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미생물이야기 V. lecanii는 균주간에 형태적으로나 생화학적인 성질에서 변이가 다양한 종 복합체(species complex)로 알려져 있다.
2013-08-14 15:58:08
이엠생명과학연구원

1. 분류학적 위치 및 형태

Nieter는 1861년 Verticillium lecanii를 철모깍지벌레(Saissetia coffeae)의 병원성 곰팡이로 처음 보고하였고(Rombach & Gillespie 1988), 그 후 Zimmermann이 다시 1898년 인도네시아에서 깍지벌레 Coccus viridis (Green)의 병원성 곰팡이로 보고하였다. V. lecanii는 Cephalosporium lecanii, C. aphidicola 등의 이름으로 불리다가, 포자를 만들어내는 세포(conidiogenous cell)의 배열 형태 때문에 에 의해 분류학상 Verticillium 속으로 분류가 되었다(그림 1). V. lecanii는 균주간에 형태적으로나 생화학적인 성질에서 변이가 다양한 종 복합체(species complex)로 알려져 있다. 포자는 균주에 따라 짧은 구형에서부터 타원형과 원통형에 이르기까지 형태 및 크기가 다양하다. 최근에는 형태적인 형질로는 다양한 Verticillium속의 종들을 구분하는데 문제점이 있다고 판단하여 핵 내 rDNA의 상동성과 분비 효소의 종류, 기주 범위 등을 조사하여 종합적으로 분류가 이루어지고 있다.

V    V
그림 1. 국내에서 온실가루이용 미생물살충제로 개발 중인
V. lecanii CS-626균주의 포자 배열 모습과
다양 한 크기의 포자 모양

2. 생물적 특성

가. 기주범위

V. lecanii는 처음에는 진딧물, 가루이 및 깍지벌레와 같은 매미목의 병원성 곰팡이로 알려졌으나 그 후 거의 모든 곤충 종에 발병하는 것으로 확인되었다. 이와 더불어 곤충이외에 거미류 등의 절지동물에 대한 병원성 곰팡이로도 보고되었고(Kanagaratnam 등, 1981) 식물병원성 곰팡이인 녹병균(Uromyces dianthi, U. appendiculatus, Puccinia graminis)과 흰가루병균의 중복기생균으로도 보고되었다. 그러나 포유동물에 감염을 일으키지 않으며 강한 알레르기 반응을 유발하지도 않는다.

나. 생육 조건

V. lecanii의 포자 발아와 균사체 성장 및 충체 내 침입을 위해서는 여러 가지 환경 조건이 필요하다. 특히 Hall은 포자 발아를 위해서 최소한 10~12 시간의 높은 습도 조건이 필요하다고 보고하였는데, 실제로 고습 조건이 필요한 시간은 균주에 따라 다양하다. 상대습도에 비해서 온도에 의한 영향은 다소 적은 편이다. 15~30℃ 범위에서 포자 발아와 균사체 성장이 정상적으로 일어나며 23~25℃ 범위에서 균총(colony)의 성장이 가장 빠르다고 보고되었다(Osborne & Landa, 1992). 또 다른 보고에 의하면 11℃이하에서 균사체 성장이 멈추고 32℃이상에서 포자 발아가 정지한다고 하였으나, 국내에서 수집된 균주의 경우에 35℃에서 포자 발아 속도는 다소 감소되었으나 발아 자체는 정상이었다. 습도와 온도 뿐 아니라 빛에 의해서도 곰팡이 생장이 영향받을 수 있는데, V. lecanii의 균총에 형광등을 조사한 결과 포자 생산이 유의적으로 증가하였다.

다. 해충 체내 침입 기작 및 살충력

V. lecanii는 온실가루이의 모든 태에 발병한다. 일반적으로 포자는 공기나 물의 흐름 또는 다른 곤충이나 응애 등에 의해 전파되며 이병충 주변에 뻗친 균사체로부터 생산된 포자가 2차 감염을 시키는 것으로 알려져 있다.

기주 곤충 표피에 붙은 포자는 발아를 한 뒤 충체 외부에서 사물기생적(saprophytic)으로 성장하다가 기주 충체를 물리적 및 화학적 방법에 의해 침입하거나, 충체 표면에 자연적으로 존재하는 구멍이나 체절 부위를 통해 침입하는 것으로 추측하고 있다.

본 연구진의 연구 결과로는 온실가루이 충체 표면에 접종된 V. lecanii 국내 수집 균주는 25℃, 75%이상의 상대습도 조건에서 6시간 이내에 이미 포자 발아를 시작하고 54시간 이후부터 부착기(appressorium)를 형성하여 충체 내로 침입하는 것이 관찰되었다. V. lecanii의 일부 균사는 충체 표면에서 수평적으로 생장하여 충체 표면을 덮고, 일부 균사는 온실가루이 충체 속으로 침입한 후 충체 밖으로 균사체를 뻗어내어 전형적인 이병충의 모양을 만든다(그림 2). 충체 내부로 들어간 균사체는 충체 내의 양분을 흡수하면서 내생포자(blastospore)를 다량으로 생산하는데, 온실가루이 충체 표면에 분무처리 4일 후, 충체 내부에는 내생포자로 채워져 있었으며(그림 3), 이들 내생포자에서는 단백질분해효소나 키틴질분해효소를 분비하는 것으로 알려져 있다. 그림 3에서와 같이 내생포자의 주변에 낮은 전자밀도를 보이는 곳이 효소 분비가 이루어지고 있는 부분이다.

 V
그림 2. V. lecanii에 감염된 온실가루이 및 충체 밖으로 뻗어나오는 균사체

충체 내에서 V
그림 3. 충체 내에서 V. lecanii의 내생 포자가 생성, 분해효소를 분비하는 모습




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