합성 살충제의 광범위한 사용은 내성균의 출현, 환경 파괴, 인체 건강 악화 등 많은 문제를 야기해 왔습니다. 따라서 새로운 미생물학적 방제법이 필요합니다.살충제인체 건강과 환경에 안전한 생물계면활성제가 시급히 요구됩니다. 본 연구에서는 Enterobacter cloacae SJ2에서 생산된 람노리피드 생물계면활성제를 이용하여 모기(Culex quinquefasciatus)와 흰개미(Odontotermes obesus) 유충에 대한 독성을 평가했습니다. 연구 결과, 처리 간에 용량 의존적인 사망률이 관찰되었습니다. 흰개미 및 모기 유충에 대한 생물계면활성제의 48시간 LC50(50% 치사 농도) 값은 비선형 회귀 곡선 적합법을 이용하여 결정했습니다. 그 결과, 생물계면활성제의 모기 유충 살충 및 흰개미 방제 활성에 대한 48시간 LC50 값(95% 신뢰 구간)은 각각 26.49 mg/L(범위 25.40~27.57) 및 33.43 mg/L(범위 31.09~35.68)로 나타났습니다. 조직병리학적 검사에 따르면, 생물계면활성제 처리는 유충과 흰개미의 세포소기관 조직에 심각한 손상을 초래했습니다. 본 연구 결과는 Enterobacter cloacae SJ2가 생산하는 미생물 생물계면활성제가 흰개미(Cx quinquefasciatus)와 흰개미(O. obesus) 방제에 매우 효과적일 가능성이 있음을 시사합니다.
열대 지역에서는 모기 매개 질병이 많이 발생합니다.1 모기 매개 질병의 중요성은 광범위합니다. 매년 40만 명 이상이 말라리아로 사망하고, 주요 도시에서는 뎅기열, 황열, 치쿤구냐, 지카 바이러스와 같은 심각한 질병이 유행하고 있습니다.2 매개체 감염 질환은 전 세계 감염의 6분의 1을 차지하며, 모기가 가장 큰 원인입니다.3,4 큐렉스(Culex), 아노펠레스(Anopheles), 이집트숲모기(Aedes)는 질병 전파와 가장 흔하게 관련된 세 가지 모기 속입니다.5 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 의해 전파되는 뎅기열의 유병률은 지난 10년간 증가하여 공중 보건에 심각한 위협이 되고 있습니다.4,7,8 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 인구의 40% 이상이 뎅기열 위험에 노출되어 있으며, 100개국 이상에서 매년 5천만~1억 건의 새로운 사례가 발생하고 있습니다.9,10,11 뎅기열은 전 세계적으로 발생률이 증가하면서 주요 공중 보건 문제로 대두되었습니다.12,13,14 아프리카 아노펠레스 모기로 널리 알려진 아노펠레스 감비아 모기는 열대 및 아열대 지역에서 인간 말라리아의 가장 중요한 매개체입니다.15 웨스트 나일 바이러스, 세인트루이스 뇌염, 일본 뇌염, 그리고 말과 새의 바이러스 감염은 흔히 집모기라고 불리는 큐렉스 모기에 의해 전파됩니다. 또한, 이들은 세균성 및 기생충성 질병의 매개체이기도 합니다.16 세계에는 3,000종이 넘는 흰개미가 있으며, 1억 5천만 년 이상 지구에 존재해 왔습니다.17 대부분의 흰개미는 토양에 서식하며 셀룰로오스를 함유한 목재 및 목재 제품을 먹고 삽니다. 인도 흰개미(Odontotermes obesus)는 주요 작물과 조림지에 심각한 피해를 주는 중요한 해충입니다.18 농업 지역에서 흰개미는 다양한 단계에서 여러 작물, 수목 및 건축 자재에 막대한 경제적 피해를 줄 수 있습니다. 흰개미는 또한 인간의 건강 문제도 야기할 수 있습니다.19
오늘날 제약 및 농업 분야에서 미생물과 해충의 내성 문제는 매우 복잡합니다.20,21 따라서 두 분야 모두 비용 효율적인 새로운 항균제와 안전한 생물 살충제를 개발해야 합니다. 합성 살충제는 이미 시판되고 있지만, 감염성이 있고 유익한 곤충을 비롯한 비표적 곤충을 기피하는 것으로 나타났습니다.22 최근 생물 계면활성제에 대한 연구는 다양한 산업 분야에서의 응용 가능성으로 인해 확대되고 있습니다. 생물 계면활성제는 농업, 토양 복원, 석유 추출, 세균 및 해충 제거, 식품 가공 등에서 매우 유용하고 필수적인 물질입니다.23,24 생물 계면활성제 또는 미생물 계면활성제는 해안 서식지 및 기름 오염 지역의 세균, 효모, 곰팡이와 같은 미생물에 의해 생성되는 생물 계면활성제 화학물질입니다.25,26 화학적으로 유도된 계면활성제와 자연 환경에서 직접 얻을 수 있는 생물 계면활성제에는 두 가지 유형이 있습니다.27 다양한 생물 계면활성제가 해양 서식지에서 얻어집니다.28,29 따라서 과학자들은 천연 박테리아를 기반으로 하는 생물계면활성제 생산을 위한 새로운 기술을 모색하고 있습니다.30,31 이러한 연구의 발전은 환경 보호를 위한 이러한 생물학적 화합물의 중요성을 보여줍니다.32 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 로도코커스(Rhodococcus), 알칼리게네스(Alcaligenes), 코리네박테리움(Corynebacterium) 등의 박테리아 속은 잘 연구된 대표적인 속입니다.23,33
생물계면활성제는 다양한 용도로 사용되는 여러 종류가 있습니다.34 이러한 화합물의 중요한 장점은 일부 화합물이 항균, 살충 및 살충 활성을 나타낸다는 것입니다. 이는 농업, 화학, 제약 및 화장품 산업에서 사용될 수 있음을 의미합니다.35,36,37,38 생물계면활성제는 일반적으로 생분해성이 있고 환경적으로 유익하기 때문에 작물 보호를 위한 통합 해충 관리 프로그램에 사용됩니다.39 따라서 Enterobacter cloacae SJ2가 생산하는 미생물 생물계면활성제의 살충 및 흰개미 방지 활성에 대한 기초 지식이 확보되었습니다. 본 연구에서는 다양한 농도의 람노리피드 생물계면활성제에 노출되었을 때 사망률과 조직학적 변화를 조사했습니다. 또한, 널리 사용되는 정량적 구조-활성(QSAR) 컴퓨터 프로그램인 생태학적 구조-활성(ECOSAR)을 이용하여 미세조류, 물벼룩 및 어류에 대한 급성 독성을 평가했습니다.
본 연구에서는 정제된 생물계면활성제의 다양한 농도(30~50 mg/ml, 5 mg/ml 간격)에 대한 항흰개미 활성(독성)을 인도흰개미(O. obesus)와 네 번째 종(C. solanacearum) 유충을 대상으로 시험하였다. 모기는 quinquefasciatus 유충을 사용하였다. 생물계면활성제의 LC50 농도는 48시간 동안 O. obesus와 C. solanacearum 유충에 대해 측정하였다. 모기 유충은 비선형 회귀 곡선 적합법을 이용하여 동정하였다. 연구 결과, 흰개미 사망률은 생물계면활성제 농도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 실험 결과, 생물계면활성제는 유충 살충 활성(그림 1)과 흰개미 방제 활성(그림 2)을 나타냈으며, 48시간 LC50 값(95% 신뢰구간)은 각각 26.49 mg/L(25.40~27.57 mg/L) 및 33.43 mg/L(31.09~35.68 mg/L)이었다(표 1). 급성 독성(48시간) 측면에서, 이 생물계면활성제는 시험 대상 생물에 대해 "유해"한 것으로 분류되었다. 본 연구에서 제조된 생물계면활성제는 노출 후 24~48시간 이내에 100%의 유충 치사율을 보이는 우수한 살충 활성을 나타냈다.
유충 살충 활성에 대한 LC50 값을 계산합니다. 상대 사망률(%)에 대한 비선형 회귀 곡선 적합(실선) 및 95% 신뢰 구간(음영 영역).
흰개미 방제 활성에 대한 LC50 값을 계산합니다. 상대적 사망률(%)에 대한 비선형 회귀 곡선 적합(실선) 및 95% 신뢰 구간(음영 영역)을 나타냅니다.
실험 종료 후 현미경으로 형태학적 변화와 이상을 관찰하였다. 형태학적 변화는 대조군과 처리군에서 40배율로 관찰하였다. 그림 3에서 볼 수 있듯이, 생물계면활성제를 처리한 유충의 대부분에서 성장 저해가 나타났다. 그림 3a는 정상적인 Cx. quinquefasciatus를, 그림 3b는 형태학적 이상을 보이는 Cx. quinquefasciatus 유충을 나타낸다.
생물계면활성제의 아치사량(LC50)이 Culex quinquefasciatus 유충 발달에 미치는 영향. (a) 40배 확대된 정상 Cx의 광학 현미경 이미지. (b) 비정상 Cx. 5마리의 선충 유충을 유발함.
본 연구에서 처리된 유충(그림 4)과 흰개미(그림 5)에 대한 조직학적 검사 결과, 복부 면적 감소, 근육, 상피층 및 피부, 중장 손상 등 여러 가지 이상 소견이 관찰되었다. 이러한 조직학적 분석을 통해 본 연구에 사용된 생물계면활성제의 억제 작용 기전을 규명할 수 있었다.
정상적인 미처리 4령 Cx quinquefasciatus 유충(대조군: (a,b))과 생물계면활성제로 처리한 유충(처리군: (c,d))의 조직병리학적 소견. 화살표는 처리된 장 상피(epi), 핵(n), 근육(mu)을 나타낸다. 스케일 바 = 50 µm.
정상 미처리 O. obesus(대조군: (a,b))와 생물계면활성제 처리군(처리군: (c,d))의 조직병리학적 소견. 화살표는 각각 장 상피(epi)와 근육(mu)을 나타낸다. 스케일 바 = 50 µm.
본 연구에서는 ECOSAR 프로그램을 이용하여 람노리피드 생물계면활성제 제품의 1차 생산자(녹조류), 1차 소비자(물벼룩), 2차 소비자(어류)에 대한 급성 독성을 예측하였다. 이 프로그램은 분자 구조를 기반으로 독성을 평가하는 정교한 정량적 구조-활성 관계(SAR) 모델을 사용한다. ECOSAR 모델은 SAR 소프트웨어를 이용하여 수생 생물에 대한 물질의 급성 및 장기 독성을 계산한다. 구체적으로, 표 2는 여러 종에 대한 평균 치사 농도(LC50)와 평균 유효 농도(EC50) 추정치를 요약한 것이다. 독성 의심은 국제조화체계(GHS)에 따라 4단계로 분류하였다(표 3).
모기, 특히 이집트숲모기(Aedes)를 비롯한 매개체 전염병의 방제는 이집트인들에게 어려운 과제입니다. 40,41,42,43,44,45,46 피레트로이드계 살충제나 유기인계 살충제와 같은 일부 화학적으로 사용 가능한 살충제는 어느 정도 효과가 있지만, 당뇨병, 생식 장애, 신경 장애, 암, 호흡기 질환 등 인체 건강에 심각한 위험을 초래합니다. 더욱이 시간이 지남에 따라 이러한 곤충들은 살충제에 내성을 갖게 될 수 있습니다. 13,43,48 따라서 효과적이고 환경 친화적인 생물학적 방제법이 모기 방제의 더욱 널리 사용되는 방법이 될 것입니다. 49,50 Benelli51는 도시 지역에서는 모기 매개체를 조기에 방제하는 것이 더 효과적일 것이라고 제안했지만, 농촌 지역에서는 유충 살충제 사용을 권장하지 않았습니다. 52 Tom et al. 53 또한 모기의 유충 단계에서 방제하는 것이 안전하고 간단한 전략이라고 제안했는데, 이는 유충이 방제제에 더 민감하기 때문입니다. 54
강력한 균주(Enterobacter cloacae SJ2)에 의한 생물계면활성제 생산은 일관되고 유망한 효능을 보였습니다. 저희의 이전 연구에서는 Enterobacter cloacae SJ2가 물리화학적 매개변수를 이용하여 생물계면활성제 생산을 최적화한다는 사실을 보고했습니다.26 해당 연구에 따르면, 잠재적인 E. cloacae 분리균주를 이용한 생물계면활성제 생산의 최적 조건은 36시간 배양, 150rpm 교반, pH 7.5, 37°C, 염도 1ppt, 탄소원으로 2% 포도당, 질소원으로 1% 효모였습니다. 추출물을 질소원으로 사용하여 2.61g/L의 생물계면활성제를 얻었습니다. 또한, TLC, FTIR 및 MALDI-TOF-MS를 이용하여 생물계면활성제를 특성화한 결과, 람노리피드가 생물계면활성제임을 확인했습니다. 글리코리피드 생물계면활성제는 다른 유형의 생물계면활성제 중 가장 집중적으로 연구되는 부류입니다.55 글리코리피드는 탄수화물과 지질 부분, 주로 지방산 사슬로 구성됩니다. 글리코리피드 중 대표적인 것은 람노리피드와 소포로리피드56입니다. 람노리피드는 모노 또는 디-β-하이드록시데칸산에 연결된 두 개의 람노스 부분을 포함합니다57. 람노리피드는 의료 및 제약 산업에서 널리 사용되고 있으며58, 최근에는 살충제로도 사용되고 있습니다59.
생물계면활성제가 호흡관의 소수성 부위와 상호작용하여 기공을 통해 물이 통과하게 되므로 유충이 수중 환경과 접촉하는 면적이 증가합니다. 생물계면활성제는 또한 기관에도 영향을 미쳐 기관의 길이가 수면에 가까워지므로 유충이 수면으로 기어올라 호흡하기가 더 쉬워집니다. 결과적으로 물의 표면 장력이 감소합니다. 유충은 수면에 부착할 수 없으므로 수조 바닥으로 가라앉아 정수압을 교란시키고, 이로 인해 과도한 에너지 소모와 익사로 사망하게 됩니다.38,60 Ghribi61의 연구에서도 유사한 결과가 나타났는데, Bacillus subtilis에서 생산된 생물계면활성제가 Ephestia kuehniella 유충에 대한 살충 활성을 보였습니다. 마찬가지로, Cx. Das와 Mukherjee23도 quinquefasciatus 유충에 대한 고리형 리포펩타이드의 살충 활성을 평가했습니다.
본 연구 결과는 Cx. quinquefasciatus 모기에 대한 람노리피드 생물계면활성제의 유충 살충 활성에 관한 것으로, 그 효과는 이전에 발표된 결과와 일치합니다. 예를 들어, Bacillus 속의 다양한 박테리아에서 생산되는 서팩틴 기반 생물계면활성제가 사용됩니다. 또한 Pseudomonas spp.에서도 유사한 결과가 보고되었습니다. 초기 연구(64,65,66)에서는 Bacillus subtilis23에서 분리한 리포펩타이드 생물계면활성제의 유충 살충 활성을 보고했습니다. Deepali 등(63)은 Stenotropomonas maltophilia에서 분리한 람노리피드 생물계면활성제가 10 mg/L 농도에서 강력한 유충 살충 활성을 나타낸다는 것을 발견했습니다. Silva 등(67)은 1 g/L 농도에서 Aedes aegypti에 대한 람노리피드 생물계면활성제의 유충 살충 활성을 보고했습니다. Kanakdande 등은... 68은 Bacillus subtilis가 생산한 리포펩타이드 생물계면활성제가 유칼립투스의 친유성 분획에서 Culex 유충과 흰개미의 전반적인 사망률을 유발한다고 보고했습니다. 마찬가지로 Masendra et al. 69는 E. 조추출물의 친유성 n-헥산 및 EtOAc 분획에서 일개미(Cryptotermes cynocephalus Light.)의 사망률이 61.7%라고 보고했습니다.
Parthipan 등70은 말라리아 기생충 Plasmodium의 매개체인 Anopheles Stephensi에 대한 Bacillus subtilis A1 및 Pseudomonas stutzeri NA3에서 생산된 리포펩타이드 생물계면활성제의 살충 효과를 보고했습니다. 그들은 다양한 농도의 생물계면활성제로 처리했을 때 유충과 번데기의 생존 기간이 길어지고, 산란 기간이 짧아지며, 불임이 되고, 수명이 단축되는 것을 관찰했습니다. B. subtilis 생물계면활성제 A1의 LC50 값은 유충 단계(즉, 1, 2, 3, 4기 유충 및 번데기)에 따라 각각 3.58, 4.92, 5.37, 7.10 및 7.99 mg/L로 나타났습니다. 이에 비해 Pseudomonas stutzeri NA3의 유충 1~4단계 및 번데기 단계에 대한 생물계면활성제의 농도는 각각 2.61, 3.68, 4.48, 5.55 및 6.99 mg/L였습니다. 생존한 유충과 번데기의 발달 지연은 살충제 처리로 인한 심각한 생리적 및 대사적 교란의 결과로 여겨집니다.71
Wickerhamomyces anomalus 균주 CCMA 0358은 이집트숲모기(Aedes aegypti) 유충에 대해 100% 살충 활성을 나타내는 생물계면활성제를 생산합니다. 24시간 간격 38은 Silva et al.이 보고한 것보다 높았습니다. 해바라기유를 탄소원으로 사용하여 Pseudomonas aeruginosa에서 생산된 생물계면활성제는 48시간 이내에 유충을 100% 사멸시키는 것으로 나타났습니다. 67 Abinaya et al.72 및 Pradhan et al.73 또한 Bacillus 속의 여러 분리균에서 생산된 계면활성제의 살충 또는 살충 효과를 입증했습니다. Senthil-Nathan et al.이 이전에 발표한 연구에서는 식물 연못에 노출된 모기 유충의 100%가 사망할 가능성이 높다는 것을 발견했습니다. 74
살충제의 아치사량 효과가 곤충 생물학에 미치는 영향을 평가하는 것은 통합 해충 관리 프로그램에 매우 중요합니다. 아치사량/농도는 곤충을 죽이지는 않지만 생물학적 특성을 교란시켜 다음 세대의 곤충 개체수를 감소시킬 수 있기 때문입니다.10 Siqueira 등75은 람노리피드 생물계면활성제(300mg/ml)를 50~300mg/ml의 다양한 농도로 시험했을 때 유충에 대해 완전한 살충 효과(사망률 100%)를 나타내는 것을 관찰했습니다. 연구진은 이집트숲모기 유충을 대상으로 사망 시간과 아치사량 농도가 유충 생존율 및 유영 활동에 미치는 영향을 분석했습니다. 또한, 아치사량 농도의 생물계면활성제(예: 50mg/mL 및 100mg/mL)에 24~48시간 노출 후 유영 속도가 감소하는 것을 관찰했습니다. 아치사량 효과를 나타내는 독성 물질은 노출된 해충에 다방면으로 피해를 입히는 데 더 효과적일 것으로 생각됩니다.76
조직학적 관찰 결과, Enterobacter cloacae SJ2에서 생성된 생물계면활성제가 모기(Cx. quinquefasciatus)와 흰개미(O. obesus) 유충의 조직을 크게 변화시키는 것으로 나타났습니다. Ochola77는 An. gambiaes.s와 An. arabica에서 바질 오일 제제에 의해 유사한 이상이 발생했다고 보고했습니다. Kamaraj 등78은 또한 금 나노입자에 노출된 An. Stephanie 유충에서 동일한 형태학적 이상을 보고했습니다. Vasantha-Srinivasan 등79은 냉이 에센셜 오일이 Aedes albopictus와 Aedes aegypti의 방과 상피층에 심각한 손상을 일으킨다고 보고했습니다. Raghavendran 등은 현지 Penicillium 균류의 균사체 추출물 500mg/ml로 처리한 모기 유충에서 심각한 조직학적 손상이 나타났다고 보고했습니다. 이집트숲모기(Aedes aegypti)와 Cx. 사망률 80. 이전에 Abinaya 등은 Aedes aegypti의 4령 유충을 연구했습니다. Stephensi와 Aedes aegypti는 B. licheniformis의 세포외다당류로 처리한 Aedes aegypti에서 위맹장, 근육 위축, 신경삭 신경절의 손상 및 구조적 이상을 포함한 수많은 조직학적 변화를 발견했습니다.72 Raghavendran 등에 따르면, P. daleae 균사체 추출물로 처리한 후, 실험 대상 모기(4령 유충)의 중장 세포에서 장 내강의 팽창, 세포간 내용물의 감소, 핵 변성이 나타났습니다.81 에키네시아 잎 추출물로 처리한 모기 유충에서도 동일한 조직학적 변화가 관찰되어 처리 화합물의 살충 가능성을 시사합니다.50
ECOSAR 소프트웨어의 사용은 국제적으로 인정받았습니다.82 현재 연구에 따르면 미세조류(C. vulgaris), 어류 및 물벼룩(D. magna)에 대한 ECOSAR 생물계면활성제의 급성 독성은 유엔에서 정의한 "독성" 범주에 속하는 것으로 나타났습니다.83 ECOSAR 생태독성 모델은 SAR 및 QSAR을 사용하여 물질의 급성 및 장기 독성을 예측하며 유기 오염물질의 독성을 예측하는 데 자주 사용됩니다.82,84
본 연구에 사용된 파라포름알데히드, 인산나트륨 완충액(pH 7.4) 및 기타 모든 화학물질은 인도 HiMedia Laboratories에서 구입했습니다.
바이오계면활성제 생산은 1% 원유를 유일한 탄소원으로 첨가한 200mL의 멸균 Bushnell Haas 배지가 담긴 500mL 삼각 플라스크에서 수행되었습니다. Enterobacter cloacae SJ2(1.4 × 10⁴ CFU/ml)의 예비 배양액을 접종하고 37°C, 200rpm의 궤도형 진탕기에서 7일 동안 배양했습니다. 배양 후, 배양액을 4°C에서 20분 동안 3400×g로 원심분리하여 바이오계면활성제를 추출하고, 얻어진 상등액을 스크리닝에 사용했습니다. 바이오계면활성제의 최적화 절차 및 특성 분석은 이전 연구²⁶에서 사용한 방법을 따랐습니다.
Culex quinquefasciatus 유충은 인도 타밀나두주 팔란치페타이에 위치한 해양생물학고등연구센터(CAS)에서 분양받았습니다. 유충은 탈이온수가 담긴 플라스틱 용기에서 27 ± 2°C의 온도와 12:12(낮:밤)의 광주기 조건으로 사육했습니다. 모기 유충에게는 10% 포도당 용액을 공급했습니다.
Culex quinquefasciatus 유충은 개방되고 보호되지 않은 정화조에서 발견되었습니다. 실험실에서 유충을 식별하고 배양하기 위해 표준 분류 지침을 사용하십시오.85 유충 살충 시험은 세계보건기구(WHO)의 권고에 따라 수행되었습니다.86 SH. quinquefasciatus의 4령 유충을 25ml와 50ml 크기의 밀폐된 튜브에 각각 2/3의 공기층을 두고 채집했습니다. 각 튜브에 생물계면활성제(0–50mg/ml)를 개별적으로 첨가하고 25°C에서 보관했습니다. 대조군 튜브에는 증류수(50ml)만 사용했습니다. 배양 기간(12–48시간) 동안 유영 징후를 보이지 않은 유충을 죽은 유충으로 간주했습니다.87 다음 방정식을 사용하여 유충 사망률을 계산합니다. (1)88.
Odontotermitidae과에는 인도 안나말라이 대학교 농업 캠퍼스의 썩은 통나무에서 발견되는 인도 흰개미 Odontotermes obesus가 포함됩니다. 이 생물계면활성제(0–50 mg/ml)가 유해한지 여부를 확인하기 위해 일반적인 절차를 사용하여 테스트했습니다. 층류 공기 흐름에서 30분 동안 건조시킨 후, 각 Whatman 종이 조각에 30, 40 또는 50 mg/ml 농도의 생물계면활성제를 코팅했습니다. 코팅된 종이 조각과 코팅되지 않은 종이 조각을 페트리 접시 중앙에서 테스트하고 비교했습니다. 각 페트리 접시에는 약 30마리의 활성 흰개미 O. obesus가 들어 있습니다. 대조군과 실험군 흰개미에게는 젖은 종이를 먹이로 제공했습니다. 모든 접시는 배양 기간 동안 실온에 보관했습니다. 흰개미는 12, 24, 36 및 48시간 후에 죽었습니다.89,90 그런 다음 방정식 1을 사용하여 다양한 생물계면활성제 농도에서 흰개미 사망률을 추정했습니다. (2)
채취한 시료는 얼음 위에 보관하고 0.1M 인산나트륨 완충액(pH 7.4) 100ml가 담긴 마이크로튜브에 넣어 라지브 간디 양식센터(RGCA) 중앙양식병리연구소(CAPL)로 보내 추가 분석을 의뢰했습니다. 연구소는 인도 타밀나두주 마일라두투라이 지구 시르칼리에 위치한 조직학 연구소입니다. 시료는 즉시 4% 파라포름알데히드 용액에 담가 37°C에서 48시간 동안 고정했습니다.
고정 단계 후, 시료를 0.1 M 인산나트륨 완충액(pH 7.4)으로 세 번 세척하고, 에탄올로 단계적으로 탈수시킨 후, LEICA 수지에 7일 동안 담갔습니다. 그런 다음, 수지와 중합제가 채워진 플라스틱 몰드에 시료를 넣고, 37°C로 가열된 오븐에서 시료가 포함된 블록이 완전히 중합될 때까지 가열했습니다.
중합 후, LEICA RM2235 마이크로톰(Rankin Biomedical Corporation, 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350, USA)을 사용하여 블록을 3mm 두께로 절단했습니다. 절편은 슬라이드당 6개씩 그룹화하여 올렸습니다. 슬라이드를 실온에서 건조시킨 후, 헤마토실린으로 7분간 염색하고 흐르는 물에 4분간 세척했습니다. 또한, 에오신 용액을 피부에 5분간 도포하고 흐르는 물에 5분간 헹구었습니다.
다양한 열대 지역의 수생 생물을 이용하여 급성 독성을 예측했습니다. 예측에 사용된 값들은 96시간 어류 LC50, 48시간 D. magna LC50, 그리고 96시간 녹조류 EC50입니다. 람노리피드 생물계면활성제의 어류 및 녹조류 독성은 미국 환경보호청(EPA)에서 개발한 Windows용 ECOSAR 소프트웨어 버전 2.2를 사용하여 평가했습니다. (해당 소프트웨어는 https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model 에서 온라인으로 이용 가능합니다.)
유충 살충 및 흰개미 방제 활성에 대한 모든 테스트는 3회 반복하여 수행되었습니다. 유충 및 흰개미 사망률 데이터의 비선형 회귀(용량 반응 변수의 로그)를 통해 95% 신뢰 구간을 갖는 중간 치사 농도(LC50)를 계산하고, Prism®(버전 8.0, GraphPad Software Inc., USA) 84, 91을 사용하여 농도 반응 곡선을 생성했습니다.
본 연구는 Enterobacter cloacae SJ2 균주가 생산하는 미생물 생물계면활성제의 모기 유충 살충 및 흰개미 방제 가능성을 밝히고, 이러한 생물계면활성제의 살충 및 흰개미 방제 작용 메커니즘에 대한 이해를 증진시키는 데 기여할 것입니다. 생물계면활성제로 처리한 유충의 조직학적 연구 결과, 소화관, 중장, 대뇌 피질의 손상과 장 상피세포의 증식이 관찰되었습니다. 연구 결과, Enterobacter cloacae SJ2 균주가 생산하는 람노리피드 생물계면활성제의 흰개미 방제 및 유충 살충 활성에 대한 독성 평가 결과, 이 균주는 모기(Cx quinquefasciatus)와 흰개미(O. obesus)의 매개체 전염병 방제를 위한 잠재적인 생물농약으로 활용될 수 있음을 확인했습니다. 생물계면활성제의 환경 독성 및 잠재적인 환경 영향에 대한 이해가 필요하며, 본 연구는 생물계면활성제의 환경 위험성 평가를 위한 과학적 근거를 제공합니다.
게시 시간: 2024년 4월 9일