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미생물이야기 곤충병원 미생물을 이용하여 해충을 방제하는 것을 미생물적 방제 (Microbial control)라 한다.
2013-08-13 16:04:21
이엠생명과학연구원
곤충병원 미생물을 이용한 해충방제
  • 곤충병원 미생물을 이용하여 해충을 방제하는 것을 미생물적 방제 (Microbial control)라 한다. 해충의 미생물적 방제란 근본적으로는 포식자 또는 기생자를 이용하여 해충을 방제하는 생물적 방제 (Biocontrol)에 포함되는데, 야외에서 자연적으로 발생하는 곤충병원 미생물과 해충의 생리 및 생태를 고려하여 그 해충 집단에 병원미생물을 인위적으로 도입시킴으로써 유행병을 유발시켜 해충을 방제하거나 그 밀도를 경제적 피해 수준 이하로 제어함을 말한다.

    병원미생물을 이용하여 해충을 방제하는 미생물적 방제법은 자연환경 구성원의 일종인 미생물을 선발하여 사용함으로써 화학살충제처럼 인축을 비롯한 동식물 등 자연환경을 파괴할 위험이 없으며, 일단 해충에 병을 일으킨 후 미생물은 재생산되어 이차적 감염원으로 전파되거나 야외에 잔류하다가 다음 세대 또는 다음해에 발생한 해충에 병을 일으키는 잔효성이 있으며, 기주특이성이 높아 목적해충만을 선택적으로 죽이므로 천적이나 익충에 해를 주지 않고 저항성 해충이 출현할 가능성이 매우 낮은 장점이 있다.

    이러한 미생물적 방제법은 살충제의 잔류독성이 강하여 인축이나 자연환경에 유해하거나 살충제 저항성 해충이 출현한 경우, 혹은 적당한 포식충이나 기생봉이 없는 경우에 매우 유용한 방제법이 될 것이다. 한편 병원성이 강력한 미생물을 사용할 경우 단독 사용으로도 효과적인 해충방제가 가능하겠으나, 보다 효율적인 방제를 위해서는 병해충종합관리 (Integrated Pest  Management)의 한 수단으로 사용하는 것이 바람직하다.

    미생물살충제는 1940년대에 미국에서 B. popilliae, 1960년 B. thuringiensis 및 담배나방 바이러스 제제 등이 잠정적으로 시판되기 시작하였다. 현재 전세계적으로 환경문제와 인류건강 문제에 대한 관심의 고조로 많은 나라에서 미생물적방제가 시도되고 있다. 예를 들어 캐나다, 독일, 스위스, 유고 등은 주로 임업해충을, 뉴질랜드, 인도네시아, 오스트레일리아, 이집트, 영국 등은 목초, 과수 또는 전작해충을 또한 프랑스, 구소련, 미국 등은 임업, 과수 및 전작해충을 대상으로 하고 있다.

    세계 농약 시장에서 화학살충제의 경우 연성장률이 둔화되고 있는 반면 미생물살충제는 10∼30%의 현저한 성장률을 보이고 있다. 또한 미생물살충제 등을 이용한 환경친화적으로 생산된 농산물 역시 시장에서 높은 가격의 경쟁성을 가지고 있는 실정이다. 특히 신선한 채소류의 소비가 급증하고 있으므로 절대적으로 무공해 미생물살충제의 필요성이 증대되고 있다.

    우리나라는 아직 자체 개발된 미생물살충제가 시판되고 있지 않은 실정이나, 국내 연구진에 의해 개발된 미생물살충제의 산업화를 목전에 두고 있다. 그러나 현재 많은 국내 농약회사들에 의해 외국으로부터 수입된 미생물살충제가 실용화되고 있다. 그 수입된 미생물살충제는 Bt제제로 1996년 기준으로 국내시장은 약 40억원으로 높은 신장도를 보이고 있으며, 주로 배추좀나방 방제에 이용되고 있다.

1) Bt를 이용한 해충 방제

  • Bt는 일반적인 배지와 온도조건에서 잘 배양되며, 전체중량의 20∼30%를 차지하는 결정성 단백질인 내독소를 생산한다. 이 내독소는 섭식한 곤충 소화관의 pH에 따라 약간의 차이는 있으나, 곤충 중장내의 알칼리 조건과 소화액의 단백질 분해효소에 의해 약 6만 내외의 저분자로 활성화되어 이들이 곤충 중장막의 투과성을 변화시켜 곤충을 치사케 하는 것으로 밝혀져 있다. Bt 내독소 단백질의 독성 발현 시간은 대단히 짧아 섭식 후 보통 수분내에 섭식을 중단하여 화학농약 제품과 거의 대등한 살충효과를 얻을 수 있고, 나비목 160종, 파리목에 30여종, 딱정벌레목 10여종 등 숙주범위가 상당히 넓은 것으로 알려져 있다. 이러한 장점으로 인하여 Bt는 미생물살충제로서 각광을 받고 있고, 1996년 기준으로 세계 Bt 제제 시장은 1,200 억원에 이르고 있으며, 매년 약 20%의 신장도를 보이고 있다.

표 1. 상품화된 세균 살충제

세균명

제품명 (생산국)

Bacillus popilliae

Doom, Japidemic (미국)
Milky Spore Disease (미국)

B. thuringiensis

Dipel (미국)
Thuricide (미국)
Certan (미국)
Bactur (미국)
Bactospeine (프랑스)
Plantibac (프랑스)
Sporeine (프랑스)
Biospor (독일)
Bathurin (체코)
Baktukal (유고)
Insektin (구소련)
Entobacterin (구소련)
Dendrobacillin (구소련)
Xentari (일본)
Greenguard (중국)
BioBact (한국)*

  • * 농약 등록 준비중

    현재 판매되고 있는 Bt 제제는 포자와 내독소가 혼합되어 있는데 살포후 포자의 활성 때문에 그 안전성이 우려되었으나, 1958년부터 미국 의 환경보호기관 및 여러기관에서 조사한 연구결과를 보면 살포된 Bt 제제내의 포자는 자외선에 의해 쉽게 불활화되어지며, 토양내 살포된 경우에도 토양세균이나 토양내 pH와 대사요구 조건이 불충분한 관계로 토양내에서 다른 미생물과의 경쟁에서 우위를 차지할 수 없고, 또한 감염된 곤충체내에서도 수적증가가 거의 일어나지 않으며, 동물이나 어류 등의 체내에서는 전혀 증식이 일어나지 않고 배설되는 것으로 나타나 안전한 살충제로 알려져 있다.

    또한 Bt 제제는 생산비가 저렴하고 전착제나 증량제 등의 첨가는 물론 다른 화학살충제나 미생물살충제, 불임제, 페로몬 등과 혼합하여 사용할 수 있다. Bt 제제는 안전하고 환경친화적이기에 알팔파, 목화, 양배추, 셀러리, 꽃양배추, 오이, 브로콜리, 메론, 감자, 담배, 옥수수 등 많은 밭작물이나 오렌지, 포도 등의 과수 및 산림 등의 해충방제에 세계각지에서 사용되고 있으며, 그 살충효과가 이미 입증되었다.

    미국은 이미 1960년도부터 Bt의 시판이 이루어진 이래, 마이코젠 등을 중심으로 새로운 Bt 균주의 분리 연구와 유전공학적 방법을 통한 신기능 Bt 균주 개발에 힘을 기울여 1992년까지 약 20여종의 Bt 균주를 등록하고 있다. 일본은 1980년대부터 무공해 농약 개발에 집중적으로 투자한 결과, 1992년 미생물 살충제가 12종이 등록되어 실용화되고 있다. 또 중국에서도 Bt 연구소를 중심으로 Bt의 저가대량생산과 실용화가 이미 이루어진 상태다.

    산업에 투입된 Bt 종은 B. thuringiensis, kurstaki, dendrolimus, galleriae, israelensisaizawai로 다양하지만, 나비목 해충의 방제에 있어서는 초기에 kurstaki 균주가 많이 이용되다가 새로운 독소의 도입과 저항성 문제로 인하여 최근에는 aizawai 균주가 주로 쓰이고 있다. Bt 제제화의 주요 구성성분은 안정성, 병원성, 그리고 미생물 방제제의 효력 등에 결정적인 요인으로 작용한다. 미생물을 이용한 제품은 유제, 수화제, 액제, 분제, 입제로 구분되며, 제제는 대개 불활성 매개체로 다양한 오일, 유화제, 분산제, 완충제, 증량제를 포함한다. 수화성, 굳음방지, 취급과 혼합의 편리성을 증진시키기 위한 구성성분이 또한 첨가되고, 각 구성성분은 병원체, 식물체, 목적외 해충에 불리한 효과가 없음이 검증되어야 한다. 제제의 분무 살포시 다른 첨가제가 병원성의 효율을 증가시키는데, 첨가제로는 전착제, 고착제, 자외선 차단제, 빠른 증발 방지를 위한 습윤제 그리고 섭식촉진제가 있다.





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