• 농업과학연구
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• 제46권1호
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• pp.113-124
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• 2019

Insect-resistant transgenic (Bt-9) rice was generated by inserting mCry1Ac1, a modified gene from the soil bacterium Bacillus thuringiensis, into the genome of a conventional variety of rice (Ilmi). With regard to potential problems such as safety, an evaluation of non-target organisms is necessary as an essential element of an environmental risk assessment of genetically modified (GM) crops. We studied the effects of the Bt-9 rice on the survival of cantor Daphnia magna, a commonly used model organism in ecotoxicological studies. D. magna fed on the Bt-transgenic rice (Bt-9) and its near non-GM counterparts (Ilmi) grown in the same environment (a 100% ground rice suspension). The Bt-9 rice was confirmed to have the inserted T-DNA and protein expression evident by the PCR and ELISA analyses. The feeding study showed a similar cumulative immobility and abnormal response of the Daphnia magna between the Bt-9 rice and Ilmi. Additionally, the 48 h-EC50 values of the Bt-9 and Ilmi rice were 4,400 mg/L (95% confidence limits: 3861.01 - 5015.01 mg/L) and 5,564 mg/L (95% confidence limits: 4780.03 - 6476.93 mg/L), respectively. The rice NOEC (No observed effect concentration) value for D. magna was suggested to be 1,620 mg/L. We conclude that the tested Bt-9 and Ilmi have a similar cumulative immobility for D. magna, a widely used model organism, and the growth of Bt-9 did not affect non-target insects.

• 한국응용곤충학회지
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• 제50권2호
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• pp.107-113
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• 2011

벤질리덴아세톤은 곤충병원세균인 Xenorhabdus nematophila의 배양액에서 유래된 물질이다. 벤질리덴아세톤은 아이코사노이드 생합성을 억제하여 곤충의 면역을 저하시키는 것으로 알려져 있으며, 이 물질을 미생물농약에 첨가하면 병원성의 제고 효과를 기대할 수 있다. 본 연구는 벤질리덴아세톤의 면역억제 능력을 제고시킬 목적으로 이 물질의 소수성을 낮추는 유도체를 화학 합성하였다. 수산기를 첨가한 두 가지 벤질리덴아세톤 유도체와 설탕이 부착된 벤질리덴아세톤 유도체가 각각 합성되었다. 이 유도체들은 모두 배추좀나방(Plutella xylostella)의 phospholipase $A_2$ ($PLA_2$)와 phenoloxidase (PO) 활성을 모두 억제하였으며, 이 가운데 벤질리덴아세톤이 가장 억제력이 높았다. 이러한 벤질리덴아세톤 유도체들을 각각 Bacillus thuringiensis (Bt) 생물농약과 혼합하면 미생물의 병원성을 증가시켰다. 벤질리덴아세톤은 또한 네 가지 식물병원성 진균의 성장을 억제시켰다. 그러나 이 물질의 유도체들(특히 설탕 중합체)의 병원균 성장 억제 능력은 일부 감소했다. 이러한 결과는 벤질리덴아세톤과 벤질리덴아세톤 유도체는 면역작용에 관여하는 $PLA_2$와 PO의 두 가지 효소 활성을 억제하며, 배추좀나방에 대한 Bt 병원성을 제고시켰으며, 식물병원성 진균에 대한 항균제로서의 개발 가능성을 제시하고 있다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제51권1호
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• pp.47-58
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• 2012

신작물보호제로 개발된 '비티플러스'의 천적에 대한 영향평가가 이뤄졌다. 분석된 천적은 두 종의 기생성 천적인 콜레마니진디벌($Aphidius$ $colemani$) 및 황온좀벌($Eretmocerus$ $eremicus$)과 네 종의 포식성 천적인 무당벌레($Harmonia$ $axyridis$), 애꽃노린재($Orius$ $laevigatus$), 지중해이리 응애($Amblyseius$ $swirskii$) 및 칠레이리응애($Phytoseiulus$ $persimilis$)를 포함했다. '비티플러스'는 세 가지 곤충병원세균($Xenorhabdus$ $nematophila$(Xn), $Photorhabdus$ $temperata$ subsp. $temperata$(Ptt), $Bacillus$ $thuringiensis$(Bt))과 세균 대사물질(BM)을 조합하여 개발되었다. 배추좀나방($Plutella$ $xylostella$) 4령충에 대해서 세 종류의 '비티플러스'('Xn+Bt', 'Ptt+Bt' 그리고 'BM+Bt') 모두는 Bt 단독에 비해 높은 살충력을 나타냈다. '비티플러스'의 천적에 대한 영향에서 세균배양액 혼합체('Xn+Bt' 또는 'Ptt+Bt')는 접촉독성 및 섭식독성 분석에서 모두 독성이 낮은 것으로 나타났다. 그러나 'BM+Bt'는 일부 독성을 보였으며, 특별히 지중해이리응애와 칠레이리응애에 대해서 높은 독성을 나타냈다. 이들 세균대사물질의 살비효과를 점박이응애($Tetranychus$ $urticae$)를 대상으로 분석하였다. 각 대사물질별로 상이한 살비력을 보인 가운데, '비티플러스'에 이용된 대사물질 복합체는 반수치사약량이 218.7 ppm(95% 신뢰구간: 163.2 - 262.3)으로 비교적 높은 살비효과를 나타냈다. 이들 물질의 독성은 Sf9 세포주에 대한 세포독성 분석을 통해 나타났다. 특별히 'BM+Bt' 제조에 사용된 주성분인 벤질리덴아세톤은 낮은 농도에서도 높은 세포독성을 보였다.

• 농업과학연구
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• 제46권4호
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• pp.827-841
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• 2019

The effect of genetically engineered rice Bt-9 on the diversity and abundance of plant-dwelling insects and spiders was tested under field conditions. Genetically engineered rice Bt-9, expressing mCry1Ac1 from Bacillus thuringiensis, confers resistance to rice leaf roller (Cnaphalocrocis medinalis) and provides tolerance to the herbicide glufosinate (PPT). The study compared Bt-9 and two non-GM reference varieties, Ilmi-byeo and Dongjin-byeo, at LMO isolated fields in Gunwi (Kyungpook National University) and Jeonju (National Institute Agricultural Sciences) in Southern Korea in 2016 - 2017. A total of 40,817 individuals from 62 families and 11 orders were collected from the two living modified organism (LMO) isolated fields. From the three types of rice fields, a total of 13,982, 14,105, and 12,730 individuals from the Bt-9, Ilmi-byeo and Dongjin-byeo were collected, respectively. Throughout the study, the analysis of variance indicated no significant differences (p < 0.05). Multivariate analysis showed that the abundance and diversity of plant dwelling insects were similar. The data on insect species population densities were subjected to principal component analysis (PCA), which did not distinguish among the three varieties, Bt-9 and the non-GM, reference cultivars, during the cultivation years. However, the results of the PCA analysis were completely divided into four groups based on the yearly survey areas. Therefore, there was no evidence for a negative impact of Bt-9 on the above-ground insects and spiders.

• 농업과학연구
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• 제49권3호
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• pp.511-520
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• 2022

Insect-resistant transgenic rice (Bt-T) expresses a toxic protein (mcry1Ac1) derived from the soil bacterium Bacillus thuringiensis found in the rice cultivar Dongjin with an insecticidal property against rice leaf roller (Cnaphalocrocis medinalis). In this study, to investigate the impact of Bt-T on non-target organisms, the feed and oviposition preferences and biological parameters of brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål) were comparatively analyzed in four rice cultivars: Dongjin (parent variety), Ilmi (reference cultivar), Chinnong (brown planthopper resistant cultivar) and Bt-T. In the Bt-T and Dongjin cultivars, the feed preferences were 32.4 ± 8.3 and 34.1 ± 6.8%, and the oviposition preferences were 32.5 ± 5.1 and 30.0 ± 5.3% respectively, and there was no statistical significance between these rices. Additionally, in the Bt-T and Dongjin cultivars, the total lifespans from egg to adult were 39.5 ± 6.9 and 40.0 ± 5.8 days, and the weights of adult females were 1.78 ± 0.14 and 1.72 ± 0.16 mg, respectively. Therefore, there was no statistical difference in the biological parameters between these two varieties. Overall, the results indicate that the insect-resistant transgenic rice (Bt-T) did not negatively affect the reproduction and life cycle of brown planthopper, a non-target organism.

• 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.

• 농약과학회지
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• 제20권3호
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• pp.181-188
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• 2016

비티플러스는 Bacillus thurigiensis와 면역억제가 혼합된 생물농약의 총칭이다. 본 연구는 모기류에 살충력이 높은 새로운 비티플러스 생물농약에 대해서 야외포장 조건에서 약효와 환경생물에 대한 안전성평가에 관해 수행되었다. 모기 유충에 대한 효과적 방제를 위해 두 가지 살포 처리에 따라 비티플러스의 방제 효과를 검증하였다. 비티플러스의 공중살포 ($3.3m^2$ 당 100 mL)에 따른 수계에 서식하는 모기 유충의 효과적 방제를 위해서는 최소 50%의 제제화 된 약제 농도가 요구되었다. 이에 반해 논생태계와 유사한 조건의 간이모형 조건에서 비티플러스를 수중살포한 경우 모기유충에 대한 비티플러스의 방제효과는 0.1%의 제제화 된 약제 농도에서 80% 이상의 살충 효과를 나타냈고, 0.2% 처리에서는 완전 방제 효과를 보여 주었다. 또한 유충에 비해서는 다소 낮지만 10% 설탕물에 포함된 0.1%의 비티플러스는 성충에 대해서도 40% 이상의 살충력을 나타냈다. 환경생물에 대한 안전성평가에서는 잉어 (Cyprinus carpio), 큰물벼룩(Daphnia magna), 꿀벌(Apis mellifera)을 대상으로 비티플러스에 대한 독성을 평가한 결과 급성적인 영향은 주지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 논생태계에 서식하는 모기 유충방제에 비티플러스의 수중살포 처리가 유효한 방제 처리라는 것을 제시하고 있다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제54권2호
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• pp.55-62
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• 2015

비티 포자와 Xenorhabdus nematophila (Xn)의 배양액을 혼합하여 비티플러스가 개발되었다. 높은 살충력에도 불구하고 비티플러스는 다양한 해충에 대한 넓은 살충범위를 보이지 않는 한계가 있다. 본 연구에서는 Xn 대사물질 첨가를 통한 파밤나방과 같은 비감수성 해충에 대한 비티플러스의 살충력 향상에 초점을 맞추었다. Xn의 주요 대사물질인 oxindole (OI)과 benzylideneacetone (BZA)는 비티의 살충력을 향상시킨다고 보고되었다. 본 연구에서 OI 또는 BZA의 첨가는 비티플러스의 살충력을 향상시켰다. 그러나 동결건조된 Xn 배양액의 첨가는 보다 낮은 농도의 OI 또는 BZA로도 충분히 비피플러스의 살충력을 상승시켰다. HPLC 분석에서 Xn 배양액에 최소 12개의 대사물질이 포함되어 있는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 OI와 BZA 외에도 Xn 대사물질에 생리활성물질이 존재하는 것을 제시한다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제3권4호
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• pp.317-324
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• 2009

The insecticidal toxin gene of Bacillus thuringiensis (Bt) is one of the most commonly used in the development of genetically modified (GM) crops. In this research, we analyzed Bt rice showing lepidopteran pest-resistance. The Bt gene is a synthetic Cry1Ac composed of optimal codons for plants, and the Bt protein is targeted to the chloroplast by a transit peptide. Three Cry1Ac rice events (C103-3, C127-1, and C7-1) were analyzed for molecular characterization. C103-3 contains two copies of T-DNA where the left border (LB) region is truncated. Both C7-1 and C127-1 have a single copy of T-DNA, but a part of the vector backbone DNA is inserted into the genome of C127-1; thus, only C7-1 had intact T-DNA. Progenies of C7-1 crossed with the original cultivar, Nakdong, and double-haploid lines from anther culture of lines crossed with the elite cultivar, Dongjin, were analyzed for T-DNA flanking genomic DNA and genotyping. Results showed that an intact T-DNA region without the vector backbone was inserted into the genome and was stably inherited through generations. The C7-1 homozygous event could be used as breeding material to develop GM rice with pest resistance.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권2호
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• pp.117-123
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• 2010

BT toxin is produced by a soil bacterium Bacillus thuringiensis and has long been used as a biological insecticide without any competition. Recently, Photorhabdus, a symbiotic bacterium from entomopathogenic nematodes, family Heterorhabditae, has been researched and discussed as alternatives to B. thuringiensis. Photorhabdus, which lives in the gut of entomopathogenic nematodes, is a highly virulent pathogen of a wide range of insect larvae. When an insect is infected by the nematodes, the bacteria are released into the cadaver, and produce a number of insecticidal toxins. The biological role of the different Photorhabdus toxins in the infection process is still unclear. Photorhabdus toxin complex (Tc) is highly secreted gut-active toxin and has been characterized as a potent three-component (A, B and C) insecticidal protein complex. These components are necessary for full oral activity against insect larvae. The Photorhabdus PirAB binary toxins exhibit a potent injectable activity for Galleria mellonella larvae, and have oral toxicity against mosquitoes and caterpillar pest Plutella xylostella. Other toxin, 'makes caterpillars floppy' (Mcf) showed injectable activity on caterpillars. Recombinant Mcf triggers apoptosis in both insect hemocytes and the midgut epithelium and carries a BH3 domain. In this review, the relationship between the Photorhabdus and the nematode is discussed and recent important insecticidal toxins from Photorhabdus are described.