KR20150113255A - 곤충병원성 보베리아 바시아나 및 이를 이용한 수도해충 방제용 제제 - Google Patents

곤충병원성 보베리아 바시아나 및 이를 이용한 수도해충 방제용 제제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곤충병원성 진균인 보베리아 바시아나(B. bassiana) ERL836 균주 및 이를 이용한 수도해충 방제용 제제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수도해충 방제용 제제는 곤충병원성 진균인 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주를 이용하여 제조됨으로써, 취급이 용이하고 경제적이며 인체에 무해하고 친환경적으로 수도해충을 방제하는 효과가 있다.

Description

곤충병원성 보베리아 바시아나 및 이를 이용한 수도해충 방제용 제제{BEAUVERIA BASSIANA HAVING INSECT PATHOGENICITYAND AGENT FOR PREVENTION OF RICE VERMIN USING THE SAME}
본 발명은 곤충병원성 진균인 보베리아 바시아나 ERL836 균주 및 이를 이용한 수도해충 방제용 제제에 관한 것이다.
애멸구, 벼멸구 및 벼물바구미는 우리나라를 비롯하여 열대와 아열대, 벼 재배지역에 광범위하게 분포하면서 벼를 흡즙하여 직접적으로 물리적인 피해를 주거나, 벼줄무늬잎마름병, 검은줄오갈병 등과 같은 생육저해 바이러스를 벼에 감염시키는 매개충으로 작용하여, 미곡의 생산량에 막대한 손실을 초래하는 주요 수도해충 중 하나이다.
2차 세계대전 이후 유기합성 살충제의 출현은 농업해충 방제에 의한 농작물의 증수와 위생해충 구제에 의한 인간의 보건향상이라는 두 가지 측면에 있어서 획기적인 전환점을 이룩하였다. 우리나라에서 해충방제를 위해 사용되고 있는 살충제들은 사용량이 매년 증가되고 있으며, 이 중 유기인계와 카바메이트계가 전체 사용량의 약 90％를 차지하고 있다.
그러나 이러한 기존 유기합성 농약들의 수십 년에 걸친 연용과 남용으로 인해 저항성 해충의 출현, 인축 독성, 천적에 의한 생물학적 방제 교란, 잔류독 및 환경오염 등과 같은 여러 가지 부작용이 유발되었고, 최근에는 이러한 합성 살충제의 부작용 및 환경에 미치는 영향에 대한 관심이 증대됨에 따라 합성 살충제의 사용이 점차 제한되고 있는 추세이다. 이에 합성 살충제를 대체할 수 있는, 차세대 농약의 개발 일환으로 생물학적 방제가 활발히 연구되고 있으나, 생물학적 방제는 미생물, 천적 또는 천연추출물을 이용하는데 취급하기가 용이하지 않아 상업화의 장애가 되고 있다
따라서, 인체에 무해하고, 친환경적이며, 취급이 용이하면서도 제조가 용이하여 상업적으로 활용이 가능한 새로운 수도해충 방제용 제제에 대한 개발의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
KR 10-2010-0111297
본 발명자들은 수도해충 방제제에 대해 탐색하던 중, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주를 새롭게 분리하였고, 상기 균주가 곤충병원성 및 우수한 포자 형성능을 갖는 것을 확인하고, 이를 수도해충 방제에 이용하는 경우, 수도해충에 대해 우수한 방제 효과를 가지며, 용이하게 방제용 제제 및 조성물을 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 곤충병원성 진균인 보베리아 바시아나(B. bassiana) ERL836 균주 및 이를 이용한 수도해충 방제용 제제를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서,
본 발명은 곤충병원성을 갖는 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주(KCCM11506P)를 제공한다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 포함하는, 수도해충 방제용 미생물 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나 ERL836 균주를 고체배양 배지에서 배양하는 단계; 및 상기 배양물을 수확하는 단계;를 포함하는 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 포함하는 수도해충 방제용 미생물 제제를 묘판에 살포하는 단계를 포함하는, 수도해충 방제방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 곤충병원성을 갖는 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주(KCCM11506P)를 제공한다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 포함하는, 수도해충 방제용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 포함하는, 수도해충 방제용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명의 "보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주"는 본 발명자들이 자연 토양에서 분리한 진균들 중에서 수도해충 예를 들면, 애멸구, 벼멸구, 흰등멸구, 벼물바구미 등에 대해 뛰어난 살충 효과를 나타내는 보베리아 바시아나 균주를 생물검정 실험을 통하여 분리한 후, 상기 분리된 균주를 형태학적으로 동정하고, 게놈 DNA 염기서열을 분석하여 기존에 알려진 보베리아 바시아나 균주와 약 98 %의 상동성을 보여 보베리아 바시아나 균주로 동정하고, ERL836로 명명하였으며, 2014년 1월 22일 한국종균협회 한국미생물보존센터에 기탁하였다(수탁번호 KCCM11506P).
상기 보베리아 바시아나 ERL836 균주는 백색 군집을 형성하고, 포자를 형성하는 형태학적 특성을 갖는다(도 1 참조). 상기 ERL836 균주는 특히 우수한 포자형성능을 가지며, 상기 ERL836 균주의 포자는 공지 균주 보베리아 바시아나 GHA 보다 포자 보관 안정성이 우수하다.
상기 곤충병원성(insect pathogenicity)은 대상이 되는 곤충(숙주곤충)에 병원체가 감염하여 병을 유발시키는 능력을 의미하고, 본 발명에 있어서는 상기 보베리아 바시아나 ERL836 균주가 수도해충에 감염되어 상기 해충에 병을 유발시키는 것을 의미한다.
상기 곤충병원성은 살충활성일 수 있다. 구체적으로, 보베리아 바시아나 ERL836 균주 또는 상기 균주의 포자는 숙주곤충의 외피에 부착하여 발아하면, 키티나제(chitinase), 프로테아제(protease), 리파제(lipase) 및/또는 에스테라제(esterase) 등을 생성하여 곤충의 큐티클층을 뚫어 침입하고, 곤충의 체내에서 증식하면서 작은 분자량이 독성물질 또는 당단백질과 같은 독성 단백질들을 생산하여 곤충의 면역작용을 차단하고, 숙주곤충을 사멸시키는 살충활성을 갖는다.
상기 보베리아 바시아나 ERL836 균주는 우수한 포자 형성능과 함께, 수도해충에 대하여 현저히 우수한 살충 활성을 갖는 것을 분리하여 동정한 것으로, 수도해충의 방제에 유용하게 사용될 수 있다.
상기 곤충은 해충일 수 있고, 상기 해충은 원예해충, 수도해충 등을 모두 포함한다.
상기 곤충은 바람직하게는 수도해충일 수 있고, 상기 수도해충은 벼해충 이라고도 하며, 벼에서 해를 입히는 벌레를 모두 포함하는 의미이다. 상기 수도해충은 바람직하게는 애멸구, 벼멸구, 흰등멸구, 벼물바구미, 벼줄기굴파리, 벼잎굴파리 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 벼물바구미, 애멸구 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나 일 수 있다.
상기 보베리아 바시아나 ERL836균주의 포자는 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 접종균을 고체배양 배지에서 배양함으로써 생산될 수 있다. 본 발명의 보베리아 바시아나 ERL836 균주는 기존의 보베리아 바시아나 GHA 균주에 비해 4 내지 6배 정도의 포자 생산성 및 2 내지 3배 정도의 포자 보관 안정성을 나타낼 수 있다.
상기 수도해충 방제용 미생물 제제는 입상제제, 액상제제 또는 퇴비로 제공될 수 있다. 상기 수도해충 방제용 미생물 제제는 수도해충에 살포 처리되었을 때 뛰어난 살충 효과를 나타내며, 특히, 공지 균주인 보베리아 바시아나 GHA 균주의 액상제제를 살포 처리한 경우와 비교하여 벼물바구미, 애멸구에 대해 단 기간에 약 2배 정도의 더 뛰어난 살충 효과를 나타내었다.
상기 미생물 제제는 바람직하게는 입상제제 일 수 있고, 상기 제제가 입상제제일 경우 취급이 용이하고, 보베리아 바시아나 ERL836균주의 우수한 포자 형성능을 이용하여 입상제제를 용이하게 제조할 수 있어, 벼행충 방제용 제제의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나 ERL836 균주를 고체배양 배지에서 배양하는 단계; 및 상기 배양물을 수확하는 단계를 포함하는 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법을 제공한다.
상기 고체배양 배지는 기장, 백미, 밀기울 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하고, 기장을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법은 유기산과 기장, 백미, 밀기울, 조, 수수 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 혼합하여 고체배양 배지를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고체배양 배지의 준비단계는 유기산과 혼합된 기장, 백미, 밀기울 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 80 내지 100℃에서 0.5 내지 1.5 시간 동안 물에 침지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는 유기산과 혼합된 고체배양 배지를 중탕(water bath)으로 80 내지 100℃를 유지하면서 0.5 내지 1.5 시간 동안 물을 흡수시키고, 110 내지 130℃의 온도조건에서 20분 내지 40분 동안 멸균 처리하는 방법으로 고체배양 배지를 제조하였다.
상기 유기산은 탄소원으로 사용될 수 있는 것이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 시트르산, 프로피온산, 부틸산, 젖산, 숙신산, 클루콘산, 발레르산, 카프로익산 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하고, 시트르산인 것이 더욱 바람직하다.
상기 유기산과 고체배양 배지의 혼합은 고체배양 배지에 유기산을 가하고 혼합하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 균주의 배양 용기는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 배양 용기를 이용할 수 있고, 그 종류에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 폴리비닐 주머니에 산소 공급용 필터를 부착하여 배양에 이용할 수 있다.
상기 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 배양은 20 내지 30℃에서 6 내지 8일 동안 수행하는 것이 바람직하고, 25℃에서 7일 동안 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 고체배양 배지에 사용할 접종균은 보베리아 바시아나 ERL836 균주를 계대배양 하여 얻을 수 있고, 상기 ERL836 균주의 배양은 통상적인 계대배양 방법에 따라 수행될 수 있다. 상기 계대배양에 필요한 배지는 그 종류에 한정되지 않는다.
상기 계대배양 배지의 일 예로, PDB(Potato Dextrose Broth) 배지, 쌀겨 또는 밀기울을 포함하는 액체 배지를 이용할 수 있으나, 그 종류에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 계대배양 배지는 옥수수 가루, 미강 또는 콘 스티프 분말 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 묘판에 살포하는 단계를 포함하는, 수도해충 방제방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 포함하는 수도해충 방제용 조성물 또는 수도해충 방제용 미생물 제제를 묘판에 살포하는 단계를 포함하는, 수도해충 방제방법을 제공한다.
상기 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자, 또는 이를 포함하는 수도해충 방제용 조성물 또는 수도해충 방제용 미생물 제제는 이앙 전의 묘판에 살포 처리되는 것이 바람직하고, 이앙 2 내지 4일 전의 모판에 40 내지 60 g/tray 사용량으로 살포 처리되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 보베리아 바시아나 ERL836 균주, 이의 포자, 조성물 또는 미생물 제제를 묘판에 살포 처리할 경우, 기존의 보베리아 바시아나 GHA 균주를 살포 처리한 경우보다 벼물바구미 또는 애멸구에 대해 2배 더 높은 방제율을 나타내는 효과가 있다.
본 발명에 따른 수도해충 방제제는 곤충병원성 진균인 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주를 이용하여 제조됨으로써, 취급이 용이하고 인체에 무해하며 친환경적으로 수도해충을 방제하는 효과가 있다.
도 1는 25℃의 암실에서 Sabraud 덱스트로스 아가 (SDA) 배지에서 7일 동안 배양한 보베리아 바시아나 ERL836 균주를 광학현미경(400배)으로 관찰한 이미지를 나타내는 도이다.
도 2는 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 DNA 염기서열 분석(DNA sequencing) 결과를 나타내는 도이다.
도 3은 (a) 기장, (b) 고체 배양용 폴리비닐 주머니, 및 (c) 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 미생물 제제 이미지를 각각 나타내는 도이다.
도 4는 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 미생물 제제를 이앙 전의 모판에 살포 처리한 후, 관수한 것을 나타내는 도이다.
도 5는 보베리아 바시아나 ERL836 균주와 GHA 균주의 미생물 제제의 벼물바구미에 대한 방제 효과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 보베리아 바시아나 ERL836 균주와 GHA 균주의 미생물 제제의 애멸구에 대한 방제 효과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 균주의 분리 및 동정
1-1. 균주의 분리
보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주는 자연 토양에서 분리한 진균들 중에서 수도해충 예를 들면, 애멸구, 벼멸구, 흰등멸구, 벼물바구미 등에 대해 뛰어난 살충 효과를 나타내는 보베리아 바시아나 균주를 생물검정 실험을 통하여 분리하였다.
1-2. 생육 및 형태학적 동정
25℃의 암실에서 Sabraud Dextrose Agar(SDA)에서 7일 동안 배양한 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 광학현미경(400배) 이미지를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 보베리아 균주의 전형적인 특징인 백색 균자, 포자, 및 포자의 형성 방법이 잘 관찰되었다.
1-3. 염기서열 분석
ITS1 정방향 프라이머(forward primer) 및 ITS4 역방향 프라이머(reverse primer)에 의한 PCR(polymerase chain reaction, 중합효소연쇄반응) 증폭 후, 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 DNA 염기서열 분석(DNA sequencing)한 결과를 도 2에 나타내었다.
실시예 2. 포자 생성능 확인
ERL836 균주의 미생물 제제 1g을 0.3% silwet 10ml로 희석한 후, 혈구측정기(hamacytometer)를 이용하여 포자수를 계수하여 포자 생산성을 측정하였다. 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 포자수 계수를 표 1에 나타내었다.
균주명 포자수
B. bassiana ERL836 2.76 x 108 conidia/g
B. bassiana GHA 4.41 x 107 conidia/g
실시에3. 포자 보관 안정성 확인
보베리아 바시아나 ERL836 균주 및 GHA 균주를 기장 배지에서 배양한 후, 상온에서 16개월 동안 보관하여 포자 발아율을 조사하였다. 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 포자의 상온에서의 보관 안정성을 표 2에 나타내었다.
균주명 상온 보관 16개월 후의 발아율(%)
B. bassiana ERL836 90.7 ± 2.5%
B. bassiana GHA 58.1 ± 3.7%
표 2에 나타난 바와 같이, GHA 균주에 비해 ERL836 균주가 약 2배 정도의 포자 보관 안정성을 보유한 것으로 확인되었다.
실시예 4. 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조
기장(millet) 100g을 배양용 폴리비닐 주머니(bag)에 놓은 후, 50% 시트르산(citric acid) 0.16 ml을 추가로 가하였다. 그 후, 중탕(water bath)을 이용하여 기장을 90℃에서 1시간 동안 배양하여 기장에 수분이 충분히 흡수되도록 하였다. 폴리비닐 주머니의 입구 부분에 종이컵과 멸균 거즈를 이용한 산소 공급용 필터를 부착한 후, 121℃에서 30분 동안 가열하여 기장을 멸균하였다. 멸균된 기장을 상온으로 냉각하고, 상온에서 3일 동안 PDB배지에서 액체 배양된 보베리아 바시아나 ERL836 균주 1ml을 기장에 접종한 후 흔들어 주며 25℃에서 7일 동안 배양함으로써 ERL836 균주의 미생물 제제를 제조하였다.
상기 기장, 고체배양용 폴리비닐 주머니 및 보베리아 바시아나 ERL836 균주의 미생물 제제의 이미지를 각각 도 3(a) 내지 3(c)에 나타내었다.
실시예 5. 미생물 제제의 벼물바구미에 대한 살충효과 확인
보베리아 바시아나 ERL836 균주의 미생물 제제를 이앙 3일전의 모판에 50 g/tray (58x28x2 cm3) 사용량으로 살포 처리한 후, 관수(50 ml/tray)를 하였다 (도 4). 이와 대조적으로 GHA 균주의 액상제제를 500배로 희석한 후 1 L/tray로 관주처리하였다. 어린 모를 포장 조건에 3반복(10 x 5m2)으로 이앙한 후, 이앙 14일 차에 벼의 피해율을 조사하였고, 38일 후에 벼 뿌리를 뽑아 근권에 존재하는 벼물바구미 유충의 밀도를 조사하였다. 이에 따른 벼물바구미의 방제 효과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, 기존의 GHA 균주의 액상제제를 살포 처리한 경우보다 ERL836 균주의 미생물 제제를 살포 처리한 경우가 2배 정도 더 높은 방제효과를 나타내었다.
보베리아 바시아나 ERL836 균주의 미생물 제제의 살포 처리에 따른 벼물바구미 유충 밀도를 표 3에 나타내었다.
균주명 유충 밀도(마리수/5 m2)
B. bassiana ERL836 37.1 ± 12.8
B. bassiana GHA 68.1 ± 11.1
무처리 97.7 ± 15.1
표 3에 나타난 바와 같이, ERL836 균주의 미생물 제제를 처리한 경우, 가장 낮은 밀도의 유충이 조사되었다.
실시예 6. 미생물 제제의 애멸구에 대한 살충효과 확인
보베리아 바시아나 ERL836 균주의 미생물 제제를 이앙 3일전의 모판에 50 g/tray (58x28x2 cm3) 사용량으로 살포 처리한 후, 관수(50 ml/tray)를 하였다. (도 4 참조) 이와 대조적으로 GHA 균주의 액상제제를 500배로 희석한 후 1 L/tray로 관주 처리하였다. 어린 모를 포장 조건에 3반복(10 x 5m2)으로 이앙 한 후, 이앙 3, 7 및 14일 차에 애멸구의 발생 밀도를 조사하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타난 바와 같이, 14일 차에 ERL836 균주의 미생물 제제 처리구는 80%의 높은 방제효과를 나타내었으며, GHA 균주의 액상제제 처리구는 35%의 낮은 방제효과를 나타내었다.
한국미생물보존센터(국외) KCCM11506 20140122

Claims (9)

  1. 곤충병원성을 갖는 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 (KCCM11506P).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 곤충은 애멸구, 벼멸구, 흰등멸구, 벼물바구미, 벼줄기굴파리, 벼잎굴파리 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나의 수도해충인 것인, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 (KCCM11506P).
  3. 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) ERL836 균주 또는 이의 포자를 포함하는, 수도해충 방제용 미생물 제제.
  4. 보베리아 바시아나 ERL836 균주를 고체배양 배지에서 배양하는 단계; 및
    상기 배양물을 수확하는 단계;를 포함하는 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 고체배양 배지는 기장, 백미, 밀기울, 조, 수수 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것인, 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제조방법은 유기산과 기장, 백미, 밀기울, 조, 수수 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 혼합하여 고체배양 배지를 준비하는 단계;를 포함하는, 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고체배양 배지의 준비단계는 유기산과 혼합된 기장, 백미, 밀기울, 조, 수수 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나를 80 내지 100℃에서 0.5 내지 1.5 시간 동안 물에 침지하는 단계를 더 포함하는 것인, 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 유기산은 시트르산, 프로피온산, 부틸산, 젖산, 숙신산, 클루콘산, 발레르산, 카프로익산 및 이들의 조합으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 수도해충 방제용 미생물 제제의 제조방법.
  9. 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따른 미생물 제제를 묘판에 살포하는 단계;를 포함하는 수도해충 방제방법.
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