초록 ▼

1. 제 1 세부과제 : 미생물살충제 개발
1) 무공해 Bt 살충제 개발
본 무공해 Bt 살충제 개발 연구에 있어서 가장 기본적인 것은 유효 병원 Bt 균주의 다수 확보와 저비용 대량배양 체계의 확립이 우선적으로 요구된다. 그러므로 전국의 토양 및 저곡창고를 중심으로 이미 확보하고 있는 국내 주요 해충에 대해 유효한 병원성 Bt의 선발을 수행하였으며, 선발된 Bt의 대량배양을 위한 배지 소재개발과 배양체계를 확립하는데 주력하였고 또한 유전공학적인 방법을 이용하여 살충효과의 증대를 꾀하였다. Bt 대량배양을 위한 저가의 배

1. 제 1 세부과제 : 미생물살충제 개발
1) 무공해 Bt 살충제 개발
본 무공해 Bt 살충제 개발 연구에 있어서 가장 기본적인 것은 유효 병원 Bt 균주의 다수 확보와 저비용 대량배양 체계의 확립이 우선적으로 요구된다. 그러므로 전국의 토양 및 저곡창고를 중심으로 이미 확보하고 있는 국내 주요 해충에 대해 유효한 병원성 Bt의 선발을 수행하였으며, 선발된 Bt의 대량배양을 위한 배지 소재개발과 배양체계를 확립하는데 주력하였고 또한 유전공학적인 방법을 이용하여 살충효과의 증대를 꾀하였다. Bt 대량배양을 위한 저가의 배지 개발을 위하여 농가 부산물 등을 이용한 Bt의 대량배양실험과 대량배양 조건을 구명하였다. 개발된 저비용 대량배양용 배지를 이용하여 실제 선발된 균주의 대량배양과 경제적인 대량배양 체계를 구축하였다. 농가 부산물 등 비용절감 효과를 가질 수 있는 천연 소재를 제제의 부가제로 탐색하여 이용하였고, Bt 균주의 적정 농도 설정 및 자외선 차단제, 전착제, 증량제 등 개발된 천연 소재의 부가 제를 이용하여 가장 살충효과가 높으며 경제적인 제제의 조성을 선발하였으며, 연구 개발된 제제의 조성과 단순화된 제제의 조제 방법에 따라 제제화하며, 공정상의 문제점과 개선점을 분석하였다.
실제 제작된 시제품을 이용하여 pot실험에 의해 보관방법, 살포방법, 살포시기, 살포 농도, 잔류성 등을 연구하여 제제의 살충효과를 분석하였고, 실제 야외포장에서 목적해 충의 방제를 위해 제제의 시제품과 제제의 살충효과에서 분석된 여러 결과들을 기초로 야외 살포 효과를 실증 시험하였다. 생물농약의 특성인 활성 보유에 따른 약효 및 안정 성등을 잔류효과등으로 분석하였으며, 불활화등의 문제점 분석 및 효과 검정으로 미생물 살충제의 효율성을 제고하였다. 그리고 실제 미생물 살충제의 시제품을 시판할 때 고려되어야 하는 활성, 운송, 보관, 관리 등의 측면에서 야기될 수 있는 요소를 연구 분석하여 시제품을 제작하였다. 이렇게 개발된 제제과정과 시제품을 국내 농약회사에 기술이전으로 제품화와 함께 등록하고자 하였다.
2) 무공해 바이러스 살충제 개발
본 실험실에서 이미 국내 문제 해충을 중심으로 하여 분자생물학적인 기초 연구가 진행된 Baculovirus의 병원성 검정을 통하여 문제시되는 목적해충의 곤충병원 바이러스를 선발하였으며, Baculovirus의 병원성 증대를 위해, Baculovirus 발현벡터 시스템의 응용으로 야생주 Baculovirus에 곤충 치사 유전자 등을 도입하였다. 숙주곤충을 이용하 여 바이러스의 대량증식과 조건들을 구명하므로서 효율적인 증식법을 개발하고자 하였으며, 개발된 바이러스의 효율적인 증식법을 이용하여 실제 선발된 바이러스의 대량 생산과 용이한 수거 등 경제적인 대량생상 체계를 확립하였다.
바이러스의 적정농도 설정 및 자외선 차단제, 전착제, 증량제 등 개발된 천연 소재의 부가제를 이용하여 가장 살충효과가 높으며, 경제적인 제제의 조성을 선발하였으며, 연구 개발된 제제의 조성과 단순화된 제제의 조제 방법에 따라 제제화하고, 공정상의 문제점과 개선점을 분석하였다.
실제 제작된 시제품을 이용하여 실내 생물검정에 의해 제제의 살충효과를 분석하고, 활성 보유에 따른 약효 및 안정성 등을 분석하였다. 실제 야외 포장에서 목적해충의 방제를 위해 제제의 시제품과 제제의 살충효과에서 분석된 여러 결과들을 기초로 야외 살포 효과를 실증 시험을 수행하였다. 제제의 포장 실증 시험과 약효 및 안정성 검정 결과를 토대로 생물농약에서 야기될 수 있는 불활화 등의 문제점 분석 및 효과 검정으로 미생물 살충제의 효율성을 제고하였다.
제품을 시판할 경우 고려되어야 하는 요소를 연구 분석하였으며, 이러한 과정을 통하여 개발된 미생물 살충제를 국내 농약회사에 기술이전으로 제품화와 기술이전을 통한 산업화를 추진하고자 하였다.
2. 제 2 세부과제 : 식물성 살충제 개발
식물체 15종을 메탄올에 침적하여 추출하여 벼멸구, 배추좀나방, 담배거세미 나방, 복숭아 혹진딧물, 점박이응애 등에 대하여 살충 및 행동제어 (섭식저해제, 유인제, 기피제)물질을 개발하기 위하여 생물검정 실행하였다. 살충 및 행동제어활성이 있는 시료를 각종용매로 순차분획하여 농축한후 생물검정을 행하였고, 활성분획을 column chromatography, 박층크로마토그라피, 각종 spectral techniques, (GC-MS, IR, UV, ${}^1H$ 및 C-NMR)를 이용하여 구조를 결정하였다.
급성독성 시험은 농약활성물질을 약량별로 mouse에 경구투여하여 48시간후에 독성을 조사하여 합성농약과 독성을 비교하였으며, 돌연변이원성 시험은 Salmonella균을 이용하여 농약활성물질의 돌연변이원성 유무를 조사하였다. 어독성 시험은 잉어, 물벼록을 공시하여 분리정제된 농약활성본체에 대한 독성조사하였고, 산지적응 시험은 농약활 성물질의 실용화를 위하여 적절한 제형(분제, 유제, 입제등)으로 만든 후 산지처리기술 (수간주입, 수관살포, 토양처리등)을 적용하여 조사하였다. 이들 결과를 바탕으로 하여 산업화를 추진하고자 하였다.

Abstract ▼

I. Development of Microbial Insecticides
1. Development of Bacillus thuringiensis Insecticides
To develope microbial insecticide of Bacillus thurigiensis, we isolated various Bt isolates which had higher toxicity and/or broaden host spectrum. Specially, 4 Bt strains toxic against Spodoptera sp

I. Development of Microbial Insecticides
1. Development of Bacillus thuringiensis Insecticides
To develope microbial insecticide of Bacillus thurigiensis, we isolated various Bt isolates which had higher toxicity and/or broaden host spectrum. Specially, 4 Bt strains toxic against Spodoptera species from Korea were selected and named as STB-1, STB-3, STB-6, and STB-7, respectively. From the H-serotype tests of the isolates, STB-1 appeared to be Bt subsp. kurstaki, STB-3 to be Bt subsp. kenyae, STB-6 and STB-7 to be Bt subsp. aizawai. All of the isolates had bipyramida shaped crystals which showed 130 kDa major and/or 65 kDa minor protein bands in SDS-PAGE. PCR analysis with specific cry gene primer sets showed the crystal protein-genetypes of the isolates. Dissimilar to reference strains, Bt subsp. kurstaki HD-1, STB-1 had cryIA(a), cryIA(b), cryIA(c) and cryIE. STB-3 had only cryIE gene. In bioassay against Bombyx mori and S. exigua, STB-1 showed high toxicity to both insects. From these results, STB-1 was new Bt strain which had broaden host specificity and could be the promissing cadidate of microbial insecticide.
In addition, 4 Bt strains, Ag10, Aa18, Ag21, Aa22 were isolated from dead larvae of Apriona germari and Aphodius apicalis and lepidoptera and/or mosquito specific 41 Bt strains were isolated from soil and dust samples from Korea.
To develope and recover the insecticidal activity of Bt strains, we introduced mosquitocidal cry genes (cryIVD and cytA) into nontoxic strain, Bt NTB-1 by electroporation, identified the expression of CryIVD and CytA proteins and the recover of mosquitocidal activity.
Microbial-control agents were prepared with Bt NT0423 strain having unique properties which had toxicity to lepidoptera and diptera. For efficient and economical production of microbial-control agents, new culture medium and condition were developed. This medium consisted of agricultural wastes like soybean cake and wheat bran, was used to extablish a standard culture system of Bt. The experimental studies to optimize the operational condition of batch culture for the mass production, the medium composition and culture conditions for enhancing the yields and the sporulation of Bt were carried out. This medium was proven to be more efficient than GYS medium which had been widely used for a long time. From various ratios of soybean cake to wheat bran, 3:2 condition was proper to maximized Bt growth. And from the content of culture media, 4 or 5% was selected. Experiments were carried out to investigate the effects of the addition of mineral salts and glucose, and of dissolved oxygen concentration on the cell growth and spore formation of Bt using the cheap new media in the batch culture.
The cell growth and spore formation were not enhanced by the addition of mineral salts in industrial medium, whereas the addition of 10 g/L glucose decreased a cell growth and spore formation. We could obtain a maximum viable cell number and spore number at the dissolved oxygen concentration of 60% of that at saturation. In the bench-scale culture, the maximum viable cell and spore number were $2.5{\times}10^9$ CFU/mL and $2.2{\times}10^9$ CFU/mL, respectively under 1.0 vvm aeration and 400 rpm agitation. The spore yield was 88% based on the maximum viable cell number. It was hence, confirmed that the production of high spore concentration could be obtained by a bench-scale culture using this industrial medium.
After the mass culture of Bt with the industrial media system, three Bt formulations, designated to BioBact 10%, 20% and 40% were made with vaious combinations of adjuvants. Polyoxyethylene alkyl aryl sulfate and sodium naphthalene sulfonate formaldehyde condensate were used as a detergent, white carbon as an absorbent, sucrose as nutrient, kaoline as carrier. These formulations showed good physical properties in wettability, suspensibility, particle size and adherence. In addtion, the result of SDS-PAGE analysis indicated that $\delta$-endotoxin remain stably in all formulations. Among the tested formulations, wettable powder formulation comprising of 20% and 40% of Bt powder (BioBact) showed best control effect on diamondback moth larvae in laboratory, greenhouse and field tests.
The adherence of Biobact 20% and 40% was better and contained much amount of endotoxin than than the commercial products (Bt subsp. kurstaki and Bt subsp. aizawai type). Especially, when compared with commercial Bt formulation (A and B commercial formulations) in field evaluation, BioBact 20% and 40% formulation showed equal activity up to 80% lethality and a good persistence effect which remain on leaves at least 7 days. The test of the deterioration of BioBact along the long period stock in various tempertaure, all products including the commercial products were very stable in $4^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$.
Based on these results, we do test for registration of BioBact with the collaborated company now.
2. Development of Baculovirus Insecticides.
For the control of Spodoptera exigua, pathogenicity of Spodoptera exigua nucleo polyhedrovirus (SeNPV) against this insect pest was studied. The median lethal dose ($LD_{50}$) of the SeNPV to 3rd instar larvase was $1.64{\times}10^4$PIB/$m{\ell}$ and lower than that to the 4th and 5th instar larvae by 2.4 and 390 times, respectively. The median lethal time ($LT_{50}$) was decreased as the concentation of viral inoculum was increased, and there was much difference between lower viral concentration and higher viral concentration. Also, for the formulation of SeNPV, the mass production system of SeNPV was established. Based on these results, the SeNPV was formulated by addition of feeding attractant, anti-precipitate of polyhedra, spreading sgent and UV-protectant. The SeNPV formulation was effective to S. exigua and stable against field conditions such as temperature, sun-light etc. The effectiveness of SeNPV formulation against target insect, S. exigua, was dramacally increased by addition of 0.05% Bt NT0423 strain. These results suggested that the SeNPV formulation was useful as the control agent for S. exigua.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...21
• 목차...34
• 제 1 장 서 론...36
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 중요성...36
• 제 2 절 연구개발의 내용 및 범위...42
• 제 2 장 무공해 Bt 살충제 개발...54
• 제 1 절 서 언...54
• 제 2 절 재료 및 방법...56
• 제 3 절 결과 및 고찰...64
• 제 4 절 종합결과...106
• 제 5 절 적 요...113
• 제 6 절 인용문헌...113
• 제 3 장 무공해 바이러스 살충제 개발...120
• 제 1 절 서 언...120
• 제 2 절 재료 및 방법...121
• 제 3 절 결과 및 고찰...125
• 제 4 절 종합결과...142
• 제 5 절 적 요...144
• 제 6 절 인용문헌...144
• 제 4 장 식물성 살충제 개발...150
• 제 1 절 식물체 유래 살충활성...150
• I. 서 언...150
• II. 재료 및 방법...154
• III. 결과...164
• IV. 인용문헌...196
• 제 2 절 곤충 섭식저해 및 기피활성...203
• I. 서 언...203
• II. 재료 및 방법...206
• III. 결과...211
• IV. 인용문헌...225
• 제 3 절 생쥐에 대한 기피활성...229
• I. 서 언...229
• II. 재료 및 방법...232
• III. 결과...235
• VI. 인용문헌...256
• 제 4 절 종합결과...260
• 제 5 절 적 요...264