• 한국유기농업학회지
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• 제30권1호
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• pp.103-118
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• 2022

Photorhabdus is a bacterial symbiont of entomopathogenic nematodes of the genus Heterorhabditis in the family Heterorhabditidae. Photorhabdus is known to have nematicidal activity in addition to insecticidal activity. P. temperata isolated from Korean indigenous H. megidis Gwangju strain also produced high control efficacy against root-knot nematode Meloidogyne incognita and root-lesion nematode Pratylenchus penetrans. P. temperata has drawn interest as a potential bionematicide for the control of root-knot nematodes thereby. For the registration as an organic agricultural material, the toxicity of P. temperata was assessed by the acute toxicity test in carp (Cyprinus carpio) and acute oral and dermal toxicity tests in Sprague-Dawley rat (Rattus norvegicus) in compliance with the guidelines of the Rural Development Administration (RDA). In the acute toxicity test in fish, neither lethality nor abnormal responses of carp were observed. Body length and weight of carp and changes in DO concentrations and pH values were not significantly different between the treated group and the untreated control. In the acute oral and dermal toxicity tests, clinical signs, abnormal behavior, mortality, and pathological findings were not observed in all the experimental rats. The weight increment of all rats was normal. Acute toxicity results of P. temperata in fish and rats belonged to categories III, IV, and IV of RDA, respectively. Toxicity results of the present study indicated that P. temperata could be a safe and promising bionematicide against root-knot nematodes and root lesion nematode.

• 한국유기농업학회지
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• 제30권3호
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• pp.423-439
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• 2022

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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권12호
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• pp.1605-1612
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• 2012

The present study concerned the identification and characterization of a novel bacterial strain isolated from entomopathogenic nematodes collected from different regions in Korea. The bacterial isolate M1021 was Gramnegative, bioluminescent, and produced red colonies on MacConkey agar medium. A rod-shaped structure was confirmed by the electron micrograph. Fatty acid composition was analyzed by using the Sherlock MIDI system. The identification was further supported by 16S rDNA sequence analysis, which revealed 96-99% sequence homology with strains of Photorhabdus temperata. The location of the isolated strain of P. temperata in the phylogenetic tree was confirmed and it was named P. temperata M1021. P. temperata M1021 exhibited catalase, protease, and lipase activities when grown on appropriate media supplemented with respective substrates. The culture of P. temperata M1021 exhibited insecticidal activity against the larvae of Galleria mellonella and the activity was the highest after 3-4 days of cultivation with agitating at $28^{\circ}C$ under 220 rpm. Antibacterial activity was also observed against Salmonella Typhimurium KCTC 1926 and Micrococcus luteus KACC 10488.

• 한국응용곤충학회지
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• 제50권3호
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• pp.171-178
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• 2011

Bacillus thuringiensis (Bt)는 나비목의 해충방제에 주로 사용되는 미생물농약이다. 그러나 파밤나방(Spodoptera exigua)과 배추좀나방(Plutella xylostella)에서 보듯 종령기에 접어들면 Bt 감수성이 현격하게 낮아져 방제효율이 낮아진다. 본 연구는 Bt의 병원력을 제고시키기는 데 목적을 두고, 이를 위해 곤충의 면역반응을 억제시키는 곤충병원세균의 대사물질을 이용하여 Bt의 혼합제를 개발하려 했다. 곤충병원세균(Xenorhabdus nematophila (Xn) 또는 Photorhabdus temperata ssp. temperata (Ptt))의 배양액을 다양한 농도로 Bt에 혼합하여 파밤나방과 배추좀나방 종령 유충에 처리하였을 때 Bt 병원력을 현격하게 증가시켰다. 세균 배양액으로부터 동정한 다섯 가지의 화합물을 Bt와 혼합하여 처리하면 Bt 병원력을 또한 증가시켰다. 최적의 방제 효과를 나타낼 수 있는 Bt와 세균배양액 또는 대사물질의 혼합비율과 살포량을 결정한 후 배추 포장에 발생한 배추좀나방과 파밤나방 종령 유충에 대해 처리하였다. Bt와 Xn 배양액을 2 회 이상 살포하면 배추좀나방과 파밤나방에 대해 100%의 방제효과를 나타냈으나, Bt 단독으로 처리하면 각각 약 80%와 60% 이하의 방제효과를 나타내었다. Ptt 배양액 및 세균 대사물질을 포함한 다른 Bt 혼합제들 또한 뚜렷한 병원력 증가를 간이포장실험에서 보여주었다. 이러한 Bt 혼합제를 통틀어 "비티플러스"라 명명하였으며, 이는 Bt 약효의 단점을 극복한 효과적 미생물 살충제로 개발 가능성을 보여주었다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제49권4호
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• pp.409-416
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• 2010

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.

• 한국응용곤충학회지
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• 제48권3호
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• pp.385-392
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• 2009

Xenorhabdus nematophila (Xn)와 Photorhabdus tempeerata subsp. temperata (Ptt)의 곤충병원세균을 배추좀나방(Plutella xylostella)의 혈강에 주입할 경우 높은 병원력을 보였다. 본 연구는 이들 세균 배양액의 섭식 처리에 따른 배추좀나방에 대한 병원성 유기를 조사하였다. 세균 배양액만을 이용하여 배추좀나방 3령충에 섭식 처리한 결과 뚜렷한 병원성을 유발하지 못하였으나, Bacillus thurigiensis(Bt) 와 혼합 처리하였을 때 높은 Bt 병원성 제고 효과를 나타냈다. 물질 추적을 위해서 이 세균 배양액을 유기 용매를 이용하여 헥산, 에틸아세테이트 및 수용액 추출 분획구로 분리하였다. 대부분이 Bt 상승효과는 에틸아세테이트 추출 분획구에서 나타났다. Thin layer chromatography 분석 결과는 에틸아세테이트 분획구가 대사물질을 포함하고 있으며, 이들이 헥산 또는 수용액 추출 분획구에 포함된 물질과는 상이하다는 것을 나타냈다. 이러한 결과는 이들 곤충병원세균이 Bt 병원성을 제고시키는 물질을 생산하고 배양액으로 분비한다고 제시하고 있다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제55권2호
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• pp.123-127
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• 2012

오늘날 환경친화적인 생물농약을 개발하기 위한 미생물로는 Bacillus thuringiensis 이외에 Photorhabdus, Xenorhabdus 및 Serratia와 같은 곤충병원성 미생물과 Pseudomonas와 같은 식물유용 미생물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 곤충병원성 미생물인 Photorhabdus temperata M1021 균주를 동결건조법을 이용하여 제제화 하였으며, 동결건조 시 세포보호를 위하여 skim milk, starch, sodium alginate, glucose와 sodium glutamate를 농도별로 첨가하여 동결 건조 후의 세포 생존율을 확인하였다. 그 결과 7% (w/v)의 skim milk가 첨가된 시료에서 가장 높은 63%의 생존율을 나타내었다. 제제화된 동결 건조균을 공기와 접촉시키면서 저온에서 생존율을 측정한 결과 4주 후에도 75% 이상의 생존율을 나타내었다. 또한 제제를 이용한 살충력 시험에서 꿀벌 부채명나방 유충에 대한 주사독성은 $2.0{\times}10^1$ cells/lavar 이상을 주사할 경우 4일 이내에 전체유충이 사멸하는 것으로 나타났으며, $2.0{\times}10^0$ cells/larva의 아주 낮은 농도에서도 50% 이상의 유충사멸 효과를 확인하였다. 본 연구에서 사용된 P. temperata M1021 균주의 동결건조 분말의 뛰어난 살충효과는 보다 현실적인 생물학적 제제로의 개발가능성을 제시하고 있다.

• 농약과학회지
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• 제12권2호
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• pp.184-191
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• 2008

곤충병원선충으로부터 분리된 곤충병원세균들(Xenorhabdus nematophila, X. sp. and Photorhabdus temperata subsp. temperata)은 곤충혈강에서 높은 살충효과를 보유하고 있다. 이들 세균들은 또한 phospholipase $A_2$ 효소 작용을 억제하여 면역중개반응을 무력화하여 곤충기주의 면역억제를 유도하게 한다. 본 연구는 이들 세균이 성장된 배양액이 이러한 면역억제 활성을 보유하는 지를 분석하였다. 이를 위해 $0.2\;{\mu}m$ 공극 크기의 여과막을 이용하여 세균배양액으로부터 세균을 제거시켰다. 이렇게 멸균된 세균배양액은 배양액 농도에 따라 뚜렷하게 파밤나방(Spodoptera exigua) 5령충의 혈구세포 활착행동을 억제시켰다. 또한 이러한 억제효과는 세균별로 차등을 보였으며, 이 가운데 X. nematophila의 배양이 가장 높았다. 이 세균의 면역억제 활성 성질을 Bacillus thuringiensis (Bt)의 감염력 제고에 적용하였다. 세 세균 모두의 배양액(세균 포함)들은 낮은 농도의 Bt와 혼합하여 섭식 처리할 경우 어린 파밤나방 유충에 대해서 뚜렷하게 Bt 감염력을 제고시켰다. 다시 이 세균을 제거한 멸균된 배양액을 낮은 Bt농도 처리와 혼합하여 섭식 처리하였다. 이때 X. nematophila의 배양액만이 Bt의 감염력을 제고시켰다. 본 연구는 이들 세 곤충병원세균의 배양액에 곤충의 면역억제물질이 포함되었음을 보였으며, 이들 물질을 Bt와 혼용하였을 때 Bt의 살충력을 제고시킬 수 있음을 나타냈다.

• 한국토양동물학회:학술대회논문집
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• 한국토양동물학회 2003년도 총회 및 학술연구발표회
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• pp.19-19
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• 2003

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권1호
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• pp.12-21
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• 2018

Photorhabdus temperata (PT), a gram-negative bacterium, lives symbiotically within entomopathogenic nematodes. The insecticidal compounds derived from Photorhabdus are used as biopesticides in agriculture. However, the physiological properties are not well characterized. In the course of our screening for neuroprotective and anti-neuroinflammatory substances from natural products, the culture broth of PT showed considerable activities. By activity-guided purification, five anthraquinones, namely, 3-methoxychrysazine (1), 1,3-dimethoxy-8-hydroxy-9,10-anthraquinone (2), 1,3,8-trihydroxy-9,10-anthraquinone (3), 3,8-dihydroxy-1-methoxy-9,10-anthraquinone (4), and 1,3,4-trimethoxy-8-hydroxy-9,10-anthraquinone (5), were isolated from the ethyl acetate fraction of the PT culture broth. Among the isolated compounds, $75{\mu}M$ 3 significantly protected mouse hippocampal neuronal cells (HT22) against 5 mM glutamate-induced cell death via the inhibition of reactive oxygen species production, $Ca^{2+}$ influx, and lipid peroxidation. Additionally, 3 and 4 effectively suppressed the interferon-${\gamma}$-induced neuroinflammation of mouse-derived microglial cells (BV2) at 10 ng/ml, via the reduction of nitric oxide, interleukin-6, and tumor necrosis factor-${\alpha}$. Anthraquinones 3 and 4 derived from the PT culture broth are a potential starting point to discover neuroprotective and anti-neuroinflammatory drug leads. The novel compound 5 is reported for the first time in this study.