• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권9호
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• pp.1241-1255
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• 2021

This study was carried out to explore a non-chemical strategy for enhancing productivity by employing some antagonistic rhizobacteria. One hundred eighteen bacterial isolates were obtained from the rhizospheric zone of various crop fields of Gangwon-do, Korea, and screened for antifungal activity against Fusarium wilt (Fusarium oxysporum f. sp. lactucae) in lettuce crop under in vitro and in vivo conditions. In broth-based dual culture assay, fourteen bacterial isolates showed significant inhibition of mycelial growth of F. oxysporium f. sp. lactucae. All of the antagonistic isolates were further characterized for the antagonistic traits under in vitro conditions. The isolates were identified on the basis of biochemical characteristics and confirmed at their species level by 16S rRNA gene sequencing analysis. Arthrobacter sulfonivorans, Bacillus siamensis, Bacillus amyloliquefaciens, Pseudomonas proteolytica, four Paenibacillus peoriae strains, and Bacillus subtilis were identified from the biochemical characterization and 16S rRNA gene sequencing analysis. The isolates EN21 and EN23 showed significant decrease in disease severity on lettuce compared to infected control and other bacterial treatments under greenhouse conditions. Two bacterial isolates, EN4 and EN21, were evaluated to assess their disease reduction and growth promotion in lettuce in field conditions. The consortium of EN4 and EN21 showed significant enhancement of growth on lettuce by suppressing disease caused by F. oxysporum f. sp. lactucae respectively. This study clearly indicates that the promising isolates, EN4 (P. proteolytica) and EN21 (Bacillus siamensis), can be commercialized and used as biofertilizer and/or biopesticide for sustainable crop production.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권10호
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• pp.1763-1772
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• 2017

This study aimed to isolate and characterize antibacterial metabolites from Pharbitis nil seeds and investigate their antibacterial activity against various plant pathogenic bacteria. The methanol extract of P. nil seeds showed the strongest activity against Xanthomonas arboricola pv. pruni (Xap) with a minimum inhibition concentration (MIC) value of $250{\mu}g/ml$. Among the three solvent layers obtained from the methanol extract of P. nil seeds, only the butanol layer displayed the activity with an MIC value of $125{\mu}g/ml$ against Xap. An antibacterial fraction was obtained from P. nil seeds by repeated column chromatography and identified as pharbitin, a crude resin glycoside, by instrumental analysis. The antibacterial activity of pharbitin was tested in vitro against 14 phytopathogenic bacteria, and it was found to inhibit Ralstonia solanacearum and four Xanthomonas species. The minimum inhibitory concentration values against the five bacteria were $125-500{\mu}g/ml$ for the n-butanol layer and $31.25-125{\mu}g/ml$ for pharbitin. In a detached peach leaf assay, it effectively suppressed the development of bacterial leaf spot, with a control value of 87.5% at $500{\mu}g/ml$. In addition, pharbitin strongly reduced the development of bacterial wilt on tomato seedlings by 97.4% at $250{\mu}g/ml$, 7 days after inoculation. These findings suggest that the crude extract of P. nil seeds can be used as an alternative biopesticide for the control of plant diseases caused by R. solanacearum and Xanthomonas spp. This is the first report on the antibacterial activity of pharbitin against phytopathogenic bacteria.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제51권3호
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• pp.157-172
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• 2023

Azadirachta excelsa, is a plant belonging to the same genus as Indian neem (Azadirachta indica), and its use as a pesticide is reported by few studies. Despite being a different species, it is expected to have the same biopesticide potential as A. indica. Therefore, this study aims to investigate the anti-termite activity of n-hexane and methanol extracts of A. excelsa seed kernel at various concentrations against Coptotermes curvignathus. The methanol extract demonstrated greater termicidal activity than n-hexane at doses test of 2%, 4%, and 8%. It also showed 100% termite mortality on the third day of administering the 8% dose. According to the gas chromatography with mass spectrometry data, the putative main components of the n-hexane extract were hexadecanoic acid, ethyl ester (18.99%), 9,12-octadecadienoic acid (Z,Z)- (16.31%), and 9-octadecenal (16.23%). In contrast, the principal constituents of methanol extract were patchouli alcohol (28.1%), delta-guaiene (15.15%), and alpha-guaiene (11.93%). Furthermore, limonoids profiling of A. excelsa methanol extract was determined using Ultrahigh-performance liquid chromatography coupled with quadrupole-Orbitrap high-resolution mass spectrometry. The number of limonoids identified tentatively was fifteen, such as 6-deacetylnimbin, nimbolidin C, nimbolide, 6-acetylnimbandiol, 6-deacetyl-nimbinene, salannol, 28-deoxonimbolide, gedunin, nimbandiol, epoxyazadiradione, azadirone, 2',3'-dihydrosalannin, marrangin, nimbocinol, and azadirachtin. They were the same as those reported in the seed and leaves of A. indica, but its largest component in A. excelsa was 6-deacetylnimbin. As a result, the presence of these compounds may be responsible for the anti-termite activity of A. excelsa seed kernel extract. Additionally, column chromatography of methanol extract yielded 6-deacetylnimbin, which was found to be antifeedant and termiticide against C. curvignathus.

• 한국약용작물학회지
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• 제19권6호
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• pp.464-471
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• 2011

Conventional Thiamine Dilauryl Sulfate (TDS) powder has a low stability. In order to solve this problem, this study was performed to improve the solubility of TDS. The process for enhance solubility of TDS was nano grinding mill and ultrasonic dispersion process. TDS paticle was manufactured to nano size through nano grinding mill process. The size of TDS nanoparticle was measured as average 220 nm by DLS. And The TDS nanoparticle in water solution manufactured through ultrasonic dispersion process. The TDS nanoparticle in water solution was showed the highest solubility with 40% ethanol. These results was increased the concentration of TDS from 200 ppm to 240 ppm in water solution. The TDS nanoparticle in water solution showed diameter of Colletotrichum gloeosporioides growth with smaller than about 1.56 cm compared to the TDS paticle in water solution at same concentration. Also, TDS nanoparticle in water solution showed growth inhibition activity as 59.2% with higher than about 10% compared to the TDS paticle water solution in same concentration. Finally, TDS nanoparticle in water solution was increased solubility through nano grinding mill and ultrasonic dispersion process. Also, the increase of concentration in TDS nanopaticle in water solution according to solubility enhancement lead to an result enhancement of antifungal activity. Consequently, we suggested that the TDS nanoparticle in water solution was more effective than TDS particle in water solution owing to the sub-cellular particle size, ability to persistence and targeting to cell membrane of Colletotrichum gloeosporioides. Furthermore we expected the applicating possibility with bio pesticide.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권5호
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• pp.1057-1062
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• 2004

The entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis is the most widely used biopesticide. Insecticidal proteins, coded by genes located in plasmids, form typical parasporal, crystalline inclusions during sporulation. We isolated a Bacillus thuringiensis strain having insecticidal activity against larvae of the house fly (M. domestica) from the soils at a pig farm in Korea, and named it Bacillus thuringiensis SM. The culture filtrate from Bacillus thuringiensis SM showed strong lethality (83.3%) against M. domestica larvae. The parasporal crystal is enclosed within the spores' outermost envelope, as determined by transmission electron microscopy, and exhibited a bipyramidal form. The crystal proteins of strain SM consisted of five proteins with molecular weights of approximately ~130, ~80, ~68, ~42, and ~27 kDa on a 10% SDS-PAGE (major band, a size characteristic of Cry protein). Examination of antibiotic resistance revealed that the strain SM showed multiple resistant. The strain SM had at least three different plasmids with sizes of 6.6, 9.3, and 54 kb. Polymerase chain reactions (PCRs) revealed the presence of cry1, cry4A2, and cry11A1 genes in the strain SM. The cry1 gene profile of the strain SM appeared in the three respective products of 487 bp [cry1A(c)], 414 bp [cry1D], and 238 bp [cry1A(b)]. However, the strain SM has not shown the cry4A2 md cry11A1 genes. In in vivo toxicity assays, the strain SM showed high toxicity on fly larvae (M. domestic) [with $LC_{50}$ of 4.2 mg/ml, $LC_{90}$ of 8.2 mg/ml].

• 식물병연구
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• 제18권3호
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• pp.186-193
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• 2012

생물전환은 친환경적이며 생물이용성을 증가시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 백하수오 추출물을 이용해 보리 흰가루병에 대한 항균활성을 증진시키기 위하여 본 연구자들은 ${\beta}$-glucosidase를 이용하여 wilfoside C1G의 생물전환을 수행하였다. Wilfoside C1G와 cynauricuoside A(K1G)가 포함된 G 시료로부터 glucopyranosyl moiety를 분해하기 위하여 ${\beta}$-glucosidase를 처리하였다. 효소반응을 통해 wilfoside C1G와 K1G는 각각 wilfoside C1N과 wilfoside K1N으로 완전히 전환되었다. G 시료를 이용한 생물전환의 최적 조건은 에탄올 10%, 1,555 ${\mu}U$ ${\beta}$-glucosidase/ml, pH 5 및 $45^{\circ}C$로 결정되었다. 최적조건을 통해 생물전환을 실시한 후 흰가루병에 대한 방제효과를 조사한 결과, ${\beta}$-glucosidase에 의해 생물전환된 G 시료는 ${\beta}$-glucosidase가 처리되지 않은 G 시료보다 보리 흰가루병에 대해 우수한 방제효과를 나타냈다. 따라서 ${\beta}$-glucosidase를 이용한 생물전환은 흰가루병 방제 효과가 있는 백하수오 추출물의 항균활성을 증가시키는데 유용한 기술로 적용이 가능할 것으로 추정된다.

• 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.

• 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.

• 식물병연구
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• 제21권3호
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• pp.208-214
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• 2015

고추 재배토양에서 분리한 세균 중에서 고추탄저병균의 균사생장을 강하게 억제하며 분생포자의 발아를 현저히 억제하는 균주를 선발하였다. 이 균의 형태적 생리적 실험과 16S rRNA 분석결과를 토대로 Bacillus sp KBC1004로 명명하였다. KBC1004를 동결 건조하여 얻은 건조물을 원제로 하여 탄수화물과 증량제를 포함하는 수화제형($2{\times}10^8cfu/g$)으로 제조하였을 때 상온에서 2년 이상 안정된 밀도를 유지하였다. 수화제 형태의 KBC1004가 활성화 되어 탄저병균 분생포자의 발아를 억제하려면 최소 24시간이 경과되어야 하였고 실내에서 고추 열매를 이용하여 탄저병의 발병 억제력을 조사한 결과도 24시간 전에 KBC1004 수화제를 살포하고 병원균을 접종하였을 때 효과적인 병 방제가 이루어졌다. 고추포장에서 KBC1004 수화제를 500배로 희석하여 탄저병이 발생하는 6월 말부터 4회 처리하고 10일 경과 후 이병과율을 조사한 결과 화학농약의 방제가가 86.3%이였을 때 80.3%의 높은 방제가를 나타내었다.

• 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.