온실가루이(Trialeurodes vaporariorum)는 온실에서의 경제적 주요 해충으로, 직접적으로는 작물을 흡즙 가해하여 영양분고갈로 작물을 고사시키고 간접적으로는 많은 식물바이러스를 매개한다. 이러한 온실가루이를 방제하기 위해 최근에 다양한 합성 농약을 사용하고 있지만, 농약의 오남용으로 인해 온실가루이 개체의 저항성이 높아지고 환경오염을 초래하는 문제가 있다. 그리하여 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자 온실가루이 사충으로부터 분리된 곤충병원성 곰팡이의 생물학적 특성과 살충성을 조사하였다. 분리된 곤충병원성 곰팡이는 형태학적 조사와 ITS, ${\beta}$-tubulin, EF1-${\alpha}$ 영역의 염기서열을 이용한 분자생물학적 동정을 통하여 Isaria fumosorosea로 동정하였고, I. fumosorosea SDTv로 명명하였다. 그리고 I. fumosorosea SDTv의 온실가루이 약충에 대한 살충력과 포자의 고온, UV-B 안정성, 저온발아력에 대하여 조사 하였다. 살충력 검정은 실험실 조건에서 온실가루이 약충에 대하여 다양한 포자 농도($1{\times}10^5$ - $10^8$ conidia/ml)로 접종한 결과, 7일차에서 84-100%의 살충력을 보였으며 포자 농도가 증가할수록 살충력도 증가하는 양상을 나타내었다. 분리 균주의 포자는 $35^{\circ}C$에서 그리고 0.1 $J/cm^2$ UV-B 조사에 대하여 비교적 안정적이었으며, $4^{\circ}C$ 조건에서 8일차부터 발아하였다. 또한, I. fumosorosea SDTv의 배지에 따른 chitinases와 proteases의 생산 활성을 비교한 결과 배지에 따라 다른 효소 생산 양상을 보였다. 이상의 결과로 온실가루이에 대하여 높은 살충력을 보인 I. fumosorosea SDTv는 온실가루이에 대한 종합적 해충 방제 방법에 있어 효과적인 방제수단의 일환이 될 수 있을 것으로 기대된다.
온실가루이(Trialeurodes vaporariorum)는 온실에서의 경제적 주요 해충으로, 직접적으로는 작물을 흡즙 가해하여 영양분고갈로 작물을 고사시키고 간접적으로는 많은 식물바이러스를 매개한다. 이러한 온실가루이를 방제하기 위해 최근에 다양한 합성 농약을 사용하고 있지만, 농약의 오남용으로 인해 온실가루이 개체의 저항성이 높아지고 환경오염을 초래하는 문제가 있다. 그리하여 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자 온실가루이 사충으로부터 분리된 곤충병원성 곰팡이의 생물학적 특성과 살충성을 조사하였다. 분리된 곤충병원성 곰팡이는 형태학적 조사와 ITS, ${\beta}$-tubulin, EF1-${\alpha}$ 영역의 염기서열을 이용한 분자생물학적 동정을 통하여 Isaria fumosorosea로 동정하였고, I. fumosorosea SDTv로 명명하였다. 그리고 I. fumosorosea SDTv의 온실가루이 약충에 대한 살충력과 포자의 고온, UV-B 안정성, 저온발아력에 대하여 조사 하였다. 살충력 검정은 실험실 조건에서 온실가루이 약충에 대하여 다양한 포자 농도($1{\times}10^5$ - $10^8$ conidia/ml)로 접종한 결과, 7일차에서 84-100%의 살충력을 보였으며 포자 농도가 증가할수록 살충력도 증가하는 양상을 나타내었다. 분리 균주의 포자는 $35^{\circ}C$에서 그리고 0.1 $J/cm^2$ UV-B 조사에 대하여 비교적 안정적이었으며, $4^{\circ}C$ 조건에서 8일차부터 발아하였다. 또한, I. fumosorosea SDTv의 배지에 따른 chitinases와 proteases의 생산 활성을 비교한 결과 배지에 따라 다른 효소 생산 양상을 보였다. 이상의 결과로 온실가루이에 대하여 높은 살충력을 보인 I. fumosorosea SDTv는 온실가루이에 대한 종합적 해충 방제 방법에 있어 효과적인 방제수단의 일환이 될 수 있을 것으로 기대된다.
The greenhouse whitefly, Trialeurodes vaporariorum, is an economically important pest for greenhouse crops because they cause direct damage by feeding on plant nutrients and indirect damage as transmits many virus vectors. It has recently become a serious problem because of the continuous use of ins...
The greenhouse whitefly, Trialeurodes vaporariorum, is an economically important pest for greenhouse crops because they cause direct damage by feeding on plant nutrients and indirect damage as transmits many virus vectors. It has recently become a serious problem because of the continuous use of insecticide resulting in resistance among greenhouse whitefly population. To overcome these problems, in this study, the biological characteristics and virulence of an entomopathogenic fungus isolated from the cadaver of nymph greenhouse whitefly were investigated. Isolated fungus was identified as Isaria fumosorosea by morphological examinations and genetic identification using sequences of the ITS, ${\beta}$-tubulin, and EF1-${\alpha}$ regions. This fungus was named as I. fumosorosea SDTv and tested for the virulence against nymphs T. vaporariorum and the cold activity, the thermotolerance and the stability of UV-B irradiation on conidia. Mortality rate of greenhouse whitefly showed from 84 to 100% and the virulence increased with increasing conidial concentrations, $1{\times}10^5$ to $10^8$ conidia/ml. Conidia were stable at $35^{\circ}C$, 0.1 $J/cm^2$ of UV irradiation and germinated after 8 days at $4^{\circ}C$. Additionally, the activities of chitinases and proteases produced by I. fumosorosea SDTv were varied according to the medium. In conclusion, I. fumosorosea SDTv which showed high mortality rate against greenhouse whitefly will be used effectively in the integrated pest management programs against the greenhouse whitefly.
The greenhouse whitefly, Trialeurodes vaporariorum, is an economically important pest for greenhouse crops because they cause direct damage by feeding on plant nutrients and indirect damage as transmits many virus vectors. It has recently become a serious problem because of the continuous use of insecticide resulting in resistance among greenhouse whitefly population. To overcome these problems, in this study, the biological characteristics and virulence of an entomopathogenic fungus isolated from the cadaver of nymph greenhouse whitefly were investigated. Isolated fungus was identified as Isaria fumosorosea by morphological examinations and genetic identification using sequences of the ITS, ${\beta}$-tubulin, and EF1-${\alpha}$ regions. This fungus was named as I. fumosorosea SDTv and tested for the virulence against nymphs T. vaporariorum and the cold activity, the thermotolerance and the stability of UV-B irradiation on conidia. Mortality rate of greenhouse whitefly showed from 84 to 100% and the virulence increased with increasing conidial concentrations, $1{\times}10^5$ to $10^8$ conidia/ml. Conidia were stable at $35^{\circ}C$, 0.1 $J/cm^2$ of UV irradiation and germinated after 8 days at $4^{\circ}C$. Additionally, the activities of chitinases and proteases produced by I. fumosorosea SDTv were varied according to the medium. In conclusion, I. fumosorosea SDTv which showed high mortality rate against greenhouse whitefly will be used effectively in the integrated pest management programs against the greenhouse whitefly.
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문제 정의
, 2005). 따라서 본 연구에서는 온실가루이에 대해 높은 살충활성을 보인 분리 균주의 배양액 그 자체를 살충물질로써 이용할 수 있는 가능성을 조사하기 위하여 다양한 배지에서의 세포 외 효소 활성을 관찰하였다. 그 결과, 분리 균주 SDTv는 chitinases 활성을 유도 시켜주기 위한 배지인 chitin 첨가 배지보다 skim milk 첨가 배지에서 더욱 높은 chitinases 활성을 나타냈으며, 마찬가지로 proteases 활성을 유도 시켜주기 위한 배지인 skim milk 첨가 배지보다 PDB 배지에서 더욱 높은 proteases 활성을 나타내었다.
따라서, 본 연구에서는 국내에서 온실가루이 사충으로부터 분리한 곤충병원성 곰팡이 균주의 기본적인 특성 분석과 더불어 살충성을 비롯한 살충제로써의 여러 가지 특성을 평가함으로써, 우리나라에서 온실가루이의 효율적인 방제가 가능한 곰팡이 살충제 개발을 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
곤충병원성 곰팡이의 병원력에 큰 영향을 준다고 보고된 세포 외 효소인 chitinase와 protease의 활성을 조사하기 위하여 다양한 배지에서 균주를 증식시킨 뒤 그 배양액을 이용하여 각 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과, chitinases와 proteases의 활성은 배지별로 0–0.
분리 균주의 고온에서의 안정성을 보기 위하여 수거된 포자 현탁액 100 µl (5×106 conidia/ml)를 PCR tube에 넣고 thermal cycler (TaKaRa, Japan)을 이용하여 35, 40, 45℃에서 1시간 처리하고, 처리된 포자 현탁액 20 µl를 SDAY+B 배지에 점적하여 25℃ 암 조건에서 24시간 배양한 후, 400× 위상차 현미경 상에서 포자의 발아율을 관찰하였다. UV-B에서의 안정성은 수거된 포자 현탁액 20 µl (5×106 conidia/ml)를 SDAY+B 배지에 점적하고 BIO-LINK – CROSSLINKER UV-B (312 nm) lamp를 이용하여 0.
대상 데이터
본 실험에 사용된 온실가루이는 충북대학교 곤충생태 및 독성학 실험실에서 분양 받아 토마토를 이용하여 온도 25℃, 광조건 16L:8D, 습도 70% 조건으로 실내 사육하면서 곰팡이의 생물검정 실험에 사용하였다.
데이터처리
DNA 염기서열은 Macrogen (Korea)사에 의뢰하여 분석하였다. 염기서열은 DNA MAN을 이용하여 정렬한 다음 BLAST search tool을 이용하여 기 보고된 다른 곰팡이들 서열과 비교 ⋅ 분석하였다.
이론/모형
분리 균주의 배지에서 증식상과 형태학적 관찰을 위하여 slide glass culture 방법을 이용하였다(Sigler and Gibas, 2005). 배지에서의 증식상은 PDA 배지 중앙에 곰팡이 포자 현탁액 50 µl (5×106 conidia/ml)를 접종하여 25℃에서 15일간 5일 간격으로 관찰하였다.
02% Tween 80을 이용하여 포자현탁액을 만들고 hemocytometer를 이용하여 계수하였다. 생물검정 전 포자의 viability는 기 보고된 방법(Fernandes et al., 2008)에 준하여 SDAY 배지에 5 µg/ml benomyl [95% active ingredient (Sigma, USA)]이 첨가된 SDAY+B 배지에서 발아 여부를 확인하여 95% 이상 viability를 보이는 것만을 생물검정에 이용하였다. 생물검정은 증류수로 적신 거즈가 얇게 깔린 90 mm petri dish (SPL CO.
, 2008)에 준하여 SDAY 배지에 5 µg/ml benomyl [95% active ingredient (Sigma, USA)]이 첨가된 SDAY+B 배지에서 발아 여부를 확인하여 95% 이상 viability를 보이는 것만을 생물검정에 이용하였다. 생물검정은 증류수로 적신 거즈가 얇게 깔린 90 mm petri dish (SPL CO., Korea)에서 온실가루이 2–3령 약충 25마리가 고착되어 있는 토마토 잎을 올려놓은 후, 준비된 균주의 포자현탁액 1 ml (1×105–108 conidia/ml with 0.02% Tween 80)을 원통 케이지로 구성된 SD tower sprayer (Shin et al., 2011)를 사용하여 스프레이하는 방법으로 접종하였다. 스프레이 접종 시 hemocytometer를 옆에 두고 떨어지는 포자량을 계산하였다.
성능/효과
본 연구에서 분리된 I. fumosorosea SDTv의 고온안정성을 평가한 결과 35℃에서는 90% 이상의 높은 발아율을 보임으로써 비교적 안정적인 것으로 조사되었지만, 40℃ 이후부터는 그 발아율이 현저히 저하되는 결과를 보였다. 따라서 일반적인 작물의 생육 한계점인 35℃까지는 비교적 높은 안정성이 인정되었으나, 계절 및 환경에 따라 처할 수 있는 비정상적인 고온 환경에서 제제의 안정성을 높이기 위해서는 보조제의 첨가가 필요할 것으로 확인되었다.
그 중 곤충병원성 미생물인 곰팡이를 이용한 방제법은 곰팡이의 접촉만으로 병원성을 보일 수 있으므로 흡즙성 해충인 온실가루이 방제에 효과적이며, 저항성이 거의 유발되지 않는 장점으로 인해 이미 선진 외국에서는 이를 이용한 미생물 살충제가 개발되어 이용되고 있다(de Faria and Wraight, 2007). 살충제 개발에 이용되는 곤충병원성 곰팡이는 대부분 불완전균류(Hyphomycetes)에 속하며 사람과 동, 식물에는 무해하고 대상으로 하는 목적해충에 대해서만 병을 일으켜 숙주를 사멸케 함으로써 자연상태에서 곤충의 밀도를 조절하는 역할을 한다. 또한 높은 숙주특이성으로 인해 일반적으로 환경, 인축에 대한 독성이 없으며 숙주의 저항성 기작이 잘 발현되지 않는 것으로 알려져 있어 난방제 해충의 친환경적 방제제로 적합한 것으로 보고되고 있다(Lacey et al.
포자현탁액 1 ml (1×105–108 conidia/ml with 0.02% Tween 80)을 이용하여 온실가루이 유충에 대하여 살충력을 검정한 결과, 접종 후 5일차부터 사충이 발생하기 시작하였고 농도가 높아질수록 살충률도 증가하였다(Fig. 3A).
후속연구
, 2012). 또한 이러한 살충성 효소의 생산은 균주마다 선호하는 배지 및 환경 조건에 따라 차이가 있으므로 그 이용을 위해서는 여러 조건에 따른 효소의 생산에 대한 연구가 필요하다고 알려져 있다(Campos et al., 2005). 따라서 본 연구에서는 온실가루이에 대해 높은 살충활성을 보인 분리 균주의 배양액 그 자체를 살충물질로써 이용할 수 있는 가능성을 조사하기 위하여 다양한 배지에서의 세포 외 효소 활성을 관찰하였다.
그 결과, 분리 균주 SDTv는 chitinases 활성을 유도 시켜주기 위한 배지인 chitin 첨가 배지보다 skim milk 첨가 배지에서 더욱 높은 chitinases 활성을 나타냈으며, 마찬가지로 proteases 활성을 유도 시켜주기 위한 배지인 skim milk 첨가 배지보다 PDB 배지에서 더욱 높은 proteases 활성을 나타내었다. 이는 다른 선행연구 결과에서 보이는 것처럼(Esteves et al., 2009) 배지에 따른 효소 활성의 유도 능력이 각각의 기본적 특성으로 인하여 곰팡이에 따라 예상과는 다르게 나타날 수 있는 것과 일치하는 결과였으며, 효소 활성을 더욱 높이기 위해서는 좀 더 다양한 조건에 대한 연구가 필요할 것으로 여겨졌다. 본 연구에서 이용된 다양한 배지에서 증식시킨 배양액을 이용하여 실제 온실가루이 약충에 대해 살충성을 평가한 결과 어떠한 살충성도 확인할 수 없었다(자료 미제시).
이러한 결과는 본 분리 균주의 살충활성이 세포 외 물질보다 곰팡이 자체의 증식에 의한 치사에 더욱 영향을 받아서이거나 또는 세포 외 살충물질의 효율적인 생산에 적합한 배양조건이 충족되지 않은 결과로 추정되었다. 이러한 결과에 대해서도 다양한 배양조건의 검정으로 세포 외 물질의 살충성 평가를 통해 그 자체로써 살충제 개발의 가능성을 확인할 수 있을 것으로 여겨진다.
이상의 결과를 통해 온실가루이 사충에서 분리한 곤충병원성 곰팡이 I. fumosorosea SDTv는 높은 살충성 확인과 더불어 포자의 고온 및 UV에 대한 안정성 그리고 저온 발아력 평가 결과 자료를 바탕으로 향후 온실가루이의 효율적인 방제를 위한 미생물 살충제로써 그 활용이 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
온실가루이는 어떤 해충입니까?
온실가루이(Trialeurodes vaporariorum West.) (Hemiptera: Aleyrodidae)는 넓은 기주 범위와 짧은 생활사를 가지고, 전 세계적으로 약 84과 249종의 작물을 가해하며, 국내에서는 27과 39종의 기주를 가해하는 것으로 조사되어 있는 대표적인 광식성, 난방제 해충이다(Malais and Ravensberg, 2003). 약충시기부터 성충에 이르기까지 작물의 잎 뒷면에 붙어서 흡즙하기 때문에 생육의 장애를 일으켜 잎의 퇴색, 왜소, 낙엽고사와 같은 피해를 주고, 분비하는 감로에 의해 그을음병이 유발되어 상품 가치를 저하시킬 뿐만 아니라 바이러스를 매개하는 등 그 피해가 큰 것으로 보고되고 있다(Guzman et al.
온실가루이가 주는 작물의 피해는 어떤 것이 있습니까?
) (Hemiptera: Aleyrodidae)는 넓은 기주 범위와 짧은 생활사를 가지고, 전 세계적으로 약 84과 249종의 작물을 가해하며, 국내에서는 27과 39종의 기주를 가해하는 것으로 조사되어 있는 대표적인 광식성, 난방제 해충이다(Malais and Ravensberg, 2003). 약충시기부터 성충에 이르기까지 작물의 잎 뒷면에 붙어서 흡즙하기 때문에 생육의 장애를 일으켜 잎의 퇴색, 왜소, 낙엽고사와 같은 피해를 주고, 분비하는 감로에 의해 그을음병이 유발되어 상품 가치를 저하시킬 뿐만 아니라 바이러스를 매개하는 등 그 피해가 큰 것으로 보고되고 있다(Guzman et al., 1997).
온실가루이에 곤충병원성 미생물인 곰팡이를 이용한 방제법을 사용할 시 어떤 장점이 있는가?
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 합성농약을 대체할 수 있는 친환경적인 방법으로써 병원성 미생물과 다른 생물 천적을 이용한 방제제 개발의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중 곤충병원성 미생물인 곰팡이를 이용한 방제법은 곰팡이의 접촉만으로 병원성을 보일 수 있으므로 흡즙성 해충인 온실가루이 방제에 효과적이며, 저항성이 거의 유발되지 않는 장점으로 인해 이미 선진 외국에서는 이를 이용한 미생물 살충제가 개발되어 이용되고 있다(de Faria and Wraight, 2007). 살충제 개발에 이용되는 곤충병원성 곰팡이는 대부분 불완전균류(Hyphomycetes)에 속하며 사람과 동, 식물에는 무해하고 대상으로 하는 목적해충에 대해서만 병을 일으켜 숙주를 사멸케 함으로써 자연상태에서 곤충의 밀도를 조절하는 역할을 한다.
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