To elucidate the mechanism of pyrethroid resistance in Helicoverpa armigera, the study explored three possibilities based on deltamethrin as a model pyrethroid; 1) the existence of mutations in the target site of deltamethrin, 2) the existence of variation at the genomic level between insecticide-susceptible and resistant strains, 3) differences in gene expression patterns between the strains. Based on these hypotheses, three levels of resistant strains and a susceptible strain as well as nine Korean field populations were used. As results, 1) any point mutations were not detected in sodium channel gene. 2) based on newly set Korean reference genome (GCA_026262555.1), approximately 3,369,837 and 1,032,689 variants (SNPs and Indels) were revealed from genome and ORFs, respectively. However, any specific variants were not found to be highly correlated with the level of insecticide resistance. 3) based on DEG analysis, some of detoxification enzyme genes were differently expressed particularly cytochrome P450 genes. Therefore, H. armigera possibly acquires deltamethrin resistance through a combination of actions, including over-expression of various detoxification enzymes such as CYP3 subfamilies and cuticular proteins.

ATP-binding cassette (ABC) transporter는 다양한 기질을 세포 밖과 세포 안으로 수송하는 대표적인 수송단백질이다. 곤충에서 ABC transporter는 살충제에 대한 저항성을 발달시키는 중요한 역할을 한다. 현재까지 모델곤충인 초파리를 대상으로 ABC transporter의 살충제 교차저항성에 관한 연구는 많이 수행되어오지 않았다. 본 연구에서는 ABC transporter에 속하는 Mdr49A 유전자가 여섯 종류의 살충제에 보이는 교차저항성 기작을 형질전환 초파리를 이용하여 구명하였다. 초파리 91-R과 91-C 계통은 공통된 조상으로부터 유래되었으며 91-R은 60년 이상 DDT에 노출되었지만 91-C는 어떠한 살충제에도 노출되지 않고 유지되어 왔다. 91-R 계통의 MDR49A 단백질에서 유래된 3개의 아미노산 돌연변이를 형질전환 초파리에 과발현 시켰을 때 carbofuran에 대해서 2.0~6.7배 그리고 permethrin에 대해서 2.5~10.5배의 교차저항성을 나타 낸 반면 다른 약제, abamectin, imidacloprid, methoxychlor, prothiofos에 대해서는 어떠한 교차저항성도 나타내지 않았다. 이상의 결과는 Mdr49A 유전자의 과발현과 더불어 3개의 아미노산 돌연변이는 두 개 약제, carbofuran과 permethrin에 대해 교차저항성 기능을 한다고 제시하고 있다

Worldwide, increasing numbers insecticide resistant insect is one of the main problem in agriculture not only in the field but also in the storage. The rusty grain beetle, Cryptolestes ferrugineus is one of the cosmopolitan insect that infests a wide range of stored cereals and related commodities. Until quite recently, phosphine (PH3) has been effective in controlling this species in worldwide including Korea. However, strongly resistant populations of RGB have been detected in Australia that could threaten market access of infested commodities. Resistant populations detected in Australia showed extremely high levels of resistance to phosphine, up to 1300 folds higher than that of susceptible strain. So here we tried to identify their phosphine resistance mechanism based on transcriptome analysis using RNaseq in adult stage. Over 10Gb were sequenced in each strains and some of specific P450 were over expressed in resistance strain.

The cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner) is a serious agricultural pest which has evolved resistance against many chemical classes of insecticides. This species has evolved resistance to the synthetic pyrethroids across its native range and is becoming a truly global pest, after establishing in Brazil and having been recently recorded in North America. A chimeric cytochrome P450 gene, CYP337B3, has been shown to detoxify to fenvalerate and cypermethrin. The CYP337B3 gene has now been detected in different populations around the world, and is even found in South America. This gene is likely to have arisen independently in different geographic locations, probably through selection on pre-existing diversity, and there is ongoing movement of these alleles around the world. The alleles found in Brazil are those most commonly found in Asia, suggesting a potential origin for the incursion into the Americas. This information should be taken into account when devising control strategies for this invasive pest, both in its native range and in the Americas

The common bed bug, Cimex lectularius L. (Hemiptera: Cimicidae), is an ectoparasitic pest that feeds on humans as well as other mammals. We investigate that point mutations on the voltage-sensitive sodium channel are associated with the resistance to pyrethroids. Two point mutations (V419L and L925I) in the voltage-sensitive sodium channel (VSSC) α-subunit gene have been identified in deltamethrin-resistant bed bugs. L925I, located the intracellular loop between IIS4 and IIS5, has been previously found in a highly pyrethroid-resistant populations of whitefly. V419L, located in the IS6 transmembrane segment, is a novel mutation. To establish a population-based genotyping method as a molecular resistance monitoring tool, a quantitative sequencing (QS) protocol was developed. Frequency prediction equations were generated from the plots by linear regression, and the signal ratios were shown to highly correlate with resistance allele frequencies (r2 > 0.993). In addition to QS, the filter contact vial bioassay (FCVB) method was established and used to determine the baseline susceptibility and resistance of bed bugs to pyrethroids. A pyrethroid-resistant strain showed > 9375- and 6990-fold resistance to deltamethrin and λ-cyhalothrin, respectively. Resistance allele frequencies in different bed bug populations predicted by QS correlated well with the FCVB results, confirming the roles of the two mutations in pyrethroid resistance. Taken together, employment of QS in conjunction with FCVB method should greatly facilitate the detection and monitoring of pyrethroid resistant bed bugs in the field.

The cotton aphid, Aphis gossypii (Glover), is one of the most serious pest in the cultivation of various vegetables. A highly imidacloprid-resistant field population (CA-L) was collected from cucumber at Gangwha island in 4th August 2011. Even though neonicotinoid insecticides especially imidacloprid were sprayed six times during June and July, aphid density was too high to be counted. IEF and 2DE analyses revealed that general esterase isozyme (pI. 5) in CA-L were dramatically overexpressed and more isozyme spots identified in CA-L compared to susceptible (CA-S) strain. To identify differentially expressed genes in CA-L, comparative transcriptome analyses based on GS-FLX were conducted with total RNA extracted from CA-L, which generated ca. 143 Mb reads. Previously reported, comparative transcriptome analyses performed in imidacloprid resistant (CA-IR) and CA-S. The comparative transcriptome analyses re-investigated after all data sets were combined together. As previously reported, seven ATP-binding cassette (ABC) transporter genes were newly identified in A. gossypii, among which only ABCC9 gene was highly expressed in CA-IR and L. These results suggested that ABCC subfamily associated with imidacloprid resistance in A. gossypii.

콘크리트 부재의 내진설계에 있어 강도와 더불어 변형 능력은 중요한 요소이다. 연결보는 전단 지배 부재임에도 항복 이후 소성 변형을 요구하는 부재인데 본 연구에서는 연결보의 변형 능력에 대한 실험을 통해 변형 모형을 제시하였다. 일반적인 배근 형태를 가진 철근 콘크리트 연결보를 대상으로 단조하중실험을 수행하였다. 경간-깊이비, 휨 철근비, 전단 철근비를 변수로 하여 연결보의 거동을 평가하였다. 전단 지배 부재인 연결보는 아치작용과 트러스 작용으로 전단력에 대해 저항하는데 실험 결과를 통해 전단력을 두 작용의 구분과 항복 강도 발현 이후 소성 변형에 따른 두 작용의 구성비 변화에 대해 분석하였다. 실험결과에 기초한 전단 철근과 휨 철근의 변형률 분포 모형을 이용하여 휨 철근의 응력 상태를 산정하였다. 휨 철근의 부착-미끄러짐에 의해 결정되는 균열폭을 고려하는 연결보의 변형 모형을 제시하였다. 항복 상태는 휨 철근의 항복 시점으로 정의하였고, 극한 상태는 변형 증가에 따른 스트럿의 압축 강도 저하에 의해 결정되었다. 이 변형 모형은 변위기초설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

배추좀나방의 deltamethrin에 대한 약제 저항성 기작을 알기 위하여 에스테라제의 활성과 조성을 분석하였다. 0.1의 deltamethrin으로 매 세대 선발하였을 때 선발세대의 진행에 따라 배추좀나방 4령충의 약제감수성은 줄었고 에스테라제 활성을 증가했다. Deltamethrin으로 선발된 또는 선발되지 않은 서로 다른 배추좀나방 집단들의 약제감수성과 에스테라제 활성간에 높은 상관을 보였으며 이들 요인들간에 상관계수는 0.9918(P=0.0082)로 정상관을 보였다. 전기영동(6% gel)의 결과 17개의 에스테라제 밴드가 분리되었다. Deltamethrin에 대해 선발된 집단들은 비선발 집단에 비해 적은 숫자의 에스테라제 밴드를 보여주었다. 그러나 4개 밴드(E3, E4, E11, E12)는 deltamethrin 선발집단에서만 나타난 밴드였다.

에 의한 살충제 저항성 사험결과 지역에 따라 pirimicarb가 49~830배 phosphamidon이 31~536배, demeton S-methyl이 5~204배의 약제 저항성이 확인됨으로서 사과에 조팝나무진딧물이 포장에서 방제결과가 없는 난방제해충이 되었음을 알 수 있다. 이와 같이 약제에 따라, 지역에 따라 저항성차가 크게 나타나는 원인을 공시충을 채집한 과수원의 살충제 산포상황을 조사한 결과 저항성이 가장 높았던 예산과 이천-1의 개체군을 채집한 과수원에서는 살충제를 4회 이상산포하였고, 저항성이 가장 낮았던 개체별 esterase 활성을 활성지수별로 분포비율을 비교한 결과 활성지수가 원주는 낮은 곳에, 이천-1과 예산은 높은 곳에 집중적으로 분포하였으며, 효소의 활성지수로써 저항성도를 계산한 결과 원주는 44.5, 이천-1과 예산은 92.0이었고 기타의 개체군들은 약제산포회수가 적어 이 사이에 모두 분포하였음을 알 수 있어 포장에서 약제산포회수가 많을수록 효소의 활성이 높게 나타났고 저항성비도 높았다. 이들중 광주(조팝나무)를 S크론, 과천(사과)을 R크론으로 하여 AChE의 조해제에 대한 감수성을 조사한 결과 pirimicarb는 299.2배, phosphamidon은 186배나 저하되었다. 이로써 약제저항성이 높았던 크론에서 에스테라제의 활성이 높았고, AChE의 감수성이 저하되는 것으로 보아 조팝나무진딧물의 약제저항성기작에는 적오도 두가지 이상의 요인이 작용하고 있음이 확인되었다.

본시험(本試驗)은 우리나라에서 수도(水稻)에 큰 피해(被害)를 주는 벼멸구(Nilaparvata lugens )에 대(對)한 수도품종(水稻品種)의 저항성반응(抵抗性反應), 항충성(抗蟲性), 화학적성분(化學的成分), 효소(酵素)의 작용(作用)및 벼멸구의 선호성등(選好性等)을 분석(分析)하여 벼멸구에 대(對)한 수도품종(水稻品種)의 저항성기작(抵抗性機作)을 밝히고자 실시(實施)하였으며 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1 유묘(幼苗)의 저항성반응(抵抗性反應)에서 청청(靑靑)벼, 가야(伽倻)벼, 한강(漢江)찰벼, 삼강(三剛)벼, IR-36는 저항성(抵抗性), 남풍(南豊)벼, 영풍(永豊)벼는 중도저항성(中度抵抗性), 진흥(振興), 상풍(常豊)벼, 추청(秋晴)벼는 감수성(感受性)이었다. 2 선호성중(選好性中) 식이선호성(食餌選好性)은 감수성품종(感受性品種)에서 높았고, 저항성(抵抗性)과 중도저항성품종(中度抵抗性品種)에서 낮았다. 이상(以上)과같은 식이선호성(食餌選好性)은 충접종(蟲接種) 72시간이내(時間以內)에 검정(檢定)하여야 한다. 산란선호성(産卵選好性)은 감수성품종(感受性品種)에서 높았고, 저항성(抵抗性)과 중도저항성(中度抵抗性)에서는 낮았으나 이와같은 산란선호성(産卵選好性)은 감수성대조품종(感受性對照品種)과 공시품종(供試品種)을 각(各) 1본(本)씩 짝지어 충(蟲)을 접종(接種)하고 조사(調査)해야 진정(眞正)한 구별(區別)이 된다. 3. 항충성(抗蟲性)에서 감로배설량(甘露排泄量)은 저항성품종(抵抗性品種)에서보다 감수성품종(感受性品種)에서 현저(顯著)히 많았다. 벼멸구의 Amylase 활성(活性)은 저항성(抵抗性)에서보다 감수성품종(感受性品種)에서 높았으며 접종시간(接種時間)의 경과(經過)에 따라 감수성품종(感受性品種)에서 그 변화(變化)가 컸다. 암컷성충(成蟲)의 체중(體重)은 수컷보다 무거웠으며 감수성(感受性)에서 사육(飼育)된 성충(成蟲)의 자웅평균체중(雌雄平均體重)은 저항성품종(抵抗性品種)에서 사육(飼育)된 것보다 무거웠다. 차세대(次世代)의 밀도증식(密度增植)은 감수성(感受性)에서보다 저항성품종(抵抗性品種)에서 현저(顯著)히 낮았다. 4. 수도품종(水稻品種)의 화학적조성성분중(化學的組成成分中) , CaO, MgO, Hemicellulose, 엽록소(葉綠素)는 감수성(感受性)에서보다 저항성(抵抗性)에서 함량(含量)이 높았고, Acid detergent fiber, Lignin, Cellulose 는 감수성(感受性)에서 높았다. Esterase isozyme의 영동대(泳動帶)에 있어서 Est 는 IR-36을 제외(除外)한 저하성(抵抗性)과 중도저항성품종(中度抵抗性品種)에서, Est 는 IR-36에서만 검출(檢出)되었다. 이상(以上)의 결과(結果)로보아 벼멸구의 Amylase 활성정도(活性程度)와 수도(水稻)의 Estrase isozyme의 전기영동(電氣泳動)은 품종저항성(品種抵抗성)을 판정(判定)하는 새로운 방법(方法)으로 이용(利用)할 수 있을 것으로 생각한다.