Development of "Bt-Plus" Biopesticide Using Entomopathogenic Bacterial (Xenorhabdus nematophila, Photorhabdus temperata ssp. temperata) Metabolites

Abstract

Bacillus thuringiensis (Bt) is a bacterial biopesticide against insect pests, mainly lepidopterans. Spodoptera exigua and Plutella xylostella exhibit significant decreases in Bt susceptibility in late larval instars. To enhance Bt pathogenicity, we used a mixture treatment of Bt and other bacterial metabolites which possessed significant immunosuppressive activities. Mixtures of Bt with culture broths of Xenorhabdus nematophila (Xn) or Photorhabdus temperata ssp. temperata (Ptt) significantly enhanced the Bt pathogenicity against late larval instars. Different ratios of Bt to bacterial culture broth had significant pathogenicities against last instar P. xylostella and S. exigua. Five compounds identified from the bacterial culture broth also enhanced Bt pathogenicity. After determining the optimal ratios, the mixture was applied to cabbage infested by late instar P. xylostella or S. exigua in greenhouse conditions. A mixture of Bt and Xn culture broth killed 100% of both insect pests when it was sprayed twice, while Bt alone killed less than 80% or 60% of P. xylostella and S. exigua, respectively. Other Bt mixtures, including Ptt culture broth or bacterial metabolites, also significantly increased pathogenicity in the semi-field assays. These results demonstrated that the Bt mixtures collectively names "Bt-Plus" can be developed into potent biopesticides to increase the efficacy of Bt. (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 배추 좀나방 종령 유충에 처리하였을 때 Bt 병원력을 현격하게 증가시켰다. 세균 배양액으로부터 동정한 다섯 가지의 화합물을 Bt와 혼합하여 처리하 면 Bt 병원력을 또한 증가시켰다. 최적의 방제 효과를 나타낼 수 있는 Bt와 세균배양액 또는 대사물질의 혼합비율과 살포량을 결정한 후 배추 포 장에 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 다 른 Bt 혼합제들 또한 뚜렷한 병원력 증가를 간이포장실험에서 보여주었다. 이러한 Bt 혼합제를 통틀어 "비티플러스"라 명명하였으며, 이는 Bt 약 효의 단점을 극복한 효과적 미생물 살충제로 개발 가능성을 보여주었다.

Study on Soluble Concentrate Formulation and Quality Control Techniques of a Microbial Insecticide "Bt-Plus"

“…따라서 비티 살충제의 배추좀나방에 대한 효과적 방제가 어려 워 농업 현장에서 선호도가 낮아지고 있다. 비티 살충제의 약점을 보완하기 위해 개발된 약제가 "비티플 러스" ("Bt-Plus")이다 (Seo and Kim, 2011). 이는 곤충 면역 억 제가 비티의 살충력을 높일 수 있다는 보고에 개발 원리를 두었 다 (Rahman et al, 2004).…”

Toxicity Evaluation of 'Bt-Plus' on Parasitoid and Predatory Natural Enemies

“…Bacillus thuringiensis(Bt) 세균과 이를 통해 혈강으로 침입하여 곤충면역반응을 억제시키는 Xenorhabdus nematophila(Xn) 또 는 Photorhabdus temperata temperata(Ptt) 세균들의 혼합을 통 해 효과적인 생물제제를 개발하고 이를 '비티플러스'라 명명하 였다 (Jung andKim, 2006a,b, 2007;Kwon and Kim, 2008;Seo and Kim, 2011).…”

“…더불어 최근의 연구는 같은 집단 내에서 유 충 영기가 진행함에 따라 Bt의 약효가 낮아진다는 보고가 나왔 다. 즉, 파밤나방(Spodoptera exigua)과 배추좀나방(Plutella xylostella)을 대상으로 Bt를 처리할 경우 어린 유충기에는 방제 효과가 우수하지만, 종령에 이르면 Bt에 높은 내성을 보여 방제 효과가 크게 둔화되었다 (Seo and Kim, 2011). (Zhang et al, 2006).…”

“…'비티플러스'는 Bt와 Xn 또는 Ptt의 최적 비율, 즉 최대 살충력 을 보이는 두 세균 비율로 혼합되었다 (Seo and Kim, 2011). 파밤 나방과 배추좀나방 종령 유충을 대상으로 100% 방제 효과가 실내 및 야외 조건에서 나타났다 (Seo and Kim, 2011).…”

“…파밤 나방과 배추좀나방 종령 유충을 대상으로 100% 방제 효과가 실내 및 야외 조건에서 나타났다 (Seo and Kim, 2011). 이 혼합제제의 생산단가를 낮추는 세균 배양기술이 개발되었다 .…”