KR910002204B1 - Cellular encapsulation of biological pesticides - Google Patents

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Abstract

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Description

독성을 함유한 미생물의 제조방법Manufacturing method of microorganisms containing toxic

본 발명은 살충제 조성물을 미증식 세포내에 캡슐화하여 사용할 수 있도록 살충제 조성물의 제조방법 및 상기 세포의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing the pesticide composition and a method for preparing the cells so that the pesticide composition can be encapsulated in unproliferated cells.

농업방법에 대한 보다 나은 이해, 개선된 설비장치, 비료의 사용 및 개선된 살충제등 여러 요인의 결과로 인해 놀라운 농업 생산성 증가를 가져왔다. 하지만, 후자 요인인 살충제는 환경에 부작용을 일으키는 해로운 양상을 띠어왔다. 그러므로 좀더 효과적으로 환경에 잘 적용할 수 있는 살충제를 개발하는 것이 바람직하다.A better understanding of farming methods, improved equipment, the use of fertilizers and improved pesticides have resulted in a surprising increase in agricultural productivity. However, the latter, pesticides, have had a detrimental effect on the environment. Therefore, it is desirable to develop pesticides that can be applied more effectively to the environment.

생태학적으로 유용한 살충제로는 Bacillus thuringiensis 같은 다양한 미생물에 의해 생성된 단백질 독소가 있다하지만, 살충제로서 B. thuringiensis의 용해질(lysate)이나 또는 이것의 포자를 사용하기에는 중요한 단점이 있다. 살충제의 수명은 환경에서 비교적 짧기때문에 적당한 보호를 받기 위해서는 여러번의 적용할 필요가 있다. 따라서, 이러한 살충제는 오랜 잔류성을 지닌 재래의 화학제품과 비교해볼때 비경제적이다. 만약에 생물학적인 살충제 또는 단백질 독소를 주성분으로 하는 살충제의 작용을 확대하면 필드의 수명연장이 가능할 것이다.Ecologically useful insecticides include protein toxins produced by various microorganisms such as Bacillus thuringiensis, but there are significant disadvantages in using lysates or spores of B. thuringiensis as insecticides. Insecticides have a relatively short lifespan in the environment and require multiple applications to obtain adequate protection. Thus, these pesticides are uneconomical compared to conventional chemicals with long lasting residues. If the activity of biological insecticides or protein toxins as a main ingredient is extended, the field life will be extended.

상술된 것처럼, 특이한 적용법을 지닌 살충제에는 여러가지 요구조건이 따른다. 예를 들면, 많은 경우에 있어, 환경에 축적되지 않으면서 필드에 오래 잔류하는 살충제가 바람직하다. 또한, 경제적인 면을 고려해 볼때, 광범위한 범위의 살균작용을 지닌 살충제가 바람직하다. 또한, 살충제는 환경적으로 허용될 수 있는 분해 생성물로 분해되어야 한다. 빛, 수분, 유기체 등 환경효과에 대한 안정도, 살충작용, 용이한 제형화등의 기타 여러조건이 고려되며 이러한 조건은 환경에 있는 유용한 유기체 또는 무독성 유기체 미생물에 영함을 끼친다.As mentioned above, pesticides with unusual application methods have different requirements. For example, in many cases, pesticides that remain long in the field without accumulating in the environment are preferred. In addition, in consideration of economics, pesticides having a wide range of bactericidal action are preferable. Insecticides must also degrade into environmentally acceptable degradation products. Many other conditions, such as stability, insecticidal action, and easy formulation against environmental effects such as light, moisture, and organisms, are considered, and these conditions affect the useful organisms or non-toxic organisms microorganisms in the environment.

West, Soil Biol. Biochem,(1984) 16:357-360에는 토양에서의 B. t. 독소의 지속성에 관한 연구결과가 기록되어 있다. 이것은 또한 West et aI., J. of Invertebrate Pathology (1984) 43:150-155에도 나타나 있다. 미합중국 특허 제4,265,880호는 코아세르베이트 마이크로비드에 존재하는 살아있는 살충성 병원체에 관해 기술하고 있다. 일본 특허 제51-5047호는 독성은 보유시키면서 B. thuringiensis포자를 박멸하는 물리-화학적 방법에 관해 기술하고 있다.West, Soil Biol. Biochem, (1984) 16: 357-360 describe B. t. The results of studies on the persistence of toxins are recorded. This is also shown in West et al., J. of Invertebrate Pathology (1984) 43: 150-155. US Pat. No. 4,265,880 describes a live insecticidal pathogen present in coacervate microbeads. Japanese Patent No. 51-5047 describes a physico-chemical method of eradicating B. thuringiensis spores while retaining toxicity.

해충으로부터 농작물과 농업생산물을 보호하기 위한 방법과 조성물이 본 발명에 나타나 있다. 본 발명의 한가지 양상으로서, 용해되지 않은 독소(살충제)세포를 생성하는 미생물을 반응제로 처리시키는데, 이 반응제는 세포가 목표해충의 환경에 적용되었을때 세포내에서 생성된 독소의 작용을 연장시켜 주는 물질이다. 본 발명의 또다른 면에서 살충제는 이종 유전자를 숙주세포에 삽입시켜 제조한다. 이형 유전자의 형질 발현은 직접 또는 간접적으로 살충제의 세포내 생성과 유지를 가능케한다. 상술된 것처럼, 세포가 목표해충의 환경에 적용되었을때 세포에서 생성된 독소의 작용을 연장시키는 조건하에서 상기 세포가 처리되어진다. 산출된 생성물은 독성을 보유하고 있다. 이렇게 자연적으로 캡슐화된 살충제는 목표해충을 기생시키는 보양, 수분, 식물의 잎과 같은 환경에 적용되기 위해서 통상적인 기술에 따라 제형화될 수 있다.Methods and compositions for protecting crops and agricultural products from pests are disclosed herein. In one aspect of the invention, a microorganism that produces unlyzed toxin (pesticide) cells is treated with a reagent, which extends the action of the toxin produced in the cell when the cell is subjected to the target pest's environment. It is a substance to give. In another aspect of the present invention, the pesticide is prepared by inserting a heterologous gene into a host cell. Expression of heterologous genes enables direct and indirect intracellular production and maintenance of pesticides. As mentioned above, the cells are treated under conditions that prolong the action of toxins produced in the cells when the cells are applied to the environment of the target pest. The resulting product is toxic. Such naturally encapsulated pesticides may be formulated according to conventional techniques for application in environments such as rehabilitation, moisture, and leaves of plants that parasitic target pests.

본 발명에 따라, 자연발생적으로 살충제를 생성하는 미생물이나 또는 숙주에서 형질 발현될 수 있는 이형 유전자를 기생시키는 살충제 생성 미생물을 변형시킴으로서 개선된 살충제는 연장된 잔류 수명을 지니게 된다. 숙주내에서 유전자의 형질 발현은 직접적으로 또는 간접적으로 나타난다. 본 발명은 세포가 목표해충의 환경에 적용되있을 때 세포에서 생성된 독소의 작용을 오랫동안 연장시키는 반응제로 미생물을 처리하는 것을 포함한다. 산출된 생성물은 독소의 독성을 보유하고 있다.According to the present invention, improved insecticides have an extended residual life by modifying naturally occurring insecticide producing microorganisms or insecticide producing microorganisms parasitic heterologous genes that can be expressed in a host. Expression of the gene in the host occurs either directly or indirectly. The present invention involves treating microorganisms with a reagent that prolongs the action of toxins produced in cells when the cells are applied to the environment of the target pest. The resulting product retains the toxicity of the toxin.

광범위한 살충제자 제조될 수 있으며 살충제는 세포내에서, 특히 단세포 미생물 숙주내에서 생성되는 것을 특징으로 한다. 단세포 미생물 숙주란 원핵생물(예, 박테리아); 또는 진핵생물(예, 진균류로서 이스트와 필라멘트성 진균류, 즉 Neurospora와 Aspergillus); 또는 원생생물로서, 예를 들면 원생동물, 조류 등이 있다.A wide range of pesticides can be prepared and are characterized in that they are produced intracellularly, in particular in single cell microbial hosts. Single cell microbial hosts are prokaryotes (eg bacteria); Or eukaryotes (eg, yeast and filamentous fungi as fungi, namely Neurospora and Aspergillus); Or protists, for example, protozoa, algae and the like.

살충제는 미생물에 의해 생성된 독소일 수 있다. 살충제는 진핵 다세포해충인 딱정벌레목, 나비목, 파리목, 노린재목, 집게벌레목,메뚜기목 같은 곤충이나; 또는 주형동물; 연체동물; 또는 연충, 예를 들면 선충과 편충등에 대해 독성작용을 갖는 폴리펩타이드일 수 있다. 이러한 곤충의 예로는 벌,나방, 파리, 메뚜기, 이, 집게벌레 등이 있다.The pesticide may be a toxin produced by the microorganism. Pesticides include insects such as coleoptera, lepidoptera, fly, stink wood, herbaceous locust and locust which are eukaryotic multicellular pests; Or template animals; Mollusks; Or a polypeptide having a toxic effect on worms, for example nematodes and worms. Examples of such insects include bees, moths, flies, grasshoppers, lice, and tongs.

숙주세포에서 생성되는 살충제는 활성형태의 폴리펩타이드이거나 또는 해충에 의해서 B. thuringiensis 변이주 Kurstaki의 결정성 독소로 독성작용의 진행을 필요로 하는 예비형 또는 전구체나 활성형태로 생성된 폴리펩타이드일 수 있다. 그러므로 유전자는 살충조성물을 생성할 수 있도록 대사물질을 변형시키는 효소를 코드할 수 있다. 자연발생적인 독소로는 나비목에 활성인 B. thuringiensis 변이주 Kurstaki; 모기에 활성인 B. t. 변이주 israelensis; 딱정벌레목에 활성인 B. t. M-7; 스포도프테라에 활성인 thuringiensis 변이주 aizawai: 모기유충에 활성인 B. sphaericus 등의 폴리펩타이드 결정독소가 있다. 기타 독소로는 곤충 병원체인 진균류로서 예를 들며 Beauveria basiana의 beauverin과 Metarhizium spp의 destruxin이나; 또는 광범위한 범위의 살충화합물로서 예를 들면 Streptomyces avemitilus의 avermectins이 있다. 상기에 예시한 배양물은 하기에 나타나 있다 : Bacillus thuringiensis 변이주 Kurstaki HD-1-NRRL B-3972 ; 미합중국 특허 제4,448,885호에 기술. Bacillus thuringiensis 변이주 israelensis-ATCC 35646 Bacillus thuringiensis M-7-NRRL B-15939 Bacillus thuringiensis 변이주 tenebrionis-DSM 2803 하기의 B. thuringiensis 배양물은 텍사스, 브라운스빌에 있는 미농무성에서 얻을수 있는 것들이다. 구입은 미합중국 텍사스 78520, 브라운스빌, 피.오.박스 1033, Joe Garcia, USDA, ARS, Cotton Insects Research Unit에서 가능하다.The pesticide produced in the host cell may be a polypeptide of the active form or a polypeptide produced in the form of a precursor or a precursor or an active form which requires the progression of toxic action by the pest to the crystalline toxin of B. thuringiensis strain Kurstaki. . Thus, genes can code for enzymes that modify metabolites to produce pesticides. Spontaneous toxins include B. thuringiensis mutant Kurstaki active on Lepidoptera; B. t. Active in mosquitoes. Mutant israelensis; B. t. Active against coleoptera. M-7; Thuringiensis mutant aizawai that is active in spodoptera: polypeptides such as B. sphaericus are active in mosquito larvae. Other toxins include fungi, insect pathogens, for example beauverin from Beauveria basiana and destruxin from Metarhizium spp; Or a wide range of pesticidal compounds, for example Streptomyces avemitilus avermectins. The cultures exemplified above are shown below: Bacillus thuringiensis mutant Kurstaki HD-1-NRRL B-3972; Described in US Pat. No. 4,448,885. Bacillus thuringiensis strain israelensis-ATCC 35646 Bacillus thuringiensis M-7-NRRL B-15939 Bacillus thuringiensis strain tenebrionis-DSM 2803 The following B. thuringiensis cultures obtained from the US Department of Agriculture, Brownsville, Texas. Purchases are available from United States Texas 78520, Brownsville, P. Box 1033, Joe Garcia, USDA, ARS, and Cotton Insects Research Unit.

B. thuringiensis HD2B. thuringiensis HD2

B. thuringiensis 변이주 finitimus HD3B. thuringiensis mutant finitimus HD3

B. thuringiensis 변이주 alesti HD4B. thuringiensis mutant alesti HD4

B. thuringiensis 〃 kurstaki HD73B. thuringiensis 〃 kurstaki HD73

B. thuringiensis 〃 sotto HD770B. thuringiensis 〃 sotto HD770

B. thuringiensis 〃 dendrolimus HD7B. thuringiensis 〃 dendrolimus HD7

B. thuringiensis 〃 kenyae HD5B. thuringiensis 〃 kenyae HD5

B. thuringiensis 〃 galleriae HD29B. thuringiensis 〃 galleriae HD29

B. thuringiensis 변이주 canadensis HD224B. thuringiensis mutant canadensis HD224

B. thuringiensis 변이주 entomocidus HD9B. thuringiensis mutant entomocidus HD9

B. thuringiensis 〃 subtoxicus HD109B. thuringiensis 〃 subtoxicus HD109

B. thuringiensis 〃 aizawai HD11B. thuringiensis 〃 aizawai HD11

B. thuringiensis 〃 morrisoni HD12B. thuringiensis 〃 morrisoni HD12

B. thuringiensis 〃 ostriniae HD501B. thuringiensis 〃 ostriniae HD501

B. thuringiensis 〃 tolworthi HD537B. thuringiensis 〃 tolworthi HD537

B. thuringiensis 〃 darmstadiensis HD146B. thuringiensis 〃 darmstadiensis HD146

B. thuringiensis 〃 toumanoffi HD201B. thuringiensis 〃 toumanoffi HD201

B. thuringiensis 〃 kyushuensis HD541B. thuringiensis 〃 kyushuensis HD541

B. thuringiensis 〃 thompsoni HD542B. thuringiensis 〃 thompsoni HD542

B. thuringiensis 〃 pakistani HD395B. thuringiensis 〃 pakistani HD395

B. thuringiensis 〃 israelensis HD567B. thuringiensis 〃 israelensis HD567

B. thuringiensis 〃 indiana HD521B. thuringiensis 〃 indiana HD521

B. thuringiensis 〃 dakotaB. thuringiensis 〃 dakota

B. thuringiensis 〃 tohokuensis HD866B. thuringiensis 〃 tohokuensis HD866

B. thuringiensis 〃 kumanotoensis HD867B. thuringiensis 〃 kumanotoensis HD867

B. thuringiensis 〃 tochigiensis HD868B. thuringiensis 〃 tochigiensis HD868

B. thuringiensis 변이주 colmeri HD847B. thuringiensis variant colmeri HD847

B. thuringiensis 변이주 wuhanesis HD525B. thuringiensis mutant wuhanesis HD525

Bacillus cereus-ATCC 21281Bacillus cereus-ATCC 21281

Bacillus moritai-ATCC 21282Bacillus moritai-ATCC 21282

Bacillus popilliae-ATCC 14706Bacillus popilliae-ATCC 14706

Bacillus lentimorbus-ATCC 14707Bacillus lentimorbus-ATCC 14707

Bacillus sphaericus-ATCC 33203Bacillus sphaericus-ATCC 33203

Beauveria bassiana-ATCC 9835Beauveria bassiana-ATCC 9835

Metarhizium anisopliae-ATCC 24398Metarhizium anisopliae-ATCC 24398

Metarhizium flavoviride-ATCC 32969Metarhizium flavoviride-ATCC 32969

Streptomyces avermitilus-ATCC 31267Streptomyces avermitilus-ATCC 31267

독소는 자연발생적 독소와 똑같을 필요는 없다. 폴리펩타이드 독소는 자연발생독소의 단편물이거나 ; 두 개 이하의 아미노산이 변화한, 누락, 변위 또는 전이의 형질 발현 생성물이거나 ; 목적해충 숙주에 의해 전달될 수 있는 반복 서열일 수 있다. 또한, 융합 생성물은 N-말단부에서 독소로 감소된 단백질 분해물을 제공할 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 서로 같거나 상이한 독소 대부분은 코딩되어 형질 발현될 수 있다. 여기서 절단부위는 폴리독소에 있는 각 독소부사이로 삽입된다.Toxins need not be identical to naturally occurring toxins. Polypeptide toxins are fragments of naturally occurring toxins; Is a transgenic product of missing, displaced or metastasized, with up to two amino acids changed; It may be a repeat sequence that can be delivered by the pest host of interest. In addition, the fusion product can provide a protein degradation reduced toxin at the N-terminus. In some cases, most of the same or different toxins from each other can be encoded and expressed. The cleavage site is inserted between each toxin site in the polytoxin.

숙주세포의 예로는 원핵 세포이거나 또는 진핵 세포로서 일반적으로는 포유동물같은 고등동물에 있어서는 신체성분에 독성을 일으키지 않는 세포로 제한한다. 하지만, 고등동물에 있어서 신체성분을 독성으로 만드는 미생물이 사용될 수 있는데 단, 독소란 불안정하거나 또는 포유동물 숙주에 독성가능성을 배제할 수 있을 정도로 충분히 낮은 레벨로 적용되어야 한다. 숙주는 원핵생물과 진균류같은 하등진핵생물이 있다. 그램음성 및 그램양성 진핵생물로서, Escherichia, Erwinia, Shigella, Salmonella Proteus 같은 Enter-obacteriaceae(장내균과) ; Bacillaceae(규조류) ; Rhizobium 같은 Rhizobiaceae(근 생균과) ; 인 광균, Zymomonas, Serratia, Aeromonas, Vibrio, Desulfovibrio, Spirillum 같은 Spirillaceae(나선균족) ; Lactobacillaceae(유산간균족) ; Pseudomonas와 Acetobacter 같은 Peseudomonadaceae(슈도모나스족) ; Azotobacteraceae(질소균과)와 Nitrobacteraceae(니트로박테리아과)를 포함한다. 진핵숙주로는 Phycomycetes와 Ascomycetes같은 진군류보다 이것은 Saccharomyces와 Schizasaccharomyces 같은 이스트를 포함하며 ; Phodotorula, Aureobasidium, Sporobolomyces 같은 Basidiomycetes 이스트 및 이와 비슷한 것등을 포함한다.Examples of host cells are prokaryotic or eukaryotic cells and are generally limited to cells that do not cause toxic to body components in higher animals such as mammals. However, in higher animals, microorganisms that make body components toxic can be used, provided that the toxin is applied at a level low enough to preclude unstable or toxic potential in mammalian hosts. Hosts include lower eukaryotes such as prokaryotes and fungi. As gram negative and gram positive eukaryotes, Enter-obacteriaceae such as Escherichia, Erwinia, Shigella, Salmonella Proteus; Bacillaceae; Rhizobiaceae, such as Rhizobium; Spirillaceae such as phosphorus fungi, Zymomonas, Serratia, Aeromonas, Vibrio, Desulfovibrio, Spirillum; Lactobacillaceae; Peseudomonadaceae such as Pseudomonas and Acetobacter; Includes Azotobacteraceae and Nitrobacteraceae. Eukaryotic hosts include euthanasias such as Saccharomyces and Schizasaccharomyces, rather than eukaryotes such as Phycomycetes and Ascomycetes; Basidiomycetes yeast such as Phodotorula, Aureobasidium, Sporobolomyces, and the like.

생성 목적으로 숙주세포를 선택하는데 따른 잇점의 특징은 이형 유전자를 숙주속으로 쉽게 삽입시키는 것과, 형질 발현시스템의 유용성과, 형질 발현 효율도와, 숙주에서 살충제의 안정도 및 보조적 유전자 작용의 존재를 포함한다.Features of selecting host cells for production purposes include the ease of incorporating heterologous genes into the host, the usefulness of the expression system, the efficiency of expression, the stability of the pesticides in the host, and the presence of adjuvant gene activity. .

살충제 마이크로캡슐로서 사용되는잇점의 특징은 두꺼운 세포벽, 착색, 세포내 배열 또는 몸체형성 같은 살충제의 보호특징과 ; 잎에 대한 친화도 ; 포유동물 독소력 결핍 ; 해충의 소화율 ; 독소를 손상시키지 않고 박멸과 고착을 용이하게 하는것 ; 등을 포함한다. 또 다른 특징으로는 제형화 및 취급의 용이함과, 경제적이라는 것과, 저장 안정도와, 그와 비슷한 것을 포함한다.Advantages of being used as insecticide microcapsules include the protection of insecticides such as thick cell walls, pigmentation, intracellular arrays or body formation; Affinity for leaves; Mammalian toxin deficiency; Pest digestibility; To facilitate eradication and fixation without damaging toxins; And the like. Other features include ease of formulation and handling, economics, storage stability, and the like.

숙주 유기체는 Rhodotorula sp., Aureobasidium sp., Saccharomyces sp., Sporobo1omyces sp. 같은 이스트 ; Pseudomonas sp., Erwinia sp.,Flavobacterium sp 같은 Phylloplane 유기체 ; 또는 Escherichia Lactobacillus sp., Bacillus sp., 및 이와 비슷한 것등과 같은 기타 유기체를 포함한다. 특이 유기체는 Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus thuringiensis, Escherichia coli, Bacillus Subtilis 및 이와 비슷한 것등을 포함한다.Host organisms include Rhodotorula sp., Aureobasidium sp., Saccharomyces sp., Sporobo1omyces sp. Same yeast; Phylloplane organisms such as Pseudomonas sp., Erwinia sp., Flavobacterium sp; Or other organisms such as Escherichia Lactobacillus sp., Bacillus sp., And the like. Specific organisms include Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus thuringiensis, Escherichia coli, Bacillus Subtilis and the like.

세포는 일반적으로 손상되지 않은 완전한 것이며 실질적으로는 박멸되었을때 증식형태를 지닌다. 어떤 경우에 있어서 포자형태가 사용될 수 있지만 포자형태보다는 증식형태가 좋다.Cells are generally intact, complete, and have a form of proliferation when they are substantially eradicated. In some cases spore forms may be used, but proliferative forms are preferred over spore forms.

살충제의 특성에 악영향을 끼치지 않고 또한 살충제를 보존하는데 있어 세포역량을 감소시키지 않는다면 세포는 여러가지 방법에 의해 증식억제를 할 수 있다. 이 기술은 세포의 물리적 특성을 변화시키거나 또는 세포의 본래의 물리적 특성에 변화를 일으키지 않는 물리화학적 처리를 포함한다.Cells can be inhibited by a variety of methods if they do not adversely affect the properties of the pesticides and do not reduce cell capacity in preserving the pesticides. This technique includes physicochemical treatments that do not alter the physical properties of the cell or cause changes in the original physical properties of the cell.

숙주세포를 불활성화시키는 여러가지 기술은 50℃-70℃의 열 ; 동결 ; UV 방사 ; 동결 건조 ; 항생체같은 독소 ; 페놀 ; 카바아닐리드 및 살리실아닐리드 같은 아닐리드 ; 히드록시우레아 ; 쿼터너리(quaternaries) ; 알코올 ; 살균 염료 ; EDTA와 아미딘 ; 비특이성 유기 및 무기화학약품, 예를 들면 염소제, 브롬화제 또는 요오드화제 같은 할로겐화제 ; 알데하이드, 예를 들면 글루타르알데하이드 또는 포름알데하이드 ; 독성가스, 예를 들면 오존 옥사이드와 에틸렌 옥사이드 ; 퍼록사이드 ; 솔알렌(psoralens) ;Various techniques for inactivating host cells include heat at 50 ° C-70 ° C; Freezing; UV radiation; Freeze drying; Antibiotic-like toxins; Phenol; Anilides such as carbaanilides and salicylates; Hydroxyurea; Quaternaries; Alcohol ; Bactericidal dyes; EDTA and Amidine; Nonspecific organic and inorganic chemicals such as halogenating agents such as chlorinating agents, brominating agents or iodinating agents; Aldehydes such as glutaraldehyde or formaldehyde; Toxic gases such as ozone oxide and ethylene oxide; Peroxide; Psoralens;

건조제 ; 등을 포함하는데 이것들은 단독으로 사용되던지 또는 혼합해서 사용될 수 있다. 반응제의 선택은 특정한 살충제와, 숙주세포의 특성과, 가교제로 세포벽을 고정보존하는 세포구조의 변화특성 ; 등을 포함한다.Desiccant; And the like, which may be used alone or in combination. The choice of reagents includes specific pesticides, the characteristics of the host cell, and changes in the cell structure with high information on the cell walls with crosslinkers; And the like.

세포는 일반적으로 필드의 환경분해물에 대해 내성을 증진시킬 수 있는 구조적 안정도를 향상시킨다. 살충제가 예비형인 경우, 불활성 공정은 예비형이 목표해충 병원체에 의해 살충제의 숙성형태로 진행되는 것을 억제하지 않게 하기 위해서 선택되어야만 한다. 예를 들면, 포름알데히드는 단백질을 가교시키며 폴리펩타이드 살충제의 프로형태를 방해한다. 불활성화 방법이나 또는 박멸방법은 최소한 생체 유용성의 실질적 부위나 또는 독소의 생체 이용성을 보유한다.Cells generally enhance structural stability which can enhance resistance to environmental degradation products in the field. If the pesticide is a preform, the inert process must be chosen so that the preform does not inhibit the progression of the pesticide to the aging form of the pesticide by the target pest pathogen. For example, formaldehyde crosslinks proteins and interferes with the pro form of polypeptide pesticides. Inactivation or eradication methods retain at least a substantial site of bioavailability or bioavailability of toxins.

이형 유전자는 염색체밖의 지속성이나 숙주 게놈으로의 결합성을 제공하는 편리한 방식으로 삽입될 수 있다. 이형이란 삽입될 숙주내에 존재하지 않거나 일반적으로 상기의 숙주내에서 발견되지 않는 유전자를 의미한다. 다시말하면, 이형 유전자원과 숙주 미생물이 정보를 교환한다하더라도, 이형 유전자는 본질상 와일드-타잎의 숙주세포에서는 발견되지 않는다. 일반적으로, 이형이란 용어는 숙주와 유전자원이 서로 다른속인것을 뜻한다.Heterologous genes can be inserted in a convenient manner that provides extrachromosomal persistence or binding to the host genome. Heterologous refers to genes that do not exist in the host to be inserted or are generally not found in such host. In other words, even if heterologous genes and host microorganisms exchange information, heterogeneous genes are not found in wild-type host cells by their nature. In general, the term heteromorphic means that the host and the gene source are different genera.

여러가지 구조물이 사용될 수 있으며, 이 구조물은 안정한 지속성을 지니기 위해 자체적 복제세그먼트(ars)와 플라스미드, 바이러스 또는 센트로미어의 복제시스템을 포함한다. 결합이 요구되는 경우, 복제가능한 상기 구조물을 사용하고, 이것은 트랜스포존이거나 또는 숙주 게놈과의 동족체를 제공하거나 또는 트랜스포존 같은 삽입물 작용을 갖는다. 염색체 또는 플라스미드 같은 숙주 게놈의 서열과 상동한 서열사이에 이형 유전자를 갖는 DNA 서열이 사용된다. 바람직하게, 이형 유전자는 수많은 복제물을 포함한다. 이것은 미합중국 특허 제4,399,216호에 나타나 있다. 그러므로, 접합, 형질도입, 트랜스팩션, 형질 전환등은 이형 유전자삽입에 사용될 수 있다. 진핵 복제시스템과 원핵 복제시스템에 의존하는 수많은 벡터가 유용하다. 예를 들면 Co 1E1, P-1 비상용성 플라스미드, 즉 pRK290 이스트 2mμ 플라스미드, 람다 등이다.Various structures can be used, which include their own replication segments and replication systems of plasmids, viruses or centromeres for stable persistence. If binding is required, the construct is replicable and it is either a transposon or provides an analog to the host genome or has an insert action such as a transposon. DNA sequences with heterologous genes are used between sequences homologous to sequences in the host genome, such as chromosomes or plasmids. Preferably, the heterologous gene comprises a large number of copies. This is shown in US Pat. No. 4,399,216. Therefore, conjugation, transduction, transfection, transformation and the like can be used for heterologous gene insertion. Numerous vectors that rely on eukaryotic and prokaryotic systems are available. For example, Co 1E1, P-1 incompatible plasmids, ie pRK290 yeast 2 mM plasmid, lambda and the like.

염색체외의 성분이 사용될때, DNA 구조물은 이 구조물을 함유하는 숙주세포를 선별할 수 있는 마커(marker)를 포함하는 것이 요구된다. 마커는 살균제 내성을 제공한다. 즉, 함생제 내성 또는 중금속 내성, 옥소트로프(auxotroph)숙주에 프로토트로피를 제공하는 보체등을 포함한다. 복제시스템은 이탈복제 같은 특성을 제공하며 cos세포를 포함하거나 또는 기타 특징을 포함한다.When components other than chromosomes are used, the DNA constructs are required to include markers capable of selecting host cells containing the constructs. Markers provide fungicide resistance. That is, antibiotic resistance or heavy metal resistance, and complements that provide prototrophy to an axoxotroph host. Replication systems provide features such as breakaway replication and include cos cells or other features.

이형 유전자가 숙주세포에 의해 인지되는 전사 및 번역개시 및 종결 조절 시그날을 지녔을때, 이형 유전자와 접합한 조절 유전자를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 이형 유전자가 변형되는 경우, 예를 들면 리더 서열을 제거하거나 또는 살충제의 성숙형태를 코드하는 서열을 제공하는 경우(여기서 총 유전자는 전구체를 코드한다) DNA 서열을 조작하는 것이 필요하므로 전사개시 조절 서열은 자연적인 서열과는 다르게 제공될 수 있다 ; 광범위한 전사개시 서열은 광범위한 숙주에 존재한다. 상기 서열은 살충제의 구성적 형질발현이나 조절된 형질 발현을 제공할 수 있다. 여기서 조절은 대사 같은 화학적 방법이나 또는 열 또는 조절 억제자에 의해 유도될 수 있다. 이것은 미합중국 특허 제4,374,927호에 나타나 있다. 프로모터의 선택은 수많은 요인에 의해 결정된다. 예를 들면 프로모터의 강도, 세포의 생존력을 지닌 프로모터의 간섭 프로모터에서 세포에 내생하는 조절 메타니즘의 영향 등이다. 수많은 프로모터는 상업적인 제공원을 포함한 여러가지 원에서 얻을 수 있다.When the heterologous gene has a transcriptional and translational initiation and termination control signal recognized by the host cell, it is preferable to use a regulatory gene conjugated with the heterologous gene. However, if a heterologous gene is modified, e.g., removing the leader sequence or providing a sequence encoding the mature form of the pesticide, where the total gene encodes a precursor, it is necessary to manipulate the DNA sequence and thus initiate transcription. Regulatory sequences may be provided differently from natural sequences; Extensive transcription initiation sequences exist in a wide variety of hosts. The sequence may provide for constitutive or controlled expression of the pesticide. Modulation here can be induced by chemical methods such as metabolism or by heat or regulatory inhibitors. This is shown in US Pat. No. 4,374,927. The choice of promoter is determined by a number of factors. For example, the strength of the promoter, the influence of endogenous regulatory mechanisms on the cell in the interference promoter of the promoter with the viability of the cell, and the like. Many promoters are available from a variety of sources, including commercial sources.

이형 살충 유전자를 함유하는 세포숙주는 선택적인 장점을 지닌 DNA 구조물이 있는 영양배지에서 배양되어 선택적 배지를 제공함으로서 모든 세포들이 이형 유전자에 보유되도록 한다. 이러한 세포는 통상적인 방식에 따라 수거될 수 있으며 상술된 방법에 의해 변형된다. 또한 이 세포들은 고정한 이후 수거할 수 있다.Cell hosts containing heterologous insecticidal genes are cultivated in nutrient media with DNA constructs with selective advantages to provide selective media so that all cells are retained in the heterologous gene. Such cells can be harvested according to conventional methods and modified by the methods described above. The cells can also be harvested after fixation.

독소를 함유하는 숙주미생물을 처리하는 방법은 여러가지 기능을 충족한다. 첫째로, 구조적 통합을 증진시킬 수 있다. 둘째로, 단백질 분해에 대한 민감도를 감소시키기 위해 독소를 변형시키거나 또는 세포내에 자연적으로 존재하는 프로테아제의 단백질 작용을 감소시킴으로써 독소의 단백질 분해 안정성을 증진시킬수 있다. 세포는 미분해 단계에서 변형되어 독소단백질이 존재하게 된다. 이러한 변형은 여러가지 방식에의해 이루어지는데, 예를 들면 화학적 작용이 광범위함 화학적 반응제를 사용함으로서 성취된다. 미분해 세포는 화학적 반응제를 포함하는 액성 반응제 배지와 혼합하여 -10℃ 내지 60℃의 범위의 온도로 교반을 하거나 또는 교반없이 혼합한다. 반응시간은 정합적으로 결정되며 반응제와 반응시간에 따라 광범위하게 변한다.세포의 농도는 1ml당 10E2-10El0으로 변한다.Methods of treating host microbes that contain toxins fulfill several functions. First, structural integration can be promoted. Second, it is possible to enhance the proteolytic stability of the toxin by modifying the toxin to reduce its sensitivity to proteolysis or by reducing the protein action of proteases that are naturally present in the cell. The cells are modified in the undigested stage so that the toxin protein is present. Such modifications are made in a number of ways, for example by extensive chemical reactions. Undigested cells are mixed with a liquid reagent medium containing a chemical reagent and stirred at a temperature in the range of -10 ° C to 60 ° C with or without stirring. The reaction time is determined consistently and varies widely depending on the reactant and reaction time. The concentration of cells varies from 10E 2 -10E l0 per ml.

화학적 반응제는 원소번호 17-80의 할로겐 반응제가 바람직하다. 특히, 바람직한 결과를 얻기 의해 충분한 시간동안 보통의 조건하에서 요오드가 사용될 수 있다. 또 다른 적합한 기술은 포름알데하이드와 글루타르알데하이드 같은 알데하이드와 ; 염화 제피란과 염화 세틸피리디움 같은 항감염제와 ; 이소프로필과 에탄올 같은 알코올과; Bouin 고정제와 Helly 고정제같은 여러가지 고정제(Humason, Gretchen L., Animal Tissue Techniques, W.H. Freeman and Company, 1967) ; 또는 세포가 목표해충의 환경에 적용되었을때 세포에서 생성된 독소의 작용을 오래도록 유지시키는 물리적 반응제(열)과 화학적 반응제의 조합등으로 처리하는 것등을 포함한다.The chemical reactant is preferably a halogen reactant of elements 17-80. In particular, iodine can be used under normal conditions for a sufficient time by obtaining the desired results. Still other suitable techniques include aldehydes such as formaldehyde and glutaraldehyde; Anti-infective agents such as zepiran chloride and cetylpyridium chloride; Alcohols such as isopropyl and ethanol; Various fixatives such as Bouin fixative and Helly fixative (Humason, Gretchen L., Animal Tissue Techniques, W. H. Freeman and Company, 1967); Or treatment with a combination of physical reagents (heat) and chemical reagents that maintain the action of toxins produced in the cells when the cells are applied to the target pest environment.

요오드를 사용하여 할로겐화시키려면 온도는 0℃ 내지 50℃ 의 범위가 가능하지만 반응은 실온에서 편리하게 수행될 수 있다. 편리하게, 요오드화 작용은 산성수용액 배지에서 0.5-5%의 트리요오드 또는 요오드를 사용하여 수행될 수 있다. 산성수성배지로는 0.5-5M로 변할 수 있는 카르복실산 수용액이 적합하다. 또한C1-4의 기타 카르복실산이 사용될 수 있지만 아세트산도 사용될 수 있다. 반응시간은 1분-24시간 이하, 바람직하게는 1-6시간으로 변한다. 잔여의 요오드는 환원제와의 반응에 의해 제거될 수 있는데 환원제로는 디티오나이트, 나트륨 티오설페이트, 또는 최종적으로 사용되는 기타의 환원제등을 포함한다. 또한, 변형된 세포는 재래기술에 공지된 것처럼 반응배지를 제거할 수 있도록 세척, 건조형태의 분리, 농업에서 사용되는 일반적인 접착제, 분산제제, 보조제등으로 제형화할 수 있다.To halogenate using iodine, the temperature can range from 0 ° C. to 50 ° C., but the reaction can be conveniently carried out at room temperature. Conveniently, the iodization can be carried out using 0.5-5% triiodine or iodine in acidic aqueous medium. As acidic aqueous medium, an aqueous carboxylic acid solution which can vary from 0.5-5 M is suitable. Other carboxylic acids of C 1-4 may also be used but acetic acid may also be used. The reaction time is changed to 1 minute-24 hours or less, preferably 1-6 hours. Residual iodine can be removed by reaction with a reducing agent, which includes dithionite, sodium thiosulfate, or any other reducing agent that is finally used. In addition, the modified cells may be formulated with washing, separation in dry form, general adhesives, dispersants, auxiliaries and the like used in agriculture to remove the reaction medium as is known in the art.

세포벽을 가교시킬 수 있는 반응제가 바람직하며 수많은 반응제가 공지되어 있다. 상기 처리는 살충제의 안정도를 증가시켜야만 한다. 즉 필드조건에서 살충제의 지속성 및 잔류 활성을 증진시켜야만 하며, 따라서 미처리 세포의 살충작용이 경감되는 조건하에서, 처리세포의 활성은 1 내지 3배정도 남아있게 된다.Reagents capable of crosslinking cell walls are preferred and numerous reagents are known. The treatment must increase the stability of the pesticide. In other words, it is necessary to enhance the persistence and residual activity of the insecticide in the field conditions, and therefore, under the condition that the insecticidal action of the untreated cells is reduced, the activity of the treated cells remains 1 to 3 times.

세포는 여러가지 방식으로 제형화될 수 있다. 세포는 여러가지 불활성물질, 예를 들면 무기물질(필로실리케이트, 탄산염, 황산염, 인산염 등) 또는 식물성 물질(옥수수분말, 쌀껍질, 호도껍질 등)을 혼합함으로서 습윤성 본말, 미립자 또는 분진으로서 사용될 수 있다. 이 제제는 분산제-접착 보조제, 안정화제, 기타 살충첨가제, 또는 계면활성제를 포함한다. 액제는 수성이거나 또는 유성이며 거품, 겔, 현탁액, 유화성 농축물 등으로 사용될 수 있다. 성분은 유동제 계면활성제, 유화제, 분산제 또는 중합체를 포함한다.Cells can be formulated in a variety of ways. Cells can be used as wettable powders, particulates or dusts by mixing various inerts, for example inorganics (phyllosilicates, carbonates, sulphates, phosphates, etc.) or vegetable materials (corn powder, rice husks, walnut husks, etc.). This formulation includes a dispersant-adhesive aid, stabilizer, other pesticide, or surfactant. Liquids are aqueous or oily and can be used as foams, gels, suspensions, emulsifiable concentrates and the like. The component includes a flow agent surfactant, emulsifier, dispersant or polymer.

살충제 농도는 제형의 상태, 특히 농축물인지 직접 사용가능한지 여부에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 살충제는 최소한 1중량%-100중량%로 존재할 수 있다. 건조 제형은 1-95중량%의 살충제를 지니는 반면 액제는 액상중에 1-60%의 고형분을 지니고 있다. 상기 제제는 1mg당 1E2-lE4세포를 지니고 있다.이러한 제제는 2 oz(액체 또는 고체) 내지 2 이상 1b/ha로 투여된다.Pesticide concentrations can vary widely depending on the condition of the formulation, particularly whether it is a concentrate or directly available. Pesticides may be present at least 1% -100% by weight. Dry formulations have 1-95% by weight of pesticides while liquid formulations have 1-60% solids in the liquid phase. The formulations have 1E 2 -lE 4 cells per mg. Such formulations are administered at 2 oz (liquid or solid) to at least 1 b / ha.

상기 제제는 식물, 토양 또는 수분 같은 해충환경에 분무, 살포, 스프링클링 등에 의해 적용된다.The formulation is applied by spraying, spraying, sprinkling or the like to a pest environment such as plants, soil or moisture.

하기의 실시예는 서술의 목적만 지니며 이것으로 국한되지 않는다.The following examples are for illustrative purposes only and are not limited to these.

[실시예 1]Example 1

1ugol's 요오드로 미분해 포자를 함유한 B. thuringiensis(자가분해이전)를 처리한 후, 세포를 죽인다 ; 하지만 세포는 Trichoplusia ni 유충에 대해 독성을 보유하고 있다.After treatment with B. thuringiensis containing undissolved spores with 1ugol's iodine (prior to autolysis), cells are killed; However, the cells are toxic to Trichoplusia ni larvae.

원심분리로 포자형성 세포가 자가분해하기 직전에 Bacillus thuringiensis(HD-1)의 미분해 세포를 수거하고, 세포펠릿을 탈이온수에 현탁시켜서 1ml당 6.0×10E9세포 농도가 되게한다. 세포 현탁액의 분취량을 1.5×10E8세포/ml으로 희석하여 실온에서 4시간 동안 1%의 1ugol's 요오드와 접촉시켰다.(1%의 (루골)용액은 1ℓ당 1.0g의 요오드화 칼슘, 0.5g의 요오드, 1.0ml의 빙초산을 함유하고 있다). 처리된 세포를 세척하고 멸균한 탈이온수에 재현탁시켜서 세포농도를 6.0×10E9로 만든다. 4시간 동안 요오드로 처리함 결과 영양아가(agar)상에서 플레이트를 카운트한 결과 살아있는 세포는 없었다. 루골용액으로 처리된 세포와 비처리된 대조군 세포는 T. ni 유충에 대해 독성력을 측정하기 위해 생물학적으로 본석되었다.Immediately before the spore-forming cells autolyse by centrifugation, undissolved cells of Bacillus thuringiensis (HD-1) are collected and the cell pellet is suspended in deionized water to a concentration of 6.0 × 10E 9 cells per ml. An aliquot of the cell suspension was diluted to 1.5 x 10E 8 cells / ml and contacted with 1% 1ugol's iodine for 4 hours at room temperature. (1% of (lugol) solution was 1.0 g of calcium iodide per liter, 0.5 g of Iodine, 1.0 ml of glacial acetic acid). The treated cells are washed and resuspended in sterile deionized water to bring the cell concentration to 6.0 × 10 E 9 . After 4 hours of treatment with iodine, the plate was counted on agar and there were no living cells. Cells treated with Lugol solution and untreated control cells were biologically present to determine virulence against T. ni larvae.

본 발명의 세포는 자연적인 세포이기 때문에, 본 발명의 장점을 실현시키기 위해서 판별조건하에서 세포를 처리할 필요는 없다. 그러므로, 상술된 바와 같이 세포처리는 목표해충의 환경의 독소(살충성)작용을 최고로 오래동안 지속시키기 위해 재래기술에 숙련된 사람이 실현하기에 적당하다.Since the cells of the present invention are natural cells, it is not necessary to treat the cells under discrimination conditions in order to realize the advantages of the present invention. Therefore, as described above, cell treatment is suitable for the person skilled in the art to realize the longest lasting toxin (insecticidal) action of the environment of the target pest.

생물학적 분석방법Biological Analysis Method

루골 요오드로 박멸된 세포 희석액 또는 비처리된 생존 HD-1 세포를 일정한 양의 유충이 들어있는 컵에 혼합하였다. 5일동안 T. ni 유충을 각 컵에 가하였다. 18개의 유충을 각 희석액에 대해 테스트하였다. 6일후 유충을 조사하여 죽은 유충의 총수를 기록하였다. 결과는 표(1)에 나타나 있다. 이것은 죽은 유충을 %로 나타낸 것이다.Cell dilutions or untreated surviving HD-1 cells eradicated with Lugol iodine were mixed in a cup containing a certain amount of larvae. T. ni larvae were added to each cup for 5 days. 18 larvae were tested for each dilution. Six days later, the larvae were examined and the total number of larvae killed was recorded. The results are shown in Table (1). This is the percentage of dead larvae.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

[실시예 2]Example 2

안정도 테스트Stability test

포자를 함유하는 B. t. HD-1 미분해 세포를 실온에서 4시간 동안 1%의 루골용액으로 처리한뒤 탈이온수를 세척하고 52일 동안 냉장고에 보관하였다. 이 기간이 끝난후 세포를 조사한 결과, 분해된 것은 없었다(포자 및 결정체의 분리).B. containing spores t. HD-1 undigested cells were treated with 1% Lugol's solution for 4 hours at room temperature, then deionized water was washed and stored in the refrigerator for 52 days. After the end of this period, the cells were examined to show no degradation (separation of spores and crystals).

포자를 함유하는 B. t. HD-1의 미분해 세포를 원심분리에 의해 수거한뒤 산출된 펠릿을 멸균한 탈이온수(10El0세포/ml)에 현탁시켜 30분간 70℃에서 가열한뒤 냉장고에 9일간 보관하였다. 9일후에 모든 세포는 포자와 결정체를 분리한채로 분해되었다.B. containing spores t. The undigested cells of HD-1 were collected by centrifugation, and the resulting pellets were suspended in sterile deionized water (10E 10 cells / ml), heated at 70 ° C. for 30 minutes, and stored in a refrigerator for 9 days. After 9 days all cells were broken down with spores and crystals separated.

[실시예 3]Example 3

토양 실험방법Soil test method

B. t. HD-1 제법 :B. t. HD-1 recipe:

미분해포자를 함유하는 B. t. HD-1의 배양물을 원심분리에 의해 수거하고 1%의 루골 요오드 400ml에 세포펠릿을 제현탁시켰다(4×10E8세포/ml). 요오드 세포 현탁액을 실온에서 3시간 교반한뒤 3번 세척하고 pH 6.9인 멸균한 0.lM 나트륨 포스페이트 완충액 400ml에 재현탁시켰다. 요오드를 처리한 후 영양 아가(10E-1)상에서 검출된 살아있는 B. t. HD-1 세포는 없었으며 현미경 검사 결과 모든 세포는 완전(미분해)하였다.B. t. Containing undissolved spores Cultures of HD-1 were collected by centrifugation and cell suspension was resuspended in 400 ml of 1% Lugol iodine (4 × 10 E 8 cells / ml). The iodine cell suspension was stirred for 3 hours at room temperature, washed three times and resuspended in 400 ml of sterile 0.1 mM sodium phosphate buffer, pH 6.9. Live B. t. Detected on nutrient agar (10E-1) after iodine treatment. There were no HD-1 cells and all cells were complete (undigested) by microscopic examination.

다이펠(Dipel)제법 :Dipel Method:

B. t. HD-1 세포를 함유하는 다이펠(0.1g, Abbott Laboratories, 16,000 International Units of Potency/mg. List #5188)을 멸균한 0.1M의 나트륨 포스페이트 완충액 400ml에 넣어 측정하였다.B. t. Difel containing HD-1 cells (0.1 g, Abbott Laboratories, 16,000 International Units of Potency / mg. List # 5188) was measured in 400 ml of sterile 0.1 M sodium phosphate buffer.

실험방법Experiment method

1) 비멸균 토양의 제법 : 40g의 토양을 500ml의 멸균 플라스크에 넣고 200ml의 실험용액을 가하였다.1) Preparation of Non-Sterile Soil: 40 g of soil was placed in a 500 ml sterile flask and 200 ml of experimental solution was added.

2) 멸균 토양의 제법 : 40g의 토양을 멸균한 500ml 플라스크에 넣고 실험용액 200ml를 가하기전에 1시간동안 오토클래브시켰다. 토양현탁액을 함유하는 플라스크를 실온에서 선희 교반기(200RPM)를 사용하여 배양시켰다. 각 토양 현탁액 샘플(30-40ml)를 4겹의 무명천으로 여과시킨뒤 T. ni의 유충에 대한 독성력을 측정하기 위해 상치의 잎에 분무하였다.2) Preparation of Sterile Soil: 40 g of soil was placed in a sterile 500 ml flask and autoclaved for 1 hour before adding 200 ml of experimental solution. The flask containing the soil suspension was incubated using a stirrer (200 RPM) at room temperature. Each soil suspension sample (30-40 ml) was filtered through four layers of cotton cloth and then sprayed onto the leaves of the lettuce to determine the toxicity to T. ni larvae.

잎 억제반응 분석시 피드 억제반응에 의한 B. t. 독소의 측정법B. t. Measurement of toxins

상치실생잎에 방금 제조한 표준농도의 다이펠(1×0.19g/100ml, 1/10×, 1/20× 및 l/100×)과 실험용액을 사용하기 24시간 전에 분무한다.Spray the freshly prepared leaves of standard concentrations of the standard concentrations of DIPEL (1x0.19g / 100ml, 1 / 10x, 1 / 20x and l / 100x) and the experimental solution just 24 hours before use.

표준용액 또는 실험용액으로 처리한 잎을 식물에서 떼어내어 각각 무게를 젠후 페트리 디쉬(petri dish)에 놓아둔다. 7일동안 굶긴 10개의 T. ni 유충을 각 잎에 적용하여 25℃에서 24시간동안 잎을 먹이로 준다. 섭식이 거의 끝나갈 무렵 잎의 무게를 다시재어 평균 중량 손실을 각 처리에 대해서 측정한다.Leaves treated with standard or experimental solutions are removed from the plants and weighed separately and placed in a petri dish. Ten T. ni larvae starved for 7 days were applied to each leaf and fed with leaves at 25 ° C. for 24 hours. At the end of feeding, the leaves are reweighed and the average weight loss is measured for each treatment.

상술된 조전하에서, 잎 중량 손실은 다이펠 1ml당 독소량 0.19-0.019mg(16,000 Intenntional units of potency per mg)의 독소 농도를 초과하는 독소농도의 선형 로그 함수이다. 그러므로, 신선하게 제조된 다이펠 농축물을 상치 식물에 뿌린 후 각 분석은 실험용액으로 분무된 잎에 B. t. HD-1 독소의 농도를 계산하여 표준으로 사용한다. 표(2)에 나타난 데이터는 토양에서 배양후 시간변화에 따라 남아있는 독성의 비율(%, 1일)과 그후의 잎 억제반응 분석을 나타낸 것이다.Under the above-mentioned preload, leaf weight loss is a linear logarithmic function of toxin concentration in excess of toxin concentrations of 16,000 Intenntional units of potency per mg. Therefore, after spraying freshly prepared difel concentrates on the lettuce plants, each assay was performed on the leaves sprayed with experimental solution B. t. The concentration of HD-1 toxin is calculated and used as a standard. The data presented in Table (2) show the percentage of toxicity remaining over time after culture in soil (%, 1 day) and subsequent analysis of leaf inhibition.

상치식물잎 외의 잎도 B. t 독소 효능을 분석하는데 사용될 수 있다.Leaves other than lettuce plants can also be used to analyze B. t toxin efficacy.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00002
Figure kpo00002

토양에서 B. t. HD-1의 단백질 결정체의 불활성화는 토양미생물의 작용에 의해 나타난다(West, 1984). 표(II)의 결과는 다이펠 및 루골 요오드로 처리하여 예비분해한 B. t. HD-1 제제가 비슷한 조건하에서 배양되었을때, 다이펠(포자결정체)제제의 독성은 급격히 감소된 반면 루골 요오드로 처리한 세포의 독성은 거의 변화되지 않았다.In soil B. t. Inactivation of protein crystals of HD-1 is manifested by the action of soil microorganisms (West, 1984). The results in Table (II) are shown in B. t. When the HD-1 preparation was incubated under similar conditions, the toxicity of the Diffel (sporide) preparation was drastically reduced while the toxicity of cells treated with Lugol iodine was little changed.

상기 결과로부터, 전체 미생물 세포의 화학적 처리는 폴리펩타이드 독소작용을 보유하는 방식으로 수행되는 반면, 세포가 저장상태에서 안정할 수 있도록 만든다. 이것은 필드 조건하에서 독소작용의 잔류 활성을 증가시킨다.From the above results, chemical treatment of the entire microbial cell is carried out in a manner that retains polypeptide toxin action, while making the cell stable in storage. This increases the residual activity of toxin action under field conditions.

[실시예 4]Example 4

이형 유전자의 생성과 A적합숙주로의 형질전환Generation of Heterologous Genes and Transformation into A-Compliant

Northern Regional Research Laboratories(NRRL B-12127)에서 얻을 수 있는 Pseudomonas aeruginosa클론으로 이형유전자 구조물을 만드는데 이 클론을 광범위한 숙주범위의 셔틀(shuttle)플라스미드 pRO 1614를 함유하고 있다(J. Bact.[1982] 150 : 60 ; 미합중국 특허 제4,374,200호). 플라스미드는 독특한 Hind Ⅲ, Bam H I, Sal I, Pvu II 제한 부위와, Pst I 삽입물을 지니고 있는데 이것들은 카르베니실린 내성유전자와 P. aeruginosa 복제 시스템을 포함하며 이 복제 시스템에서 Hind III, Bam H I 와 Sal I 제한 부위는 테트라사이클린 내성 유전자에 있다. 나머지 플라스미드는 pBR 322에서 유도된 것이다. 두번쩨 플라스미드 pSM l-17은 E. coli의 클론으로서 기탁되어 있다(NRRL B-15976). 기탁은 미합중국 일리노이 61604, 페오리아, 미 농무성, NRRL 수집연구소에서 한다. 플라스미드 pSM-17은 E. coli에 암피실린 내성을 제공하며 이것은 Bacillus thuringiensis HD 73의 50md 플라스미드로부터 ∂-내독소유전자를 포함하는 6.8kbp Hind III DNA 단편을 함유하고 있다. 충분한 양의 독소가 E. coli에서 상기 유전자로부터 형질발현되며 양배추 자벌레에 대해 미분해 세포가 독성을 지니도록 만든다.Heterogeneous constructs are constructed from the Pseudomonas aeruginosa clones available from Northern Regional Research Laboratories (NRRL B-12127), which contain a large host-wide shuttle plasmid pRO 1614 (J. Bact. [1982] 150). : 60; United States Patent No. 4,374,200. Plasmids have unique Hind III, Bam HI, Sal I, Pvu II restriction sites, and Pst I inserts, which include carbenicillin resistance genes and the P. aeruginosa replication system, where Hind III, Bam HI and The Sal I restriction site is in the tetracycline resistance gene. The remaining plasmids were derived from pBR 322. Second plasmid pSM 1-17 has been deposited as a clone of E. coli (NRRL B-15976). Deposits will be made at 61604, Illinois, USA, Peoria, USDA, and the NRRL Research Institute. Plasmid pSM-17 confers ampicillin resistance to E. coli, which contains a 6.8 kbp Hind III DNA fragment containing the ∂-endotoxin gene from the 50 md plasmid of Bacillus thuringiensis HD 73. Sufficient amounts of toxins are expressed from the gene in E. coli and render undigested cells toxic to cabbage worms.

DNA 단편의 변형은 독소의 형질변현을 증진시키고 또다른 숙주인 Pseudomonas fluorescens에서의 독소형질발현이 가능케 한다. 6.8kbp 단편물로부터 불필요한 DNA를 제거하기 위해서, pSM l-l7을 Bam H I로 절단하여 독소유전자의 5'말단 근처에 환형 플라스미드를 개환하고, 엑소뉴클레아제 Ba1 31로 처리하여 6.8kbp Hind II 삽입물을 2.9kbp로 감소시킨다.Modification of DNA fragments enhances the transformation of toxins and allows for toxin expression in another host, Pseudomonas fluorescens. To remove unnecessary DNA from the 6.8 kbp fragment, pSM l-1 was cleaved with Bam HI to open a cyclic plasmid near the 5 'end of the toxin gene, and treated with exonuclease Ba1 31 to 6.8 kbp Hind II insert. Is reduced to 2.9 kbp.

DNA의 (유리)말단을 클레노우 폴리머라제로 메꾸고, Bam H I 결합제를 가하고, 선형 DNA를 결찰하여 환형 플라스미드를 재형성한다. 산출된 벡터, pFG 270을 Xho I 로 절단하여 독소유전자의 3'말단에 가장 가까운 부위에 있는 환형 플라스미드를 개환한다. Sal I 결합제를 가하고, 플라스미드를 환형 형태로 결찰시키고, 산출된 벡터 pFG l0.6을 E. coli내에서 증폭한다. pFG 10.6을 Bal I 와 Bam H I 로 완전히 절단하여 독소유전자를 함유하는 산출된 2.lkbp 단편을 겔 전기영동으로 정제한뒤 플라스미드 pRO 1614의 Bam H I와 Sal I 부위로 결찰시킨다. 산출된 플라스미드 pCH 2.1을 E. coli에서 증폭하여 ∂-내성 독소를 합성하는 능력과 카르베니실린내성을 갖도록 Pseudomonas fluorescens를 형질변환하여 사용한다. Pseudomonas fluorescens(pCH 2.1)은 NRRL에 기탁되어 있으며 기탁번호는 NRRL B-15977호이다. 플라스미드 pSM 1-l7과 pCH 2.l은 1985년 7월 2일 NRRL에 기탁되어 있다.The (free) end of the DNA is filled with Klenow polymerase, a Bam H I binder is added and the linear DNA is ligated to reform the circular plasmid. The resulting vector, pFG 270, is cleaved with Xho I to open the cyclic plasmid at the site closest to the 3 'end of the toxin gene. Sal I binder is added, the plasmid is ligated in cyclic form and the resulting vector pFG l0.6 is amplified in E. coli. pFG 10.6 was completely cleaved into Bal I and Bam H I, and the resulting 2.lkbp fragment containing the toxin gene was purified by gel electrophoresis and ligated to the Bam H I and Sal I sites of plasmid pRO 1614. The resulting plasmid pCH 2.1 is amplified in E. coli to transform Pseudomonas fluorescens to have the ability to synthesize ∂-toxin and carbenicillin resistance. Pseudomonas fluorescens (pCH 2.1) is deposited in NRRL and accession number NRRL B-15977. Plasmids pSM 1-l7 and pCH 2.l were deposited in NRRL on July 2, 1985.

하기의 실험에서 P. fluorescens(pCH 2.1)은 미형질변환 세포인 대조군과 함께 사용된다.In the experiments below, P. fluorescens (pCH 2.1) is used with the control, which is an untransformed cell.

배양기탁물 E. coli(pSM 1-17) -NRRL B-15976과 P. fluorescens(pCH 2.l) -NRRL B-15977은 NRRL 장소에 기탁되어 최소한 30년은 보관될 것이다. 상기 기탁물은 기탁물을 이용하여 특허를 부여받을시에 공중에게도 분양할 수 있다. 또한 출원의 부분, 또는 사본이 출원될때 그 나라의 외국특허법에 의해 기탁물이 필요하다면 분양될 수 있다. 하지만, 이러한 기탁물의 분양은 행정조치에 의해 부여된 특허권리를 저하시키면서 본 발명을 실행하도록 허락치 않는다는 것을 알아야 한다.Culture deposits E. coli (pSM 1-17) -NRRL B-15976 and P. fluorescens (pCH 2.l) -NRRL B-15977 will be deposited at the NRRL site for at least 30 years. The deposit may also be sold to the public upon patenting using the deposit. It may also be sold, if necessary, in accordance with the foreign patent law of that country when a part or a copy of the application is filed. It should be understood, however, that the sale of such deposits does not permit the practice of the present invention while lowering the patent rights granted by administrative measures.

상기한 기탁물 E. coli(pSM 1-17)과 P. fluorescens(pCH 2.1)은 1986년 3월 25일에 각각 KFCC-l0l95와 KFCC-10194호로 한국종균협회에 기탁되었다.The deposits E. coli (pSM 1-17) and P. fluorescens (pCH 2.1) were deposited on March 25, 1986 as KFCC-1010 and KFCC-10194, respectively, to the Korean spawn association.

[실시예 5]Example 5

이형유전자를 갖는 미생물 처리 및 테스트Microbial treatment and testing with heterologous genes

Pseudomonas를 1%의 루골 요오드(lL 멸균 탈이온수중의 100g KI, 50g I2, 100ml 빙초산)이나 또는 2%의 포르말린 용액을 사용하여 각각 주위온도하에서 처리하여 사멸한다.Pseudomonas is killed by treatment at ambient temperature using either 1% Lugol iodine (100 g KI, 50 g I 2 , 100 ml glacial acetic acid in lL sterile deionized water) or 2% formalin solution, respectively.

B. t. 독소를 지닌 P. fluorescens과 지니지 않은 P· fluorescens의 2ℓ용 브로스배양물중의 세포펠릿을 반으로 나눈다. 반으로 나눈 세포를 1%의 루골 요오드로 4시간 처리하고 나머지 반은 얼음속에 유지시킨다.B. t. Divide the cell pellet in 2 liter broth cultures of P. fluorescens with toxin and P. fluorescens without. Half-divided cells are treated with 1% Lugol iodine for 4 hours and the other half is kept in ice.

세척된 루골 처리 세포와 비처리된 세포를 10ml의 멸균 탈이온수로 제펠릿화 한다. 현탁액(10E8-10E12세포/ml) 9ml 3개의 어린 상치식물에 분무한다. 세개의 분무된 식물을 단일 폐쇄챔버에 넣고 50-75개의 Trichoplusia ni 유충을 식물에 적용한다. 관찰 기간동안 잎의 손실이 없다면 식물은 보호된 것으로 간주한다.The washed golgol treated and untreated cells are pelleted with 10 ml of sterile deionized water. Suspension (10E 8 -10E 12 cells / ml) 9 ml Spray three young lettuce plants. Three sprayed plants are placed in a single closed chamber and 50-75 Trichoplusia ni larvae are applied to the plants. If no leaves are lost during the observation period, the plant is considered protected.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00003
Figure kpo00003

* 1-2일간 25개의 유충을 식물에 적용.25 larvae applied to plants for 1-2 days.

3-5일간 50개의 유충을 식물에 적용.50 larvae applied to plants for 3-5 days.

10일 후 관찰 기록.Observation record after 10 days.

새롭게 부화한 양배추 자벌레를 생물검사할 물질의 소적이 포함한 페트리 디쉬에 놓는다. 유충이 액체를 흡수하면 유충 다이어트가 들어있는 조그만 컵으로 제거되었다. 7일 후에 유충을 조사하여 죽은 동물의 총 수를 기록한다. 하기의 표(4)는 결과를 나타낸다.The newly hatched cabbage worms are placed in a Petri dish containing droplets of the material to be biopsied. Once the larvae absorbed the liquid, they were removed with a small cup containing the larvae diet. After seven days, the larvae are examined and the total number of dead animals recorded. Table (4) below shows the results.

[표 4]TABLE 4

세포를 박멸시키는 또다른 방법으로는 음파에 대한 세포의 안정도 효과를 결정하기 위한 방법이 있다.Another method of erasing cells is to determine the stability effects of the cells on sound waves.

P.fluorescens 균주 33은 Bt 독소를 함유하지 않은 미형질전환 세포인 반면, 균주 pCH는 2.1kb 독소 유전자를 포함하고 있다. 첫번째 과제로서, 균주 33과 균주 pCH의 정지상 배양물을 원심분리하여 수거하고 세포 펠릿을 10E10과 10E9의 농도하에서 멸균한 탈이온수에 현탁시킨다. 세포 분취물을 시간을 변환시키면서 70℃의 물배스(bath)에 노출시켜 킹스(king's)B아가상의 플레이트수로 세포 생존력을 측정한다.(King, E. O. et al. (1954) J. Lab. & Clin. Med. 44 : 304 참조). 배지는 하기의 성분을 가지고 있다 : 프로테오스 펩톤 제3호, 2.0퍼센트 ; 박토아가, 1.5퍼센트 ; 글리세롤,C.P., 1.0퍼센트 ; K2HPO4[무수] 0.15퍼센트 ; MgSO7H2O, 0.15퍼센트 ; pH 7.2 균주 33은 5내에 완전히 죽은 반면, 균주 pCH에는 10분동안 살아있는 세포가 없었다.P. fluorescens strain 33 is an untransformed cell containing no Bt toxin, while strain pCH contains a 2.1 kb toxin gene. As a first task, stationary phase cultures of strain 33 and strain pCH are collected by centrifugation and cell pellets are suspended in sterile deionized water at concentrations of 10E 10 and 10E 9 . Cell aliquots are exposed to a 70 ° C. water bath with varying time and cell viability is determined by plate count of king's B agar. (King, EO et al. (1954) J. Lab. Clin.Med. 44: 304). The medium had the following components: Proteose peptone 3, 2.0 percent; Bactoagar, 1.5 percent; Glycerol, CP, 1.0 percent; K 2 HPO 4 [anhydrous] 0.15 percent; MgSO 4 ˙ 7H 2 O, 0.15 percent; pH 7.2 strain 33 died completely within 5 whereas strain pCH had no viable cells for 10 minutes.

균주 33세포(70℃에서 열에 의해 처리된 것, 비처리된 것 또는 루골로 처리한 것[1%의 루골 요오드로 2시간동안 실온에서 처리]을 10ml의 탈이온수에 현탁시키면 1ml당 10E9의 세포) 농도가 형성되었다. 세포현탁액을 Bronson 200 Sonifier상에서 5분간 음파를 받게 한다(미생물 배출량 10, 50%의 듀티 사이클, 펄스모드).Strain 33 cells (treated by heat at 70 ° C., untreated or treated with Lugol [treated for 2 hours at room temperature with 1% Lugol's iodine]) were suspended in 10 ml of deionized water at 10E 9 per ml. Cells) concentration was formed. The cell suspension is subjected to sonication for 5 minutes on a Bronson 200 Sonifier (microbial emissions 10, 50% duty cycle, pulsed mode).

세포 현탁액의 최적밀도(575nm)를 음파처리전후에 측정한다. 광학적 밀도 감소가 세포 분열을 나타낸다.The optimum density of the cell suspension (575 nm) is measured before and after sonication. Optical density reduction indicates cell division.

하기의 표(5)와 (6)은 결과를 나타낸다.Tables (5) and (6) below show the results.

[표 5]TABLE 5

Figure kpo00005
Figure kpo00005

균주 pCH의 세포(5×10El0/ml)를 70℃의 물배스에서 별처리한 후 T. ni 유충에 대한 독성력을 분석한다. 생물학적 분석 절차는 양배추 자벌레를 사용하여 이것을 페트리 디쉬에 놓고 뭍질을 떨어뜨려 분석한다. 유충이 액체를 흡수하면 유충을 유충 다이어트를 함유하는 조그만 컵으로 제거한다. 6일 후에 유충을 조사하고 죽은 동물의 총 수를 기록한다.Cells of strain pCH (5 × 10 E 10 / ml) were starched in a water bath at 70 ° C. and then analyzed for virulence against T. ni larvae. The biological assay procedure uses cabbage worms to place them in a petri dish and drop them off for analysis. Once the larva absorbs the liquid, the larva is removed with a small cup containing the larvae diet. After six days, the larvae are examined and the total number of dead animals recorded.

[표 6]TABLE 6

Figure kpo00006
Figure kpo00006

온실에서 (1) Romaine 상치 잎을 살충성 식물로 분무하고, (2) 처리된 식물을 19일 이하동안 온실에서 키우고(온실은 UV 투명지붕으로 덮는다), (3) 잎에서 살충작용을 보유하는 양배추 자벌레의 잎억제 분석을 행하여 루골로 처리된 P. fluorescens+B. t 독소(균주 pCH)세포의 지속성을 조사하였다.In the greenhouse (1) spraying Romaine lettuce leaves with insecticidal plants, (2) growing the treated plants in the greenhouse for up to 19 days (greenhouse covered with UV transparent roof), and (3) retaining insecticidal activity in the leaves Leaf inhibition analysis of cabbage worms was carried out using P. fluorescens + B. The persistence of t toxin (strain pCH) cells was investigated.

억제를 공급하는 B. t 독소의 측정은 상술된 것과 같으며 식물을 분무하는 방법은 실시예(5)에 기술되어있다.Determination of B. t toxin supplying inhibition is as described above and the method of spraying plants is described in Example (5).

본 실험에 있어서 1.0의 독소 활성도는 한 식물당 10ml의 속도하에서 분무된 분무량 100ml에 대한 다이펠 0.19로 이루어진 살충 작용력과 똑같은 것이다(즉, 배출이 끝나기 전).In this experiment, the toxin activity of 1.0 is the same as the insecticidal force consisting of Dipel 0.19 for 100 ml sprayed at a rate of 10 ml per plant (ie, before the end of the discharge).

표(7)에서 보는 것처럼, 11일 후에 Pseudomonas는 다이펠이 초기 활성도의 2/3를 잃었을때 완전한 활성을 나타내었다.As shown in table (7), after 11 days Pseudomonas showed full activity when the diepel lost 2/3 of its initial activity.

고정된 Pseudomonas 세포는 잎 표면에 불활성 작용으로부터 살충성 독소를 보호하기 위한 방식에 있다는 것을 표(7)의 데이터로부터 알 수 있다.It can be seen from the data in Table 7 that the immobilized Pseudomonas cells are in a way to protect the insecticidal toxin from inert action on the leaf surface.

[표 7]TABLE 7

Figure kpo00007
Figure kpo00007

상기 결과로부터 살아있는 박테리아의 살충작용이 모두 보유된 반면, 독소를 함유하는 박멸된 박테리아는 많은 잇점을 제공한다는 것을 알 수 있다. 보관, 이동, 적용시에 죽은 박테리아의 유지는 살아있는 것을 사용할때보다 더욱 편리하며 경제적이라는 것을 알 수 있다. 동시에, 오랜시간동안 독소의 생물학적 작용을 유지하기 위해 미생물은 독소를 캡슐화하여 보호한다. 또한, 프로테아제의 변성은 폴리펩타이드 살충제의 단백질 변성을 막아준다.From the above results it can be seen that while all the pesticidal action of the living bacteria is retained, the toxin containing exterminated bacteria offers many advantages. It can be seen that the maintenance of dead bacteria during storage, transport and application is more convenient and economical than using live ones. At the same time, the microorganisms encapsulate and protect the toxin to maintain the biological action of the toxin for a long time. In addition, denaturation of the protease prevents protein denaturation of the polypeptide pesticide.

단백질 살충제를 변성시키지 않거나 또는 이들의 구조를 파괴시키지 않고 미생물을 박멸하는 여러가지 방법이 바람직한 살충작용을 제공하기 위해 사용될 수 있을뿐 아니라, 식물 및 식물 생성물에 제제로 사용되거나 적용되는 살충 조성물을 제공할 수 있다.Various methods of killing microorganisms without denaturing protein structures or destroying their structure can be used to provide the desired pesticidal action, as well as to provide pesticidal compositions used or applied as agents in plants and plant products. Can be.

전술된 본 발명의 구체화와 실시예가 보다 나은 이해를 위해 서술되었다 하더라도 첨부된 청구범위의 영역내에서 변화와 변경이 가능하다Although the foregoing embodiments and embodiments of the invention have been described for a better understanding, variations and modifications are possible within the scope of the appended claims.

Claims (3)

폴리펩타이드 독소를 코딩하는 유전자를 함유한 미생물을 배양하고, 프로테아제 불활성화 조건이나 세포벽 강화조건하에서 미생물세포를 사별시키는 것을 특징으로하여 세포내 독소함유의 미분해에 가까운 단세포 미생물을 제조하는 방법.A method for producing a single-celled microorganism close to undegraded intracellular toxin, characterized by culturing a microorganism containing a gene encoding a polypeptide toxin and subjecting microbial cells under protease inactivation conditions or cell wall strengthening conditions. 제1항에 있어서, 폴리펩타이드 독소를 코딩하는 유전자가 이형유전자인 것을 특징으로하는 방법.The method of claim 1, wherein the gene encoding the polypeptide toxin is a heterologous gene. 제1항에 있어서, 폴리펩타이드 독소를 코딩하는 유전자가 상동유전자인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the gene encoding the polypeptide toxin is a homologous gene.
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