Nematophin and its analog incorporating tryptamine unit have been isolated and characterized from strain XRPC of a symbiotic bacterium Xenorhabdus nematophilus, which was newly isolated from Korean entomopathogenic nematodes. The stereoselective synthesis of these compounds was accomplished, and the relative configurations were determined. Nematophin exhibited potent antibacterial activities over several strains of methicillin-resistant S. aureus (MRSA) comparable to those of vancomycin.
곤충병원선충인 Steinernema longicaudum에 공생하는 Xenorhabdus ehlersii KSY 세균은 나방류에 대한 높은 병원력을 발휘한다. 본 연구에서 이 세균의 병원력이 아이코사노이드 생합성을 억제하여 기주 곤충의 면역 저하를 유발한다는 것을 확인하였다. 그러나 이 세균의 병원력은 혈강 주입에 의해 야기된다. 섭식을 통해 이 세균을 혈강으로 전달하기 위해 곤충의 중장벽을 파괴하여 병원력을 발휘하는 Bacillus thuringiensis(Bt)와 혼합하여 처리하였다. 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충에 대해서 X. ehlersii 세균 배양액의 혼합 처리는 Bt 살충력을 현격하게 증가시켰다. 이러한 살충효과는 또 다른 나비목 해충인 콩명나방에 대해서도 확인되었다. 제형화를 위해 X. ehlersii 세균 배양액을 동결건조하여 Bt 수화제와 혼합하였다. 이를 기반으로 간이 포장실험을 수행하였다. Bt 단독으로 처리한 결과 약 80%의 방제 효과를 보인 반면 X. ehlersii 혼합제는 95% 이상의 방제효과를 나타냈다. 본 연구는 곤충병원세균 X. ehlersii가 새로운 해충 방제제로 개발될 가능성을 제시하고 있다.
The acute dermal and eye irritation tests of Photorhabdus temperata, a symbiotic bacterium of Heterorhabditis megidis Gwangju strain, were carried out in New Zealand white rabbit (Oryctolagus cuniculus), following the guidelines of OECD and Rural Development Administration (RDA) of Korea. In both tests, neither dermal nor eye responses were found from all the P. temperata treated rabbits and the results were classified as non-irritating. That is, erythema, eschar, edema, and any other dermal critical signs were not observed from all the experimental rabbits in the dermal irritation test. In the acute eye irritation test, no clinical signs of cornea, iritis, conjunctiva (redness, edema, lacrima, and chemosis) were observed from all the experimental rabbits. Individual ocular irritation, mean ocular irritation, and acute ocular irritation were calculated as 0.0. The results of dermal and eye irritation studies on P. temperata indicated that this bacterium could be a safe and effective alternative bionematicide against the most serious plant-parasitic root-knot nematodes in the genus Meloidogyne.
본 연구에서는 국내에서 분리된 곤충병원성 선충인 Steinernema carpocapsae종과 공생박테리아인 Xenorhabdus nematophilus종의 지방산을 분석하여 비교하였다. In vitro에서 수확된 곤충병원성 선충은 탄소 18개를 함유한 지방산이 가장 많은 것을 확인할 수 있었고, in vivo에서 수확된 곤충병원성 선충도 탄소 18개를 함유한 지방산이 가장 많은 것을 확인할 수 있었다. 하지만 그 다음으로 많은 지방산 성분이 in vitro에서 수확된 선충의 경우 탄소가 19개인데 비해 in vivo에서는 16개의 탄소를 가진 지방산인 것으로 나타나 차이점이 있는 것으로 확인되었다. 공생박테리아인 경우는 탄소의 수가 16개인 지방산이 가장 많이 함유된 것으로 나타났다.
Jong-Hoon Kim;Byeong-Min Lee;Hyung Chul Lee;In-Soo Choi;Kyung-Bon Koo;Kwang-Hee Son
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제34권8호
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pp.1627-1635
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2024
The inhabitation and parasitism of root-knot nematodes (RKNs) can be difficult to control, as its symptoms can be easily confused with other plant diseases; hence, identifying and controlling the occurrence of RKNs in plants remains an ongoing challenge. Moreover, there are only a few biological agents for controlling these harmful nematodes. In this study, Xenorhabdus sp. SCG isolated from entomopathogenic nematodes of genus Steinernema was evaluated for nematicidal effects under in vitro and greenhouse conditions. The cell-free filtrates of strain SCG showed nematicidal activity against Meloidogyne species J2s, with mortalities of > 88% at a final concentration of 10%, as well as significant nematicidal activity against the three other genera of plant-parasitic nematodes in a dose-dependent manner. Thymine was isolated as active compounds by assay-guided fractionation and showed high nematicidal activity against M. incognita. Greenhouse experiments suggested that cell-free filtrates of strain SCG efficiently controlled the nematode population in M. incognita-infested tomatoes (Solanum lycopersicum L., cv. Rutgers). In addition, a significant increase in host plant growth was observed after 45 days of treatment. To our knowledge, this is the first to demonstrate the nematicidal activity spectrum of isolated Xenorhabdus species and their application to S. lycopersicum L., cv. Rutgers under greenhouse conditions. Xenorhabdus sp. SCG could be a promising biological nematicidal agent with plant growth-enhancing properties.
곤충병원세균인 Photorhabdus temperata ssp. temperata(Ptt)는 곤충의 면역반응을 억제시켜 피기생 곤충 체내에서 공생하는 기주 선충의 발육을 도모하게 된다. 또한 Ptt의 변역억제 활성은 Bacillus thuringiensis(Bt)의 병원성을 증가시킨다. 본 연구는 이러한 유용 곤충병원세균의 대량 생산을 위한 저렴한 배지를 선발하기 위해 수행되었으며, 두 연구용 배지(LB, TSB)와 저렴한 산업용 두 배지(MY, M2)를 상호 비교하였다 모든 배양액에 동일한 밀도의 Ptt를 접종하고 배양하였을 때 48 시간 이후 정지상이 나타났다. 그러나 연구용 배양액인 LB와 TSB에서 두 가지 산업용 배양액보다 정지상에서 높은 세균 밀도를 보였다. 네 가지 배지에서 증식된 Ptt 배양액은 모두 배추좀나방(Plutella xylostella) 3령충에 대한 Bt 병원성을 현격하게 제고시켰고, 이들 배지 종류에 따라 치아가 없었다. 네 가지 배양액에서 세균의 증식에 의해 생산되는 대시물질의 양과 배지별 생산되는 대사물질의 동일성을 확인하기 위해 헥산과 에틸아세테이트의 유기용매로 추출했다. 시간별 배양액의 유기용매 추출물질은 세균의 증식과 비슷하게 대사물질의 생산량에서도 증가하는 것을 알 수 있었다. 역상 HPLC를 이용하여 네 가지 세균 배양액 각각에서 대사물질을 분리하였고, 정량적으로 네 가지 대사물질이 서로 다른 배지에서 통계적으로 차이 없이 검출되었다. 본 연구는 비교적 저렴한 두 가지 산업용 배지가 유용 대사물질의 생성에 변화 없이 Ptt 세균을 저렴하게 배양할 수 있다고 제시하고 있다.
누에(Bombyx mori) 5령 유충에서 무름병 증상이 발견되었다. 세균성 병원균이 감염 누에 혈액에서 분리되었고, 본 연구에서 동정되었다. 분리된 세균을 각각의 누에 5령 유충에 $5{\times}10^{6}$ cfu(colony-forming unit) 농도로 혈강 주사되었을 때, 뚜렷한 무름병 증상을 유발시켰다. 이렇게 감염된 유충들은 접종 6일 후부터 죽기 시작하여, 10일 경과 후 처리된 유충 모두 사망하였다. Bergey의 세균동정집에 기록된 형태적 및 생리적 형질을 기준으로 이 곤충병원세균이 Staphylo-coccue gallinarum으로 판명되었다. 이 판정은 탄소원 분석 미생물동정장치($MicroLog^{\circledR}$) 분석 결과와 16S-23S rDNA internal transcribed space 구조에 의해서 확인되었다. 이 세균이 발휘하는 살충기작의 일환으로서, 감염 후 누에 유충 혈구에 세포치사 효과를 주어 패혈증을 유발하는 것으로 분석되었다.
곤충병원성선충 {Heterorhabditis sp. KCTC 0991BP (He)와 Steinernema carpocapsae KCTC 0981BP (Sc)}에 의한 치사충과 선충의 공생세균(He공생세균=Photorhabditis sp.와 Sc공생세균= Xenorhabdus nematophila)에 의한 치사충에 대한 개미의 섭식행동을 알아보기 위하여 동래베네스트골프장과 안양베네스트골프장, 가평베네스트골프장, 울산골프장에서 치사 원인에 따른 개미의 방문수, 종류 및 선호성을 조사하였다. 방문하는 개미의 수나 종류 및 개미가 물고 간 먹이의 수는 치사원인에 따라 차이가 있었으며, 골프장이나 골프장내의 장소(페어웨이와 러프)간에도 차이가 있었다. 개미의 선호성은 모든 골프장에서 He에 의한 치사충에서 가장 낮았다. 동래베네스트 골프장의 6번 홀에서는 러프에서만 고동털개미(Lasius japonicu)($76{\pm}2.9\%$)와 검정꼬마개미(Monomorium floricola)($10\%$)가 치사충을 끌고 갔다. 러프의 치사충에 개미의 방문이 있었던 비율은 $87{\pm}3.5\%$였지만 페어웨이에서는 처리 16시간 후까지 모든 치사충에 개미의 방문이 없었다. 12시간 후까지 개미가 끌고 간 치사충의 비율은 He에 의한 치사충이 $16.7\%$로 Sc에 의한 치사충의 $40.0\%$, fenitrothion에 의한 치사충의 $53.3\%$, 자연치사충의 $56.7\%$에 비하여 낮았다. 안양베네스트골프장 6번 홀 러프에서는 주름개미(Tetramorium tsushimae)($33{\pm}6.9\%$)와 극동혹개미(Pheidole fervida)($17{\pm}8.7\%$), 일본왕개미(Camponotus japonicus)($10\%$), 곰개미(Formica japonica)($7{\pm}3.5\%$), 스미스개미(Paratrechina flavipes)($3{\pm}3.5\%$), 마쓰무라밑들이개미(Crematogaster matsumurai)($3{\pm}3.5\%$)가 치사충을 방문하였다. 개미가 치사충을 끌고 감이 없었던 비율은 $23{\pm}8.7\%$였고, Sc에 의한 치사충을 끌고 간 비율은 $40.0\%$, 냉동 치사충을 끌고 간 비율은 $16.7\%$, He에 의한 치사충을 끌고 간 비율은 $3.4\%$였다. 가평베네스트골프장 벚꽃나무 코스 9번 홀의 러프에서는 치사충을 방문하는 개미의 수가 매우 낮았는데, 주름개미와 스미스개미가 각각 한곳에서 발견되었다. 곤충병원성 선충의 접종 농도는 개미가 끌고 간 치사충의 비율에서 차이를 보이지 않았다. 한편, 치사충의 매장 유무는 개미의 섭식활동에 영향을 미쳤다. 동래베네스트골프장 6번 홀의 러프에서 토양 속에 묻은 치사충에서는 처리 16시간 동안 개미의 방문이 없었던 반면, 묻지 않은 치사충은 끌고 갔다. He와 Sc의 공생세균을 처리한 비스켓에 대한 개미의 방문은 선충의 치사충에 대한 방문과 동일한 경향을 보여, He의 공생세균인 Photorhabditis sp.처리에서 Sc 공생세균인 Xenorhabdus 처리보다 방문수가 적었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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