레는 진딧물의 주요 천적일 뿐만 아니라 총채벌레, 배추좀나방의 유충, 깍지벌레, 온실가루이 등을 포함한 여러 미소 곤충을 포식하는 익충으로 생물적 방제에 활용되고 있다(Hagen, 1962). 포식성 무당벌레는 먹이의 영양성분 특히 단백질의 종류와 조성에 따라 생리적 특성에 심한 차이를 보인다(Okada and Matsuka, 1973; Hukusima and Takeda, 1975; Matsuka and Okada, 1975).
	무당벌레 먹이의 양분조성에 따라 무당벌레 장내에서 바뀌는 것은?	포식성 무당벌레는 먹이의 영양성분 특히 단백질의 종류와 조성에 따라 생리적 특성에 심한 차이를 보인다(Okada and Matsuka, 1973; Hukusima and Takeda, 1975; Matsuka and Okada, 1975). 또한 먹이의 양분조성에 따라 장내에서 분비되는 효소의 종류와 양도 다른 것으로 알려져 있다(Applebaum, 1985; Chapman, 1985; Christopher and Mathavan, 1985).
	무당벌레란?	주로 해충을 먹으며 포식성 곤충으로 알려진 무당벌레(Harmonia axyridis)는 딱정벌레 목(Coleoptera) 무당벌레과(Coccinellidae)에 속하는 곤충으로, 한국, 중국, 대만, 일본, 사할린 및 극동시베리아를 비롯한 아시아 대륙과 일부 유럽지역에까지 널리 분포하고 있는 종이다(Park, 1993). 무당벌레과의 65% 이상은 진딧물을 포식하는 것으로 알려져 있으며 이에 속하는 무당벌레는 진딧물의 주요 천적일 뿐만 아니라 총채벌레, 배추좀나방의 유충, 깍지벌레, 온실가루이 등을 포함한 여러 미소 곤충을 포식하는 익충으로 생물적 방제에 활용되고 있다(Hagen, 1962).

참고문헌 (42)

Applebaum, S.W. 1985. Biochemistry of digestion. In Comprehensive Insect Physiology, Biochemistry and Pharmacology (Edited by Kerkut G. A. and Gilbert L.I.), 4: 279-311. Pergamon Press, New York.
Baumann, L. and P. Baumann. 1994. Growth kinetics of the endosymbionts Buchnera aphidicola in the aphid Schizaphis graminum. Appl. Environ. Microbiol. 60: 3440-3443.
Baumann, P. 2005. Biology of bacteriocyte-associated endosymbionts of plant sap-sucking insect. Annu. Rev. Microbiol. 59: 55-89.
Bracke, J.W., D.L. Cruden and A.J. Markovetz. 1979. Intestinal microbial flora of the American cockroache Periplaneta americana L. Appl. Environ. Microbiol. 38: 945-955.
Buchner, P. 1965. Endosymbionts of animals with plant microorganisms. John Wiley & Sons, Inc., New York, N.Y.
Chapman, C.F. 1985. Coordination of digestion. In Comprehensive Insect Physiology, Biochemistry and Pharmacology (Edited by Kerkut G. A. and Gilbert L.I.), 4: 213-240. Pergamon Press, New York.
Chen, C.C., B.C. Campbell and A.H. Purcell. 1996. A new Rickettsia from a herbivorous insect, the pea aphid Acyrthosiphon pisum (Harris). Curr. Microbiol. 33: 123-128.

상세보기
Chen, D.Q. and A.H. Purcell. 1997. Occurrence and transmission of facultative endosymbionts in aphids. Curr. Microbiol. 34: 220-225.

상세보기
Christopher, M.S.M. and S. Mathavan. 1985. Regulation of digestive enzyme activity in the larvae of Catopsilia crocale (Lepidoptera). J. Insect Physiol. 31(3): 217-221.

상세보기
Darby, A.C., L.M. Birkle, S.L. Turner and A.E. Douglas. 2001. An aphid-borne bacterium allied to the secondary symbionts of whitefly. FEMS Microbiol. Ecol. 36: 43-50.

상세보기
Dillon, R.J. and V.M. Dillon. 2004. The gut bacteria of insect : Nonphathogenic interaction. Annu. Rev. Entomol. 49: 71.

상세보기
Douglas, A.E. 1998. Nutritional interactions in insect-microbial symbioses: Aphids and their symbiotic bacteria Buchnera. Annu. Rev. of Entomol. 43: 17-38.

상세보기
Fukatsu, T., N. Nikoh, R., Kawai and R. Koga. 2000. The secondary endosymbiotic bacterium of the pea aphid Acyrthosiphon pisum (Insecta: Homoptera). Appl. Environ. Microbiol. 66: 2748-2758.

상세보기
Fukatsu, T., T. Tsuchida, N. Nikoh and R. Koga. 2001. Spiroplasma symbiont of the pea aphid, Acyrthosiphon siphon pisum (Insecta: Homoptera). Appl. Environ, Microbiol. 67: 1284-1291.

상세보기
Hagen, K.S. 1962. Biology and ecology of predaceous Coccinellidae. Annu. Rev. Entomol. 7: 289-326.

상세보기
Heo, S., J. Kwak, H.W. Oh, D.S. Park, K.S. Bae, D.H. Shin and H.Y. Park. 2006. Characterization of an extracellular xylanase in Paenibacillus sp. HY-8 isolated from an herbivorous longicorn beetle. J. Microbiol. Biotechnol. 16: 1753-1759.

원문보기 상세보기
Hukusima, S. and S. Takeda. 1975. Artificial diets for larvae of Harmonia axyridis Pallas (Coleoptera: Coccinellidae), an insect predator of aphids and scale insect. Res. Bull. Agr. Gifu Univ. 38: 49-53.
Ishikawa, H. 1989. Biochemical and molecular aspects of endosymbiosis in insect. Int. Rev. Cytol. 116: 1-45.
Jim, H. and Peter, L. 2007. Antibiotic, primary symbionts and wing polyphenism in three aphid species. Insect Biochem. Mol. Biol. 37: 886-890.

상세보기
Kim, K.K., S.I. Han, C.W. Moon, Y.M. Yu, and K. S. Whang. 2011. Biodiversity and Isolation of Gut Microbes from Digestive Organs of Harmonia axyridis. Kor. J. Microbiol. 47(1): 66-73.
Koga, R., T. Tsuchida and T. Fukatsu 2003. Changing partners in an obligate symbiosis: a facultative endosymbiont can compensate for loss of the essential endosymbiont Buchnera in an aphid. Proc. R. Soc. Lond. B 270: 2543-2550.

상세보기
Matsuka, M. and I. Okada. 1975. Nutritional studies of an aphidophagous coccinellid, Harmonia axyridis (I) Examination of artificial diets for the larval growth with special reference to drone honeybee powder. Bull. Fac. Arg. Tamagawa Univ. 15: 1-9.
Mittler, T.E. 1971. Dietary amino acid requirement of the aphid Myzus persicae affected by antibiotic uptake. J. Nutr. 101: 1023-1028.

상세보기
Moran, N.A., M.A. Munson, P. Baumann and H. Ishikawa. 1993. Molecular clock in endosymbiotic bacteria is calibrated using the insect host. Proc. R. Soc. Lond. B. 253: 167-171.

상세보기
Moran, N. A. 2006. Symbiosis. Curr. Biol. 16: R886-R871.

상세보기
Mrazek J., L. Strosova, K. Fliegerova, T. Kott and J. Kopecny. 2008. Diversity of insect intestinal microflora. Folia Microbiol. 53 (3): 229-233.

상세보기
Munson, M.A., P. Baumann and M.G. Kinsey. 1991a. Buchnera gen. nov. and Buchnera aphidicola sp. nov., a taxon consisting of the mycetocyte-associated, primary endosymbionts of aphids. Int. J. Syst. Bacterol. 41: 566-568.

상세보기
Munson, M.A., P. Baumann, M.A. Clark, N.A. Moran, D.J., Voegtlin and B.C. Campbell. 1991. Evidence for the establishment of aphid-eubacterium endosymbiosis in an ancestor of four aphid families. J. Bacteriol. 173: 6321-6324.

상세보기
Okada, I. and M. Matsuka. 1973. Artuficial rearing of Harmonia axyridis on pulverized drone honeybee brood. Environ. Ent. 21 (1): 301-302.
Park, H.C. 1993. Systematics and ecology of Coccinellidae (Insecta: Coleoptera) in Korea. Ph. D. Thesis. Korea University.
Prado, S.S., D. Rubinoff and R.P.P. Almeida. 2006. Vertical transmission of a pentatomid caeca- associated symbiont. Ann. Entomo. Soc. Am. 99: 577-585.

상세보기
Prado, S.S., M. Golden, A.F. Peter, P. D. Matthew and R.P.P. Almeida. 2009. Demography of gut symbiotic and aposymbiotic Nezara viridula L. (Hemiptera: Pentatomidae). Environ. Entomol. 38 (1): 103-109.

상세보기
Prado, S.S. and R.P.P. Almeida. 2009. Phylogenetic placement of pentatomid stink bug gut symbiont. Curr. Microbil. 58: 64-69.

상세보기
Sandstrom, J.P., J.A. Russell, J.P. White and N.A. Moran. 2001. Independent origin and horizontal transfer of bacterial symbionts of aphids. Mol. Ecol. 10: 217-228.

상세보기
Schloss P.D., J. Handelsman and F.R. Kenneth. 2006. Bacteria assoxiated with the guts of two wood-boring beetles: Anoplophora glabripennis and Saperda vestita (Cerambycidae). Environ. Entomol. 35(3): 625-629.

상세보기
Steinhaus, E.A. 1960. The important of environment factor in the insect microbe ecosystem. Bacteriol. Rev. 24: 365-373.
Tsuchida T., R. Koga and T. Matsumoto. 2002. Diversity and geographic distribution of secondary endosymbiotic bacteria in natural population of pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Mol. Ecol. 11: 2123-2135.

상세보기
Visotto, L.E., M.G.A. Oliveira, R.N.C. Guedes, A.O.B. Ribon and P.I.V. Good-God. 2009. Contribution of gut bacteria to digestion and development of the velvetbean carterpillar, Anticarsia gemmatalis. J. Insect Physiol. 55: 185-191.

상세보기
Walker, A.J., D.M., Glen, and P.R. Shewry. 1999. Bacteria associate with the digestive system of the slug Deroceras reticulatum are not required for protein degestion. Soil Biol. Biochem. 31: 1387-1394.

상세보기
Werren, J.H. 1997. Biology of Wolbachia. Ann. Rev. of Entomol. 42: 587-609.

상세보기
Werren J.H. and S.L. O'Neill. 1977. The evolution of heritable symbionts. In Influence Passenger: Inherited Microorganisms and Arthropod Reproduction (S.L. O'Neill, A.A. Hoffmann, and J.H. Werren, Eds.), pp. 1-41. Oxford University Press, Oxford, U.K.
Wilkinson, T.L. 1998. The elimination of intraacellular microorganisms from insects: an analysis of antibiotic-treatment in the pea aphid (Acyrthosiphon pisum). Comp. Biochem. and Physiol. A. 119: 871-881.

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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