화랑곡나방(Plodia interpunctella)은 전 세계적으로 분포하고 있는 저장, 가공 농산물의 해충으로서 심각한 피해를 끼치고 있으며, 기존의 열처리 방법은 50-60℃의 조건에서 48시간 이상 고온처리가 요구된다. 그러나 이 조건은 비용 및 시간이 많이 들므로 개선할 필요가 있다. 본 연구에서는 열처리의 효율을 높이기 위하여 규조토를 복합처리 함으로 기존의 열처리 조건보다 훨씬 더 효과적이고 경제적인 방법을 개발하고자 하였다. 화랑곡나방의 발육단계 중 열 저항성이 가장 큰 방황기 유충을 대상으로 상온(25℃)과 40℃의 조건으로 규조토를 혼용처리 하였다. 실험 결과 방황기 유충은 25℃에서 24시간 후 살충률이 0%, 40℃에서는 28.3%였다. 방황기 유충에 4 ㎎/L의 규조토를 처리하였을 경우, 25℃에서 0%와 40℃에서 100%의 살충률을 관찰하였다. 즉, 규조토와 함께 열처리를 할 경우 살충 효능이 증가했다. 이 효과는 스트레스 유전자 shsp, hsp70, hsp90 발현 패턴에서도 살충률 실험결과와 같은 패턴으로 관찰 된다. 본 연구를 통하여 열처리 시 규조토를 혼용함으로써 기존의 열처리 조건보다 낮은 온도에서 저장 곡물 해충의 방제효과를 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

소비자의 먹거리에 대한 의식수준이 최근 지속적으로 높아짐에 따라서 무독성, 비잔류성의 친환경 해충방제시스템의 개발이 시급한 실정이다. 저장곡물의 해충 방제로는 주로 훈증제를 많이 사용하지만 안정성, 환경파괴, 잔류농약, 중복사용으 로 인한 해충의 내성문제 등이 발생되고 있다. 따라서 최근 소비자에게 보다 안전하 고 환경 친화적인 저장곡물 해충방제 열처리시스템이 개발되어 국내 제분회사 등 에 사용되고 있다. 열처리시스템은 실내 온도를 50℃이상 일정시간(약 24∼48hr) 유지하여 해충, 세균, 설치류 등 유해 생물을 방제하는 것으로 이미 선진국에서는 널리 활용되는 친환경적 차세대 해충방제법이다. 본 연구소는 저곡해충 중 대표적 인 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum), 어리쌀바구미(Sitophilus zeamais), 화랑곡나방(Plodia interpunctella), 이질바퀴(Periplaneta americana)를 사용하여 열처리시스템에 훈증(Phosphine), 대기조성(CO2), 규조토를 복합처리하여 방제 시간을 단축하거나 방제 온도를 낮추고자 연구를 진행하였다. 4종 해충 각각에 대해서 상온(25℃) 및 45℃ 조건으로 Phosphine, CO2, 규조토를 각각 처리한 경우 처리농도가 높아짐에 따라서 사멸시간이 단축됨을 확인하였다. 이 경우 상대적 Phosphine과 규조토의 해충 사멸 상승효과가 CO2보다 큰 것으로 나타났다. 또한 거짓쌀도둑거저리에 대해서 열(40, 45℃), Phosphine(20, 50ppm), CO2(2, 5, 10%), 규조토(0.2, 0.5, 1mg/L)를 각각 복합처리시 40℃조건에서는 사멸 시간이 72시간(40℃ 단독처리)에서 3~6시간(40℃+Phosphine+CO2+규조토 복합 처리)으로, 45℃조건에서는 24시간(45℃ 단독처리)에서 1~3시간(45℃+Phosphine +CO2+규조토 복합처리)으로 단축되었다.

담배가루이(Bemisia tabaci)는 유전적 형질이 다르지만 형태적 구별이 어려운 다양한 biotype의 집합체로서 species complex 형태로 존재한다. 최소한 20여개의 biotype이 알려져 있으며 각 biotype은 발생율, 기주식물의 선호도, 환경적응성, 및 특정 살충제 저항성 등 다양한 생리적 및 생태적 차이를 나타낸다. 이 중에서 B biotype과 Q biotype이 전세계적으로 확산되어 분포하며 특히 최근에 확산된 Q biotype은 imidacloprid 계통의 살충제에 저항성이 높은 것으로 보고되었다. 또한 담배가루이는 100여종 이상의 식물바이러스를 매개하는 매개충으로서 다양한 작물에 간접적인 피해를 끼친다. 바이러스 매개작용과 관련하여 담배가루이의 내부공생균(endosymbiont)이 매개작용에 중요한 역할을 한다. 특히, 최근 국내뿐만 아니라 전세계적으로 심각한 피해를 끼친 토마토황화잎말림병 바이러스(TYLCV)는 담배가루이 체내의 Hamiltonella 내부공생균이 존재함으로서 매개될 수 있다. Q biotype 중에서지중해지역에 분포하는 Q2 biotype은 이 공생균이 존재하지 않아서 TYLCV를 매개하지 못하지만 2008년 국내에 침입한 Q1 biotpype은 이 공생균이 존재하며 TYLCV를 매개하여 전국에 확산시킨 바 있다. 즉, 담배가루이와 같이 복잡한 형질을 가진 종들은 종수준이하의 subgroup 수준에서 확산 및 위해성 정도가 다르게 나타날 수 있다. 그르므로, 외래침입해충의 위해성 분석 측면에서 종내의 subgroup에 대한 유전적 형질의 분석이 필요하며 특히 식물 질병 매개충의 경우에는 매개충의 바이러스 보독 여부 및 각 subgroup의 내부공생균과 같은 특징에 대한 분석 및 진단체계가 확립되어야 한다고 판단된다.

해사안전분야 국제협력사업을 성공적으로 추진하는 데 필요한 요소들을 제시하고 인도네시아 선박안전관리체계에 대한 취약성을 분석하였다. 현재까지 인도네시아 선박안전 및 해양환경보호 역량강화에 관한 국제협력사업의 추진현황을 소개하고 현지 여건을 고려하여 국제협력사업을 성공적으로 추진하기 위한 방안을 모색하였다.

논 생태계의 변화에 따른 생물다양성을 진단하기 위하여 세 개 지역의 다양한 벼 재배방법 및 양식별로 수서 무척추동물의 종 다양성을 조사하였다. 영천, 칠곡, 군위 세 개 지역을 선발하여 벼 재배방법별로 2년간(‵10-‵11) 조사를 실시하였다. 실험결과, 수서무척추 동물은 무처리(제초제무처리)의 경우 종다양도 지수가 가장 높게 나왔으며 다른 논에 비해 모이나물벼룩과 꼬마물방개 개체수가 현저히 높았다. 우렁이농법 논에서는 종풍부도가 가장 높았고 채집된 개체수도 가장 많았으며 참물벼룩, 참거머리, 긴깨알소금쟁이 등의 많은 종이 발견되었다. 특히, 참거머리는 무농약 지표생물로서 알려져 있다. 쌀겨재배지에서는 종다양도 지수와 종풍부도가 가장 낮게 나타났는데 조사 횟수가 다른 재배지에 비해 적었기 때문으로 판단된다. 관행재배지의 경우 종다양도 지수에서는 우렁이농법에 비해 0.06으로 큰 차이가 없었으나 종풍부도 면에서는 종풍부도 지수가 7정도 차이로 현저히 낮게 나타났다. 이것은 우렁이농법의 60% 정도에 해당하는 수치이다.

복숭아심식나방(Carposina sasakii)은 한국, 일본 및 중국 동북부 지방에 분포하며 사과, 배, 복숭아 등 수출관련 과수의 중요한 식물검역해충이다. 방사선 처리에 의한 수출과실의 복숭아심식나방 소독을 위하여 살충 및 발달억제에 필요한 방사선 조사량을 분석하였다. 복숭아심식나방 유충이 심식한 사과를 채집하여 0, 100, 150, 200, 250, 300Gy의 감마선을 처리하였다. 감마선 처리한 과실을 실온에 보관하면서 과실로부터 유충의 탈출율, 용화울, 우화율을 측정하였다. 유충의 탈출율은 무처리를 기준으로 했을 때에 각 조사량별로 100Gy(85.8%), 150Gy(55.4%), 200Gy(27.9%), 250Gy(13.2%), 300Gy(5.2%)로 나타났다. 용화율은 100Gy(48.8%), 150Gy(21.4%), 200Gy(7.7%), 250Gy(1.1%), 300Gy(0%)이고 우화율은 100Gy(5.4%), 150Gy(0%), 200Gy(0%), 250Gy(0%), 300Gy(0%)였다. 즉, 감마선 처리에 의한 복숭아심식나방 유충의 살충율은 300Gy조사했을 때에 95%였으며 우화 억제율은 150Gy 조사했을 때에 100%로 나타났다. 또한, 100Gy 조사했을 때에 일부 성충이 우화하였지만(5.4%) 산란율은 0%였다. 본 연구 결과를 토대로 복숭아심식나방과 같은 심식류 검역해충의 방제를 위하여 방사선 처리가 효과적으로 활용될 수 있다고 판단된다.

Characteristics of habitat alteration and post-embryonic development of Paratlanticus ussuriensis were investigated in the mountain region of Bitanri, Yeongdong county, Chungcheongbuk-do from 2007 to 2009. Overwintered eggs under the ground in the hillside were hatched from late March to early April. The soil temperature during this season was 7~14℃. Young nymphs lived mainly at the hillside by eating oak tree leaves but the 3rd or 4th instars switched their habitat to orchards near the hillside in early May, which is the time for sprouting of peach leaves. Old nymphs developed into the adult stage at the orchards in late May and moved back to the hillside in late June. Duration of post-embryonic development from the first instar nymph to adult was 49.2 days after 7 moltings at 25℃. Female adults collected from the field had long ovipositor (26.2 ㎜) and were slightly longer in the body length, hind femur, tegmen and pronotum than those of males.

Temperature effects on diapause termination of Paratlanticus ussuriensis eggs were studied by measuring embryonic development and hatching rates at various conditions of indoor chilling and overwintering temperatures. Diapausing eggs of P. ussuriensis did not hatch at continued incubation at 25℃ and even after chilling for once at either 5℃ or 10℃ for 30, 45 and 60 days. In addition, double chillings at 5℃ with a 90 days interval at 25℃ did not induce hatching of diapausing eggs. However, double chillings at 10℃ induced hatching at 3.6~26.7%. When eggs were incubated at 25℃ after chilling for once at 5℃ for various periods, those weights were not changed but those chilled at 10℃ gradually increased to approximately 1.5 times. When 60-days-old eggs were artificially deposited under the soil at three different mountain sites in September 2007, the hatching rates of the first-overwintered eggs were 11.3, 3.5 and 4.1% and those of the second-overwintered eggs were 25.1, 21.6 and 0.4% at Hoepori, Bitanri and Hwasanri, respectively. Most eggs were hatched from mid-March to mid-April but little bit earlier in southern regions. During the hatching period soil temperatures in three tested locations were around 8 to 12℃. In overall, diapausing eggs of P. ussuriensis were greatly influenced by chilling temperature conditions and those repeated cycles, and may required overwintering for one or two times to hatch for the post-embryonic development.

시설재배 작물의 주요 화분매개곤충인 땅뒤영벌의 난황단백질(Vitellogenin; Vg) 유전자를 클로닝하고 휴면 및 사회성에 따른 발현 양상을 조사하였다. 클로닝한 Vg 유전자의 일부분은 꿀벌 및 기생벌의 Vg와 높은 유사성을 나타냈다. Northern blot을 통해서 Vg 유전자의 발현 패턴을 조사해 본 결과 우화한 여왕벌은 교미를 했으나 휴면 전 단계에는 난소가 발달하지 않았고 Vg 발현이 아주 저조했다. 그러나 3개월 동안 저온에서 휴면기간을 지내고 난 뒤에 상온에서 산란유도를 했을 시에는 Vg 유전자의 발현이 증가하였다. 여왕벌의 휴면 전 단계(우화후 6일간)와 여왕벌의 지배를 받지 않은 같은 나이의 일벌을 대상으로 Vg 유전자의 발현패턴을 비교한 결과, 우화한 이 후 여왕벌은 Vg 발현이 저조한 반면 일벌은 증가하였다. 또한 여왕벌의 몸무게에 따라서 Vg의 발현이 차이가 있었다. 즉, the heavy group(>0.9g)은 Vg 발현이 저조한 반면 휴면에 들어가지 않는 the light group(<0.7g)은 증가하였다. 땅뒤영벌의 유약호르몬인 JH-III를 먹이에 혼합하여 휴면 전 단계인 여왕벌을 습식시킨 결과 0.1μM 농도에서 Vg 유전자의 발현이 촉진되었다. 하지만 다른 농도에서는 그 영향이 나타나지 않았다. 본 연구를 통하여 Vg 유전자의 발현패턴은 여왕벌의 휴면생리와 관련하여 차이가 있었을 뿐만 아니라 사회성에 의한 영향도 관찰할 수 있었다. 또한 유약호르몬의 습식에 의한 Vg의 발현이 유도되는 것으로 보아 호르몬처리에 의한 여왕벌의 휴면타파를 예상할 수 있으며 휴면기작 연구를 위한 분자 마커로서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 지국온난화가 진행되는 가운데 작물재배에 있어서 염려가 되는 것 중의 한 가지는 매개충에 의한 질병의 확산이다. 우리나라의 한 예를 들면, 2007년 전남의 일부지역의 벼재배지에서 애멸구에 의한 벼줄무늬잎마름병이 대발생하여 벼 작황에 치명적인 영향을 나타냈다. 또한, 난대성 해충인 담배가루이의 피해가 최근 급증하고 있는데 이 곤충은 다양한 식물바이러스의 매개충으로서 담배가루이의 직접적인 피해뿐만 아니라 식물바이러스의 전염에 의한 2차 피해를 일으킨다. 곤충의 체내 공생균은 이러한 매개충의 질병 전염과정에서 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있는데, 최근 세계적으로 매개충 및 이에 의한 질병을 방제하는 데 있어서 체내 공생균을 새로운 연구대상으로 삼고 있다. 본 주제에 대한 발표는 2007년 8월 대구에서 개최된 International Congress of Insect Biotechnology and Industry에서 “Insect Symbionts: from Basic Research to Applications"라는 주제로 심포지움이 있었다. 또한, 유럽연합의 과학기술연구단체인 European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research (COST)에서 ”Arthropod Symbiosis: from Fundamental Studies to Pest and Disease Management"라는 주제로 공동연구를 진행하고 있다. 하지만, 우리나라에서는 이 분야에 대한 연구가 활발하게 진행되지 않고 있는 실정이다. 그러나 본 주제와 관련된 분야(곤충생리, 미생물, 바이러스, 식물 등)의 우수한 연구자들이 국내에서 활동하고 있다고 판단되므로 각 분야의 전문가들로 구성된 연구팀을 기획하여 실행함으로서 해충 및 식물 질병 방제에 대한 새로운 전략을 국내에서도 수립할 수 있을 것이라고 확신한다.

우리나라는 예로부터 주식이 부족하여 부식으로 이용되는 콩, 참깨, 고추 등과 같이 여러 작물을 동일포장에 서 간작으로 많이 재배되어 왔지만 최근 노린재류의 발생이 증가되면서 피해는 배가되고 있다. 따라서 콩 간작 참깨 재배시 콩 포장의 노린재류 피해상황을 분석하고, 피해를 경감하고자 2008년 경북 안동 녹전에서 대망2호, 선백깨를 공시하여, 6월 20일에 이모작으로 파종하였다. 콩 포장의 약제살포는 etofenprox를 R4, R5, R6에 하였다. 참깨 포장과 콩 재배 포장과의 거리별 노린재류의 콩 피해조사를 위하여 1m, 5m, 10m 및 15m 거리의 4지점에서 조사하였다. 참깨포장에 관찰되는 주요 노린재류는 알락수염노린재, 풀색노린재, 썩덩나무 노린재였고, 콩 포장에서는 가로줄노린재, 톱다리개미허리노린재가 추가로 관찰되었다. 처리별 노린재류 발 생밀도는 콩 단작포장이 4.8m2당 5.3마리가 발생되었으나 간작포장은 3배정도 많은 15마리가 관찰되었다. 노린재류 피해협율과 피해종실율은 콩 단작포장에서 각4.1%, 8.5%였고, 참깨간작 콩 포장은 각8.9%, 32.0%로 월등히 높았으며, 참깨를 수확하면 섭식할 기주 식물이 없어 콩 포장으로 이동하여 피해가 증가하는 것으로 판단된다. 종실수량 또한 참깨를 간작한 포장에서 ha당 2.8톤으로 28%정도 감수되었다. 참깨 포장과 콩 포장 과의 거리별 노린재류 피해상황은 1m, 5m, 10m 및 15m지점에서 노린재류 발생밀도는 4.8m2당 각 41.0, 9.6, 6.7 및 7.3마리가 관찰되었고, 노린재류 피해율도 참깨포장과 인접할수록 높았다. 참깨포장과 콩 포장과의 거리별 종실수량은 ha당 1m의 지점에서 1.69톤이었지만 5∼15m의 지점에서는 3.12∼3.30톤으로 참깨포장과 멀어질수록 수량이 높았다. 즉 동일포장내 콩 간작 타작물 재배시 조숙종인 작물을 수확하면 5일이내 콩 포장에 약제를 살포하는 것이 노린재류의 피해를 줄이고 콩 수량과 품질을 향상시킬 것으로 판단된다.

최근 기후온난화로 월동해충인 노린재류의 발생이 증가하여 콩 꼬투리가 형성되는 시기에 콩 포장으로 유입 되어 꼬투리 및 종실을 가해하여 수량을 크게 저하시킨다. 따라서 콩에 노린재류의 약제방제를 하지 않고 친환경적으로 생산코자 콩 생육의 R5(종실비대기)에 망을 피복하여 물리적으로 방제하였다. 방제에 사용된 망은 조수해를 방지하기 위한 무지주 고밀도(3mm) 방조망(오양부직포)으로 하였고, 처리는 무방제, 관행(3회 약제방제), 망 피복으로 하였다. 노린재류 발생밀도는 4.8m2당 무방제에서 약충과 성충 모두 합하여 29.3마리, 망피복 4.0마리, 관행(3회 약제방제)은 알락수염노린재만 1마리 관찰되었다. 노린재류 피해립율은 무방제의 58.4%에 비해 관행(3회 약제방제) 4.6%, 망피복은 6.7%로 크게 낮았다. 처리별 노린재류 방제효과는 망피복 처리가 88.5%, 관행 92.2%로 망피복재배의 방제효과도 인정되었다. 종실수량은 무처리의 ha당 1.7톤에 비해 관행은 3.7톤, 망 피복재배는 3.5톤으로 2배 이상 높았고 약제를 3회 방제한 관행과 큰 차이가 없었다. 콩 생육 단계별 망 피복에 의한 노린재류 피해협율은 R4～R6까지 6.5～7.9%로 큰 차이가 없었으나 피해립율은 R4 (협비대성기)에 6.7%, R5 (종실비대기)에 16.0%, R6 (종실비대성기) 22.7%로 망 피복 시기가 늦어질수록 피해가 많았다. 망피복에 의한 일조량의 조사는 11시부터 17시까지 2시간 간격으로 4회 측정한 결과 11시 83,800Lux, 13시 90,800Lux, 15시 51,200Lux 17시 24,900Lux가 조사되었고, 망 무피복은 각 87,800Lux, 101,000Lux, 53,700Lux 및 27,400Lux로 콩 재배에는 큰 문제가 없어 망피복 재배에 의한 노린재류 방제효과가 인정되었다.