현재 국내 곤충 시장이 약 5천억 규모로 성장하면서 곤충 산업의 발전 잠재력이 큰 미래 산업으로 부각되고 있으며, 사료용, 약용, 식용, 학습애완용 등으로 그 영역을 넓혀 가고 있다. 곤충산업은 천적, 화분매개, 환경정화, 학습・애완, 식・약용 등 5가지를 기준으로 분류하고 있다. 그리고 현재 한국식품의약품안전처에서 인정한 식용곤충으로는 벼메뚜기, 누에 번데기, 누에 백강잠, 갈색거저리, 흰점박이꽃무 지, 쌍별귀뚜라미, 장수풍뎅이의 7가지 종이 있다. 2018년 들어 곤충 사육농가는 2,000개 농가를 넘어가며, 대다수가 흰점박이꽃무지 사육농가로 800개에서 점점 확대되고 있는 실정이다. 식용곤충을 이용한 건강식품이 다양한 형태로 국내 시장에 빠르게 확산된다면 국외로 수출도 가능할 것으로 전망된다. 학습・애완곤충의 국내 시장은 포화상태로 보이는 반면 식・약용과 사료용 분야에서는 곤충을 요리, 의약품, 사료 등의 다방면의 활용이 되고 있다. 이러한 활용으로 인해 지속적인 소비가 전망된다면 원재료의 원활한 수급을 위한 곤충사육 기반도 증가할 것으로 전망된다.
S2: Pest maagement strategies in food industry (Reduction plan of insect foreign materials in food)
이산화염소(ClO2)는 높은 산화력으로 여러 미생물의 소독제로 널리 사용되어 왔다. 최근 훈증처리가 가능한 제형으로 개발되면서 이산화염소의 해충 방제 적용 가능성이 제기되었고, 실제로 의학 및 저곡해충에 대한 살충력이 입증되었다. 그러나 기존의 살충제와 다른 형태의 화학 구조를 지닌 이산화염소에 대한 살충기작은 알려진 바가 없었다. 이산화염소에 대한 노출은 곤충으로 하여금 산화적 스트레스를 유발하였다. 이는 항산화효소의 발현이 증가로 이어졌으며, 여기에 항산화제를 처리할 경우 이산화염소의 살충력을 크게 둔감시켰다. 실제로 이산화염소에 노출된 곤충은 체내 활성산소량이 크게 증가하였다. 후속 연구는 곤충 체내로 들어간 이산화염소가 활성산소를 증가시키고 다양한 분자종말점을 변형시켜 신경, 면역, 행동 및 발육 생리를 교란한다는 살충기작 모델을 제시하게 되었다.
S3: Diversity and Reality of Insect Industry in Korea
최근 미래 대체식품으로 곤충을 이용한 식품들이 떠오르고 있는 실정이다. 그중 갈색거저리와 흰점박이꽃무지가 식용곤충으로써 많은 농가에서 사육하고 있다. 식용곤충이 뜨는 가장 큰 이유는 영양소가 풍부하여 기존 주류의 대체식품이 된다는 점이다. 또한 환경적인 면에서는 소나 돼지를 키울 때보다 적은 양의 온실가스를 배출하고 암모니아 배출량 또한 기본의 가축보다 훨씬 더 적다고 한다. 이러한 정보를 기초로 하여 곤충산업의 시작을 준비하던 중 경상북도 농민사관학교 곤충과정 교육을 통해 곤충산업에 대한 미래 전망의 확신을 가지고, 약 5년 전 갈색거저리 사육을 위한 기반을 조성하여 고소애 생산 및 관련 상품을 개발하고 있으며, 최근 곤충유통사업단을 발족하여 더 큰 곤충 산업의 미래를 위해 노력하고 있다. 곤충산업의 시작에서 현재까지 수행해 온 여러 내용과 문제점 앞으로 나아가야 할 내용들을 소개하고자 한다.
태양농장은 1982년 누에고치 농사로 시작된 대한민국 대표 곤충산업 선도 기업 중 하나로서 경상북도 영덕에 소재하고 있다. 태양농장에 대한 개략적인 소개, 온라인 마케팅 현황, 농장 내 사육공정의 소개 및 부가가치 창출방안을 소개 하고자 한다. 동충하초 재배 과정의 초기 먹이 수급 및 누에사육 과정, 접종, 건조, 동충하초 재배 및 수확과정을 제시한다. 우리 농업의 전망과 성공 노하우, 수요창출기법 양잠 산업의 전망 등을 제시한다.
6차 산업은 1차의 농림수산업, 2차의 제조, 가공업, 3차의 서비스업을 복합한 산업으로 농가차원에서의 단순생산을 벗어나 제품을 생산하여 가공하고 이를 이용해 서비스업으로 확대시켜 고부가가치를 얻는 복합산업의 형태이다. 곤충을 연계 사업과 연결하여 고부가가치 사업을 진행하고 있으며, 본 발표에서는 동애등에를 이용한 음식물쓰레기의 분해 뿐만 아니라 동애등에 유충을 청계닭 사료로 이용하여 생산된 다양한 부산물들을 고부가가치의 상품으로 변경하여 그와 관련된 부분들을 소개하고자 한다. 그와 관련된 다양한 사육 운영 방안들을 제시하고자 한다.
국내 곤충산업의 1900년대부터 본격적으로 학습・애완 곤충산업 부분을 필두로 하여 서서히 기반을 다져오다가 2000년대 이르러 정부의 친환경육성정책에 힘입어 천적산업 부문이 급격하게 성장하기 시작하였다. 최근 들어 식・약용 곤충산업까지 그 범위를 점차 확대하고 있는 실정이다. 게다가 2017년 “곤충산업의 육성 및 지원에 관한 법률”까지 제정되어 정부의 정책적인 지원 하에 새로운 신사업 부분으로 발전을 도모하고 있다. 그러나 비교적 짧은 산업화 역사와 기존 시장에서는 생소한 생물소재를 대상으로 하는 사업의 특성상 소비 시장의 동반성장이 제대로 이루어지지 않아 산업화에 있어서 적지 않은 애로사항이 있는 실정이다. 곤충산업 부분은 정부가 정책적으로 지원하는 차세대 사업이고 현재 세계적인 사업화의 흐름상 앞으로 반드시 발전시켜야 하는 산업부분임은 틀림없는 사실이어서 차후 경쟁력 있는 산업부문으로서의 역할을 위해서 보다 실효성 있는 정책과 더불어 시장 지배적 상품 경쟁력 확보를 위한 노력을 경주해야 할 것이다.
여주곤충박물관은 곤충학자가 꿈인 아들(김건우)을 위해 시작되었다. 박물관 운영을 시작한 이후 곤충 산업이 쉽지 않은 사업인 것을 인지하였고 국내 곤충관련 시설들을 벤치마킹도 해보았지만 그리 희망적이지 않았다. 하지만 박물관을 시작한 동기인 ‘아들’의 성장과정을 통해 곤충을 좋아하는 아이들의 특성을 이해하고 아이들의 요구가 무엇인지를 누구보다 잘 이해할 수가 있었고 이를 박물관 환경을 만들어 가는데 적용을 하면서 여주곤충박물관은 매년 지속적인 성장을 하고 있다. 지금도 곤충을 활용한 상업적이고 전시적이지 않은, 서로 교감하고 공유하는 프로그램 운영을 통해 정서안정과 진로의 방향성 제시를 함으로써 진정한 교육의 장으로 이끌어가는 것이 여주곤충박 물관의 목표다. 이를 통해 계속 성장할 것이고 앞으로도 무한한 가능성을 제시할 것이다. 이러한 여주곤충박물관 운영 형태를 통해 곤충 산업에 길잡이가 되길 희망한다.
현재 곤충시장에서 식용곤충 및 사료용 곤충의 경우 원물가격이 비싸고 품질에서도 안정화가 필요한 시점이다. 아울러 생산량이 수요에 미치지 못하고 있다는 문제점 등도 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해서는 사육 자동화시스템 적용이 필요한 실정으로, 사육 자동화시스템을 적용하면 생산성의 향상되고, 노동력이 절감, 노동의 강도가 감소하며, 또한 균등한 품질의 사육으로 제품의 신뢰를 확보할 수 있어 판매 전략에 도움이 된다. 저비용 대량사육으로 가격 경쟁력이 확보되어 대체로 30~40%정도의 향상을 기대할 수 있다고 하며, 곤충산업에서 자동화시스 템의 도입은 시기상조로 볼 수도 있으나 장기적인 안목에서 본다면 반드시 실현되고 발전시켜야 할 시스템이다. 본 발표에서는 곤충산업에서 사용될 수 있는 자동화 방안에 대해 간략하게 소개하고자 한다.
S4: Insect physiology and its application for pest control
Reproduction is essential for the survival of a species and is under the close coordination of the central nerve system (CNS). In Drosophila melanogaster, juvenile hormones (JHs) from the corpora allatum(CA) are essential for egg-production because they promote vitellogenesis and enhance ecdysteroid biosynthesis. JH biosynthesis is under the control of neuropeptides, such as Drosophila insulin-like peptide (dilp) and allatostatin C (AstC). However, how these neuropeptide pathways coordinate JH production remain elusive. Here, we report a small number of neurons in the brain and ventral nerve cord (VNC) neurons that produce a neuropeptide AstC regulate egg-production negatively. The brain neurons seem to act indirectly by inhibiting secretion of dilp that up-regulates JH production, whereas the VNC neurons seem to release AstC into the hemolymph to suppress the CA activity directly. On the CA, the AstC actions appear mediated by two G-protein coupled receptors, AstC-R1 and AstC-R2. We will discuss our recent efforts to identify agonists for either receptor, which will be potential leads for insect reproduction regulators.
To accommodate growth, insects must periodically replace their chitin/protein-rich cuticles in a process called “molting or ecdysis”. During each molt cycle, a new cuticle is deposited simultaneously with degradation of the chitinous procuticle of the old one by molting fluid enzymes including epidermal chitinases. Here, we demonstrated a novel role for an endochitinase, TcCHT7, from the red flour beetle, Tribolium castaneum, belonging to a subfamily (Group III) that contain two catalytic domains, in organizing chitin in the newly forming cuticle rather than in degrading chitin present in the prior one. The conservation of CHT7-like proteins among many insect and other arthropod species indicates a critical role for the Group III class of chitinases in the higher ordered organization of chitin fibers for development of the structural integrity of many invertebrate exoskeletons.
Eggs from the mosquito genus Aedes exhibit high desiccation resistance that likely facilitate spreading some of them as a vector of human disease throughout the world. However, molecular mechanism underlying the embryonic resistant to desiccation has not well understood. In this study, we performed functional study of two ovary-specific yellow genes, AalY-g and AalY-g2, in the Asian tiger mosquito, Aedes albopictus. The eggs obtained from AalY-g or AalY-g2 RNAi females showed poor desiccation resistance. TEM analysis revealed that, unlike that seen in the dsEGFP-control eggs, no high electron-dense outer-endochorion was evident in the eggs from AalY-g- or AalY-g2-deficient females. These results suggest that both yellow genes at least play roles in the chorion formation, which appears to be critical for integrity and desiccation resistance in Ae. albopictus eggs.
During insect development from embryo to adult, airway clearance in tracheal system occurs episodically each time the molt is completed by performance of the ecdysis sequence. We found that the neuropeptide Kinin is required for normal respiratory fluid clearance or “tracheal air-filling” in fruit fly Drosophila larvae. Disruption of Kinin signaling leads to defective air-filling during all larval stages. Targeted Kinin receptor silencing in tracheal epithelial cells also shows tracheal air-filling defect. On the other hand, promotion of Kinin signaling in vivo through peptide injection or Kinin neuron activation induces premature tracheal collapse and air-filling. Moreover, direct exposure of epithelial cells in vitro to Kinin leads to calcium mobilization in tracheal epithelial cells. Our findings strongly implicate the neuropeptide Kinin as an important regulator of airway clearance via intracellular calcium mobilization in tracheal epithelial cells of fruit fly Drosophila.
The bean bug is one of major hemipteran pests against the soybean, Glycine max in Korea. Gene expression regulation technologies such as RNA interference and gene editing have emerged as a next generation pest control strategy in agriculture. To search genes effective to feeding inhibition with exogenous dsRNA, a total of 26,761 transcripts were obtained from salivary glands of the bean bug and several target gene candidates such as GPCR, OBP, and CSP were profiled in this study. On the other hand, 1st instar nymphs of the bean bug after hatching were highly attracted to water and absorbed about 701.5 ± 137.72 ㎍/individual/day, suggesting that it could be a practical way for RNA interference by feeding exogenous dsRNA dissolved in water. These preliminary results are expected to be helpful to investigate novel pest control strategy of R. pedestris in the future.
Double-stranded RNA (dsRNA) has been applied to control insect pests due to its induction of RNA interference (RNAi) of a specific target gene expression. Bacterial expression and formulation of dsRNA led to minimizing dsRNA degradation. In our studies overexpression of dsRNA specific to chymotrypsin, essential protease for the survival of the beet armyworm, Sopodoptera exigua, (SeCHY2) in Escherichia coli HT115 (DE3), was toxic to larvae after oral administration. In the other view, silencing of the transformer2 (tra-2) gene that seems to performance as the genetic modification generate female development in several dipteran species including the striped fruit fly, Baetrocera scutellata can used to development for male-only release technique to control of this pest.
Symposium Ⅱ S5: Diversity and higher-level classification of beetles (Coleoptera)
Carabidae is one of the largest family in Coleoptera, approximately as a 90% of Adephaga. Up to now, 40,000 species of 33 subfamilies are known worldwide. Therefore, they have been adapting to a variety of environments. This family belong to the superfamily Caraboidea of suborder Adephaga. Among them, family Trachypachidae is very similar to family Carabidae and family Rysodidae sometimes has been treated as a subfamily of this. In addition, from the past to the present, the classification of family Carabidae has been complicated in the states of higher taxa by authors etc. Recently, the taxonomic studies upgraded according the advanced natural science, genetic or phylogenetic methods and development of new methods etc. Nevertheless, their classification is still mainly based on the external morphology and the genital characters. Multiple application of these classification methods, including genetic analysis, endophallus inflation and microscopic observation etc., are being help to solve the taxonomic problems of family Carabidae.
반날개과는 기록된 모든 생물분류군 가장 큰 과로 전 세계 3,870속 63,137종이 기록되어 있다. 이들은 바닷속과 남극 대륙을 제외한 모든 대륙과 서식처에서 발견이 되며, 다양한 종 수 만큼이나 다양한 서식환경과 먹이를 가진다. 한국산 반날개는 1886년 Kolbe에 의해 처음으로 곳체반날개(Paederus gottschei)가 세상에 알려졌으며, 일제 강점기를 거치며 20여 종이 더 알려졌다. 그 후 1990년까지는 단편적인 기록 외에 별다른 분류학적 진전은 없었다. 1990년도에 들어서야 국내에 반날개를 전문으로 하는 연구자들이 양성되어 이때부터 체계적인 전문가의 양성과 종발굴이 이루어졌다. 하지만 여전히 반날개과는 국립생물자원관에서 지정한 제1순위 미개척분류군이며, 그 잠재적 다양성을 고려한다면 더 많은 연구자의 양성이 필요한 실정이다. 그 중 개미사돈아과, 이끼벌레아과 등 여전히 연구성과나 인력양성이 매우 미흡한 분류군들이 존재한다. 이번 발표로 이러한 한국산 반날개의 분류사와 현재 연구상황 및 앞으로 방향에 대해 논해보고자 한다.
Elateroidea is a large taxonomic group with ~24,000 described species and interesting from the evolutionary point of view because of bioluminescence, neoteny and mimicry present in distantly related lineages. In the currently established higher-classification of Elateroidea, many lineages were transferred from three different superfamilies, Artematopoidea, Elateroidea and Cantharoidea, by both morphology- and/or molecular-based phylogenetic studies. We herein review on the phylogenetic history of Elateroidea and also prospect to construct of its robust phylogenetic hypothesis among Elateroid lineages.
풍뎅이상과(Superfamily Scarabaeoidea) 곤충은 딱정벌레목 중 큰 범주를 차지하는 cosmopolitan 그룹으로, 전 세계에 약 3만종 이상이 분포한다. 성충은 더듬이 끝이 납작해져 겹쳐진 모양을 하고 있는 특징 외에 땅을 파기에 적합한 큰 기절과 발달한 전경절의 외치, 미절판으로 변형된 8번째 등쪽 배마디와 4개의 말피기관을 가지며, 유충은 몸체가 C자 모양으로 굽은 형태로 전형적인 굼벵이로 불린다. 풍뎅이류는 과수 및 농업해충의 역할을 하는 식식성 곤충이거나 배설물이나 사체의 분해자 역할을 하는 분식성 곤충이 대부분이며, 일부는 식용 및 기능성 물질 활용종으로 주목받고 있는 등 생태적․기능적으로 중요한 곤충군이다. 분류학적 연구에 있어 풍뎅이상과 곤충은 단계통을 이룬다는 여러 증거가 있지만, 자매그룹에 대한 논란은 여전하다. 풍뎅이상과 내 여러 아과들의 관계 구명을 위해 몇몇 학자들이 형태적․분자적 연구를 수행해 왔고 일부 정리된 의견을 제시하고 있으나, 편의에 따라 조금씩 다른 분류체계를 따르고 있는 경우가 있다. 본 기회를 통해 풍뎅이류의 상위분류에 대한 동향을 소개하고, 한국산 풍뎅이류의 현 분류체계에 대한 개선방안을 고찰하고자 한다.
Cerambycidae, a family of Coleoptera (Insecta: Chrysomeloidea), include approximately 33,000 species from the world and 357 species are recorded from the Korean peninsula. The members of this family are regarded as insect pests because they bore inside of host plants, otherwise, some lepturine species are pollinators of flowering plants. In Korea National Arboretum (Korea Forest Service), we are carrying out investigation of cerambycids biodiversity in Korea and neighboring countries. As results, we present some results of studies on host plants of Korean Cerambycidae and further study plans in a new project, "interactions between phytophagous insects and plants including microorganisms" in Korea National Arboretum.
최근의 Catalogue of Life에 따르면 현재 바구미상과(Curculionoidea)에 속하는 과의 종류는 Anthribidae, Attelabidae, Belidae, Brachyceridae, Brentidae, Caridae, Curculionidae., Dryophthoridae, †Eobelidae, Eurhynchidae, Ithyceridae, Nemonychidae, †Obrieniidae, †Ulyanidae 둥 14개이다(†화석분류군). 오랫동안 별개의 과로 다루어져왔던 Scolytinae아과 와 Platypodinae아과가 Curculionidae과에 포함되어 있으며, 벼물바구미(Lissorhptrus oryzophillus Kuschel) 등이 포함되어 있는 Erirhinidae과의 종들은 Brachyceridae에 포함되었다. Attelabidae과에 Rhynchitinae아과가 다시 포함되었고, Brentidae과에 Apioninae아과 및 Nanophynae아과들이 포함되었다. Bright (2014)는 Scolytinae아과와 Platypodinae아과의 독특한 형질을 바탕으로 이들이 별개의 과로 다루어져야 함을 제안하였으나, 계통분석을 포함하는 다양한 연구 결과들은 이들이 Curculionidae과에 포함되는 것을 뒷받침하고 있으며, 바구미상과 내의 분류단위 변화를 최소화하여 분류체계의 안정성에 기여할 것으로 보인다.