한국응용곤충학회에서 과분한 송정곤충학상을 주신 것에 대하여 진심으로 감사의 뜻을 표합니다. 부족한 제가 곤충학자로서 이 자리에 서 있으니 음으로 양으로 지도해 주신 분들이 생각납니다. 충북대학교 김정화 명예교수님, 대학원 지도교수이신 서울대학교 (故)최승윤 교수님, 박사 논문을 지도해 주신 일본 Kyoto Univ., Shozo Takahashi 교수님, 대학원 때 처음 투고한 논문을 수 회 교정 지도해주신 안동대학교 이영인 명예교수님, 한국화학연구원 연구원 재직시절, 연구자의 길을 몸소 보여주시고 지도주시면서 유학의 길을 인도해주신 서울대학교 안용준 교수님께 감사를 드립니다. 수상에 대한 감사 인사로 저의 연구실에서 최근에 연구하고 있는 두 가지 주제를 소개하고자 합니다. 첫째, “목화진딧물의 지역간 약제 저항성 모니터링을 통한 저항성 발달여부의 분석과 작용기작에 대한 연구”로서 이 연구는 저항성 대체 약제 선발과 저항성발달을 억제시키는 프로그램을 개발하는데 중점을 두고 있습니다. 둘째, “농산물 수출입시 반드시 제거되어야 할 해충에 대한 방제체계에 대한 연구”로서 수출 화훼 대상해충에 대하여 전자빔 조사(照射) 후 살충에 대한 가이드라인을 제시하며 실제 수출시 화훼박스 내에서의 전자빔 영향에 대해서도 조사 중에 있습니다. 앞으로도 계속 연구에 정진하여 우리나라의 농업분야에 도움이 될 수 있도록 노력하겠습니다.

Fatty acid-amino acid conjugates (FACs), first identified from beet armyworm Spodoptera exigua larvae (Alborn et al., 1997), have been found in noctuid as well as sphingid caterpillar oral secretions and especially volicitin [N-(17-hydroxylinolenoyl)- L-glutamine, 17OH-volicitn] and its biochemical precursor, N-linolenoyl- L-glutamine, are known elicitors of induced volatile emissions in corn plants. We conducted FAC screening of 29 lepidopteran species and found FACs in 19 of these species (Yoshinaga & Mori et al., 2010). Thus, FACs are quite commonly synthesized through a broad range of lepidopteran caterpillars. From an evolutionary perspective, it is presumed that volicitin and the other FACs, although consequently unfavorable to the insect in the plant-herbivore interactions, are produced because they are essential part of the primary metabolism of the insects. In this context, we suggested that FACs in Spodoptera litura play an active role in nitrogen assimilation by regulating the amount of glutamine in the larval midgut (Yoshinaga & Mori et al., 2008). The benefits of the physiological function of FACs for the herbivores need to outweigh the costs caused by induction of plant defense

Fungi are characterized by eukaryotic microorganisms, growth with hyphal or yeast form, cell wall containing chitin, and both sexual and asexual reproduction. Many of fungi are associated with insects through the two ways: good or bad things. Good thing may include insect vector for fungal propagation and bad thing include entomophagous fungi to stink bug. Many specific examples of coevolution between fungi and insects have been recorded. Fungi provide the nutrients to insects while insects may vector them. Bark beetles are known as fungal vector as they bore through the tree bark to lay their eggs. Good example is the blue stain fungus Ophiostoma novo-ulmi causing the Dutch Elm disease, which is spread by Elm bark beetles (Scolytus spp.). Several bark beetles associated with coniferous forests also vector pathogenic fungi and decay fungi as well. In case study of the mountain pine beetle (MPB, Dendroctonus ponderosae Hopkins) that is a serious threat for mature lodgepole, we showed diversity of fungi associated on their body surface. Based on cultural morphology and sequence analysis of the internal transcribed spacer (ITS) and large subunit ribosomal DNA (LSU rDNA) region, 7 ascomycetes and 2 basidiomycetes were detected on the body surface. 14 ascomycetes and 1 basidiomycetes were represented in the ITS　clone libraries.　Recently NGS based Amplicon pyrosequencing discovered that much higher fungal diversity (191 OTU with 97% similarity) from MBP exterior.

식식성 노린재류는 구침을 농작물의 꼬투리, 종실 및 과실에 직접 찔러서 즙액을 흡즙하므로 이로 인한 경제적 손실이 매우 큰 것으로 평가되고 있다. 국내에서 노린재류에 의한 농작물 (두과작물, 과수작물 등)의 수량감소 및 품질저하 문제가 본격적으로 제기되기 시작한 것은 2000년 이후부터로, 이는 산림 및 농업생태계의 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 분석하고 있다. 노린재류의 밀도 관리방법은 약제살포와 대량포획의 2가지를 들 수 있다. 노린재류는 약제감수성이 높아 약제살포에 의한 방제효과가 높지만, 봄철부터 늦가을까지 지속적으로 발생하며, 살포된 약제의 방제효과도 짧아 주기적으로 살포하여야 한다. 노린재류가 방출하는 집합페로몬은 암컷과 수컷성충 및 약충까지 유인하므로 월동한 노린재류가 깨어나는 시기와 농작물 재배포장으로 노린재류가 비래하는 시기에 집합페로몬을 트랩에 주입하여 대량으로 포획하면 노린재류의 밀도를 효과적으로 제어할 수 있어, 최근 유인제를 이용하여 노린재류의 유인효과를 증진하기 위한 연구가 강화되고 있다. 노린재류는 비행 및 이동능력, 유인등(파장)에 대한 반응이 다양하여 통발트랩, 펀넬트랩, M/S콘트랩, 델타트랩, 피라미드트랩 등 다양한 종류의 트랩이 사용되고 있다. 하지만 트랩의 형태 및 작동에 따라 horizontal, vertical 및 electric 트랩으로 대별할 수 있다. 트랩에 의한 노린재류의 유인효과는 트랩의 형태와 재질, 유인제의 종류와 함량, 이종유인물의 조합, 설치방법 및 시기 등에 따라 영향을 받는다. 최근에는 BT, GT 및 IT기술을 융합한 첨단트랩의 개발로 무인모니터링 시스템 구축에 의한 정밀/생력관리 기술개발을 추진하고 있다. 특히 1개의 트랩으로 다양한 노린재류를 대량으로 포획하기 위한 범용트랩의 개발을 위해 트랩형태와 재질, 유인제 및 유인물의 최적조합 탐색, LED 파장 및 IT 등 첨단기술의 최적화 구현을 위한 트랩개발 노력을 강화하고 있다.

국내 노린재류의 경우 톱다리개미허리노린재의 트랩과 집합페로몬이 개발되어 현재까지 유일하게 시판되고 있다. 톱다리개미허리노린재는 콩의 주요 해충이나 콩류와 과수원에서 사용이 되고 있다. 2005년 톱다리개미허리노린재 트랩은 3,999개 집합페로몬 루어는 10,289개 판매를 시작으로 매년 꾸준히 증가하여 2012년에는 트랩 61,598개 집합페로몬 루어 173,860개가 판매되었다. 최초 트랩 개발은 통발트랩을 기초로 하여 만들어 졌으며 현재까지 기초형태에 편리성을 추가한 형태를 유지하고 있다. 페로몬의 경우 (E)-2-hexenyl(Z)-3-hexnenoate (EZ), (E)-2-hexenyl(E)-3-hexnenoate (EE), Tetradecyl isobutyrate (MI) 등 3가지 성분을 배합하여 제조를 하였으나 2010년부터는 Octadecyl isobutyrate (Oi) 를 첨가하여 4가지 성분으로 배합하여 제조 시판하고 있다. 과수에는 톱다리개미허리노린재 보다 갈색날개노린재, 썩덩나무노린재 등이 더 문제해충으로 판명되었다. 2008년 갈색날개노린재 집합페로몬 (E,E,Z)-2,4,6-decatrienoate를 개발하였으나, 담체와 트랩의 개발이 지연되어 상품화되지 못하였다. 2012년 개선된 집합페로몬 제조방법과 담체 그리고 트랩이 개발되어 성능시험에서 좋은 결과를 보였고, 2013년 추가 시험 후 상품화를 계획하고 있다.

톱다리개미허리노린재(Riptortus pedestris)는 콩을 비롯하여 단감, 사과 등의 과수에도 피해를 주는 주요 해충이다. 톱다리개미허리노린재의 방제를 위해 페로몬을 이용한 유인 트랩-통발트랩이 사용되고 있다. 통발트랩의 경우 좋은 유인-포획률을 보이지만, 페로몬에 유인된 톱다리개미허리노린재가 트랩안에 들어가기 까지 시간이 걸리고, 일부는 트랩 안으로 들어가지 않는 단점이 있다. 이에 이러한 단점을 극복하고 포획 효율을 높이기 위해, 새로운 형태의 트랩-피라밋 트랩과 윙트랩(대칭트랩)을 개발하여 그 효율을 확인하였다. 단감원에서의 3주간 포획실험 결과, 기존의 통발트랩보다 피라밋 트랩은 6배, 윙트랩(대칭트랩)은 28배 이상의 톱다리개미허리노린재가 포획되었다. 이에 본 발표에서는 높은 포획 효율을 보인 피라밋 트랩과 윙트랩(대칭트랩)의 소개 및 이용법에 관하여 고찰하고자 한다.

톱다리개미허리노린재 [Riptortus pedestris (Thunberg)]는 콩에서 가장 중요한 해충이나 약제처리에 의한 방제 효과를 얻기가 쉽지 않아 이를 보완하거나 대체할 방제 수단의 모색이 필요한 실정이다. 톱다리개미허리노린재의 경우 집합페로몬 성분이 규명되어 있고, 미끼 및 트랩이 국내에서 상용화되어 있어 이를 사용하여 발생 모니터링 및 대량 포획 수단으로 사용되고 있다. 여러 연구자들이 톱다리개미허리노린재 집합페로몬 트랩을 이용하여 콩의 피해를 경감시키기 위한 몇가지 연구들을 수행하였으나 아직까지 실용적으로 주목할 만한 결과를 얻지는 못하고 있다. 본 발표에서는 지난 4년간 수행되었던 톱다리개미허리노린재 월동처, 연중 생활사, 시기적 공간분포 변동, 야생기주의 역할 등의 생태적 정보와 상용 집합페로몬의 작용거리, 농가 포장에서 트랩 할당 면적 당 피해 경감 정도 등의 결과들을 종합적으로 검토하고자 하였으며, 이들 결과들을 기반으로 집합페로몬 트랩을 이용하여 광역지역 기반 톱다리개미허리노린재 밀도 관리 전략을 제안하고자 한다.

톱다리개미허리노린재 페로몬은 수컷이 먹이를 발견했을 때 동종의 암수 성충 및 약충을 유인하기 위해 분비하는 것으로 알려져 있다. 따라서 페로몬 트랩에 유인된 수컷이 집합페로몬을 계속 분비하도록 먹이를 제공하였을 때 트랩의 유인 효율성에 대해 조사했다. 콩포장과 대학캠퍼스에서 수반트랩과 피쉬트랩을 사용하여 집합페로몬 트랩에 대한 먹이첨가의 효과 시험 결과, 수반트랩의 경우 페로몬+먹이 트랩이 페로몬 단독 트랩보다 성충에 대한 유인력이 높았다. 반면, 피쉬트랩에서도 페로몬+먹이 트랩이 암수성충과 약충에 대한 유인력 증가경향이 있었지만 통계적 차이가 없었다. 따라서 페로몬 트랩에 먹이를 첨가하는 것은 트랩의 유인력을 증가시킬 것으로 판단되지만 트랩형태에 따른 유인력 차이가 또 다른 과제로 남았다. 단감원의 주요 노린재류 해충은 톱다리개미허리노린재를 포함해 갈색날개노린재, 썩덩나무노린재 3종이다. 썩덩나무노린재는 갈색날개노린재의 페로몬에 같이 유인이 되는데, 이 점에 착안해 톱다리개미허리노린재와 갈색날개노린재 페로몬을 혼합해 하나의 루어로 만들어 상기의 3종 노린재에 대한 유인력을 시험했다. 두 종의 페로몬을 혼합하여도 3종 노린재에 대한 유인력은 단독 페로몬 트랩과 비교하였을 때 감소하지 않았으며, 혼합 페로몬 성분을 GC로 분석하였을 때 성분 변화도 없었으므로 혼합페로몬을 앞으로 사용하는데 문제가 없을 것으로 판단된다.

Riptortus pedestris (F.) inflict losses on a wide range of crop plants. Biological control is an alternative approach to reduce the bean bug population. Scelionid Gryon japonicum (Ashmead) and Encyrtid Ooencyrtus nezarae Ishii are the major egg parasitoids of R. pedestris. The aggregation pheromone of R. pedestris serves as a kairomone to its egg parasitoids. A new tool was developed using aggregation pheromone in a trap which attracts both con-specific bugs and the parasitoids. Non viable host eggs were added with the trap so as to provide resource for the attracted parastioids to multiply. Several studies were conducted to develop this new tool for trapping of the bugs and enhancing parasitism simultaneously. Aggregation pheromone trap added with host eggs was found to increase temporal parasitism in field by 44% compared to the parasitism without host eggs. Higher parasitism (up to 91%) was found in the sites where aggregation pheromone trap added with host eggs was installed compared to control sites. In order to improve this tool, a new device with twelve sections to hold eggs and to be attached to the pheromone trap was designed to provide maximum exposure of the eggs to the parasitoids and to minimize the competition among the parasitoids. Parasitism and number of female R. pedestris trapped in new device attached trap were higher compared to the conventional. With better performance in trapping R. pedestris and enhancing parasitism, the tool would serve as an IPM technique that targets killing the pest and enhancing activity of the pest’s natural enemy simultaneously.

뚱보기생파리는 노린재과(Pentatomidae)에 속하는 해충에 기생하는 천적으로서 갈색날개노린재(Plautia stali)의 집합페로몬(methyl (E,E,Z)-2,4,6- decatrienoate)에 유인된다. 이 페로몬을 이용하여 뚱보기생파리의 발생패턴을 2009년부터 2012년까지 4년간 수행하였다. 매년 4월부터 11월 초까지 경남 진주의 단감원과 경상대학교 캠퍼스에 페로몬을 부착한 황색 끈끈이 덫을 설치하여 조사하였다. 2011년과 2012년에 트랩에 유인된 뚱보기생파리의 암컷은 난소 크기를 측정하고 난소 내의 성숙란 수를 조사하였다. 뚱보기생파리는 4월부터 10월까지 꾸준히 유인되었으며, 발생최성기가 뚜렷하지는 않았지만 5월말, 7월초, 9월초 등 연 3회 정도 많이 발생하는 시기가 있었다. 이 페로몬에는 뚱보기생파리의 암컷과 수컷이 동시에 유인되는데, 암수의 성비에 따른 발생량이나 발생패턴의 차이는 없었지만 발생 밀도가 점차 낮아지는 10월 이후에는 수컷이 더 많이 유인되는 경향이었다. 난소 크기나 성숙란의 수는 시기에 따른 차이보다는 개체별 편차가 컸고, 발생이 시작하는 4월과 발생 밀도가 낮아지는 11월까지도 성숙란을 보유하고 있어 연중 내내 성숙란을 갖고 있는 특징이 있었다. 해에 따라 발생량 차이가 커서 연간 세대 수 추정에 어려움이 있다.

One of the overlooked points in mosquito blood feeding research is a final step before blood feeding such as finding a best position of blood feeding site and blood vessels underneath. How mosquitoes detect blood vessels especially using chemosensory organs prior to a final stage of blood feeding is totally unknown. Here we provide the anatomical and chemosensory evidence that a piecing structure of the mouthpart of the mosquitoes is an essential apparatus for the penultimate stage in blood feeding in mosquitoes. Indeed, mosquito mouthparts possesses a set of olfactory receptor neurons in sensory hairs, which are sensitive to volatile compounds present in host blood. Furthermore, the inhibition of gene expression of these odorant receptors delayed blood feeding of the mosquito from host animals. Taken together, these results identify that chemosensory perception in mouthpart is involved in mosquito blood feeding behaviors, which in turn allows mosquito to locate a feeding site more precisely.

Two Grapholita congeners, G. dimorpha and G. molesta, are internal fruit feeders and their young larvae cause serious damages to pome and stone fruits in Korea. They share similar morphological and biological characters not to be easily discriminated. We needed to develop molecular markers using diagnostic primers and PCR-RFLP with specific sequences in ND4 region. Two species have similar sex pheromone components (Z8-12:Ac and E8-12:Ac) although their composition ratios are different. In fields, G. molesta males were more captured in lures with higher Z8 component ratio than G. dimorpha males. Addition of Z8-12OH, minor sex pheromone component prevented G. dimorpha from capturing G. molesta males. In electroantennogram (EAG) bioassay, these two species males showed significant electric responses in their own sex pheromone ratios. An addition of Z8-12:OH to the major sex pheromone components significantly suppressed the EAG response of G. dimorpha, while it did not change that of G. molesta. A deep sequencing analysis of transcripts of both species pheromone glands identified sex pheromone biosynthesis genes including fatty acid synthase, desaturases, fatty acyl reductase (FAR), and aldehyde reductase. The presence of delta 10 desaturase in both species suggests that a double bond at C8 position in dodecenyl acetate is produced by desaturation at C10 position of tetradecenyl fatty acid and subsequent β-oxidation, which is then reduced at carboxylic acid by FAR to be acetylated by acetyl transferase. High sequence variation of FAR genes of G. molesta and G. dimorpha suggests their stereoisomer substrate preference, which may exert a driving force for this speciation with delta 10 desaturase.

곤충 종내 암수의 짝짓기 과정에서 통신물질로 사용되는 성페로몬은 종간 생식격리 과정을 매개하는 주요 요인 중의 하나이다. 종들 사이에 성페로몬을 구성하는 화합물 종류가 다르거나, 같은 것들을 사용하여도 그 조성이 서로 다른데, 이 결과로 종들 사이에 짝짓기 기회가 감소되어 종간 교잡이 억제된다. 팥나방(Matsumuraeses phaseoli)과 이의 동속종으로 2005년 국내에 새로 기록된 어리팥나방(M. falcana)은 모두 콩과작물을 기주식물로 하면서 동소종이기도 하다. 이들의 성페로몬이 밝혀졌는데, 두 종 모두 (E)-8-dodecenyl acetate와 (E,E)-8,10-dodecadienyl acetate, (E,Z)-7,9-dodecadienyl acetate을 구성 물질들로 하고, 이들을 팥나방은 1:7:2, 어리팥나방은 1:1:1의 조성으로 사용하는 것이 추정되었다. 그런데, 합성화합물을 이용한 미끼로 각 종의 성페로몬트랩을 야외에 설치하면 한 종의 트랩에 다른 종이 같이 포획되었는데, 특히 팥나방 트랩에 더 많은 수의 어리팥나방이 포획되었다. 트랩에 처녀 성충을 미끼로 이용하여도 성페로몬 트랩과 유사한 결과를 보여 종간 교잡 가능성이 제기되었다. 그런데 인위적인 종간 교잡과 역교잡에서 1대 잡종의 모계가 팥나방인 경우에는 더 이상 자손이 생성되지 않았는데, 이 결과로 짝짓기 통신 과정에서의 오류에도 불구하고 두 종 사이에 생식격리가 일어나는 것으로 추정되었다. 또, 미토콘드리아 시토크롬 옥시다제 유전자의 염기서열에서의 차이처럼 두 종이 다른 유전적 구성을 가질 것이라고 추정되었다. 이상의 결과는 근연종 사이의 생식적 격리에는 성페로몬 이외에 다른 요인이 더 필요하고, 또 종특이적인 성페로몬이 농업적으로 쉽게 이용하기 어려운 예를 보였다.

최근 웰빙 시대를 맞이하여 먹거리에 관심이 높아짐에 따라 과수나 작물에 대한 친환경 재배의 중요성이 증대되고 있다. 페로몬은 생물농약 중 생화학 농약으로 분류되는 친환경농자재로서 친환경농업을 위한 필수적인 해충 방제수단이다. 1959년 Butenent 등이 누에의 성페로몬 (E,Z)-10, 12-hexadecadienol을 최초로 보고한 이래 지금까지 수천 종의 곤충 페로몬이 보고되었다. 페로몬은 대부분 둘 또는 그 이상의 복합성분으로 구성되어있다. 곤충의 통신수단인 페로몬이 산업적인 측면에서 해충을 방제하는 수단으로 이용될 수 있다. 예를 들면, 페로몬을 이용하여 해충을 유인함으로서 집단의 최초 발생 시기, 개체군의 밀도 등을 예찰하여 살충제 투약 시기를 조절할 수 있으며, 혹은 직접적인 방제 목적으로 포획용 페로몬 덫을 응용할 수도 있다. 또 다른 응용으로 페로몬의 농도를 높여 자연에서 암수가 만나는 교미를 교란함으로서 2세대 이후의 개체 밀도를 줄일 수 있다. 페로몬이 해충방제 수단으로 수요 농가에 보급되어 화학농약을 대체하기 위해서는 몇 가지 필수적인 조건이 충족되어야 한다. 첫째 : 해충 유인력이 우수해야 한다. 따라서 95% 이상의 순도가 요구된다. 둘째 : 페로몬을 안정하게 지속적으로 휘발시킬 수 있는 적당한 담채 혹은 루어가 개발되어야 한다. 셋째 : 수요에 따른 대량 합성이 가능해야 하며, 적절한 합성단가를 유지해야 한다. 현재 합성법이 개발되어 우리나라 농가에 보급되고 있는 페로몬은 톱다리개미허리 노린재페로몬 등 10여종이며, 이미 개발되었거나 개발 중인 것은 은무늬굴나방페로몬 등 20여종이다. 페로몬은 천연물 중 그 구조가 대체로 간단하기 때문에 의약품 등과 비교하여 합성법을 개발하는 것이 어렵지 않다.

페로몬 합성은 곤충의 페로몬 구조의 동정 및 해충 방제를 위한 필요한 량을 제공하는 것을 목적을 한다. 페로몬은 비교적 작은 분자량의 유기화합물로 다양한 구조를 나타내고 있어, 페로몬 합성에는 작용기의 변환, 탄소-탄소 결합형성, 원하는 광학이성질체의 합성 등 유기 합성의 일반적인 문제와 직면한다. 나비목의 페로몬은 주로 지방족 (aliphatic) 화합물로 구성되어 이중결합을 하나 또는 두 개 이상을 가지며, 말단에 주로 아세테이트, 알코올, 알데하이드 등을 가진다. 본 발표에서는 나비목 해충의 페로몬을 예로, 일반적인 작용기의 변환 (알코올, 아세테이트, 알데하이드, 산), 귤굴나방(Phyllocnistis citrella) 페로몬, (Z7,Z11)-7,11-hexadecadienal (Z7,Z11-16Ald)의 합성과정을 통하여 비공역 이중결합을 가진 페로몬의 합성법과, 감꼭지나방(Stathmopoda masinissa) 페로몬 (E4,Z6)-hexadecadienyl acetate (E4,Z6-16Ac) 및 그 유연체(E4,E6-16Ac, Z4,E6-16Ac, Z4,Z6-16Ac)의 합성과정을 통하여 공역 이중결합을 가진 페로몬의 합성법을 소개하고자 합니다.

무당벌레 성충은 복숭아혹진딧물이 가해한 배추에 유인이 되었으며 배추와 복숭아혹진딧물 단독에는 유인되지 않았다. 복숭아혹진딧물의 접종 밀도별 유인검정 결과, 60마리의 복숭아혹진딧물을 배추에 접종 시 무당벌레 성충의 유인율은 70.3%로 가장 높았다. 또한 인위적인 상처를 입힌 배추에는 성충과 유충 모두 유인되지 않았다. 배추에 복숭아혹진딧물 접종 후, 시간에 따른 무당벌레 성충의 유인검정결과, 60마리를 접종 시 24, 48시간 때에 유인되었고, 90마리를 접종 시 12시간 때에 유인되었다. 배추좀나방 유충에 의해 가해당한 배추에 대해 무당벌레 성충은 유인되지 않았다. 이러한 결과는 해충 가해에 의해 식물에서 방출되는 휘발성물질이 특정 해충에 대한 천적을 유인하는 것으로 설명될 수 있다. 따라서 복숭아혹진딧물에 의해 배추에서 방출되는 휘발성성분을 분석하고자 시도하였으나 실패하였다. 복숭아혹진딧물과 배추좀나방에 의한 배추에서의 단백질발현 변화를 보기위해 2D-gel electrophoresis를 수행하였으며 160개 정도의 유의성 있게 변화를 보이는 spot을 detection하였다. 또한 복숭아혹진딧물과 배추좀나방이 가해한 배추에서의 chitinase, β-1,3-glucanase, peroxidase, PR1, 그리고 PR4 등의 방어관련 유전자발현 변화를 분석하였다.

Melanization is a unique defence mechanism in arthropods involved in wound healing and pathogen encapsulation. Phenoloxidases (PPOs) are key enzymes of melanization, which mediate the enzymatic conversion of tyrosine to eumelanin. A serine-protease (SP) cascade, similar to the blood-clotting cascade of vertebrates, proteolytically activates prophenoloxidases to phenoloxidases. This proteolytic activation is tightly controlled by serpins and other melanization inhibitors. Melanization has been regarded as one of key immune responses against malaria parasites in mosquitoes. The ookinete melanization of both the simian malaria parasite, Plasmodium cynomolgi, and of the rodent parasite, Plasmodium berghei, prevent parasite development in the human malaria vector, An, gambiae. However, the recent studies revealed a melanization response regulated by Serpin-2 and two C-type lectins (CTL4 and CTLMA-2) was shown to result in ookinete melanization but did not affect the development of the natural human parasite P. falciparum in the mosquito. Instead of melanization, TEP1/APL1/LRIM1 complement-like pathway has been identified as major immune response that regulate parasite loads in the natural association of An. gambiae and P. falciparum. The studies by me and my colleagues revealed another melanization response independent on Serpin-2. Genome analyses of mosquitoes revealed a large expansion of the PPO, SP, and serpin genes potentially involved in the melanization pathway. This expansion was devoted to existence of at least two distinct SP-Serpin regulation modules in controlling separate melanization responses, tissue and hemolymph melanization, in the mosquito, Aedes aegypti. Tissue melanization regulated by Serpin-2 has role in melanotic tumor formation, but not in ookinete melanization. Hemolymph melanization regulated by Serpin-1 and a couple of SPs was activated by the infection of various pathogens and is involved in anti-malarial defense against the avian malaria parasite, P. gallinaceum. A new type of regulator, CLSP2, negatively modulate this hemolymph melanization. Cross-talk between hemolymph melanization and complement-like pathway will be discussed.

삼일열 말라리아는 1970년대 국내에서 완전에서 완전 박멸된 것으로 선언되었지만, 1993년 휴전선 근무 군인 중 환자가 발생한 이후 감염빈도가 급증하여, 현재 연간 약 1,000명 내외의 감염환자를 발생시키는 토착화 상태에 접어들었다. 북한 지역으로부터 Plasmodium vivax에 감염된 Anopheles sinensis 복합종의 전파 및 토착화된 전파과정의 양태를 파악하기 위하여, 진화 중립적 마커로 간주되는 microsatellite 43 자위를 이용하여 1996~2011년 사이 국내 발생 삼일열 말라리아 환자의 혈액에 함유된 P. vivax 유전체의 유전형 변동을 조사하였다. 1990년대의 개체군 구조는 대체로 clonal하였으나, 2002년 이후 2개 이상의 계통이 다른 원충 개체군이 분포하였고, 2006년 이후 다중 clone에 의한 감염과 유전형 다양성이 증가하였다. 2010~2011년간 환자를 감염한 원충들은 제한적 유전형 재조합이 확인되었다. P. vivax 개체군은 경기북부 지역에 토착화하여, 주로 지역적으로 고립된 증식 영역을 가지며 낮은 빈도의 이형간 유성생식을 일으키는 메타개체군을 형성하여 진화하는 것으로 사료된다.

우리나라의 삼일열말라리아는 1979년 말라리아 박멸 선언 이후, 1993년을 기점으로 다시 발생하여, 2000년에 4,183명으로 정점을 보인 후 정부의 퇴치사업을 통해 2001~2004년까지 전년대비 25~30% 이상 감소하였다. 2005~2007 사이 다시 증가하였으나 점차적으로 감소하여 2012년에는 561명까지 감소한 상태다. 말라리아가 발생하는 지역은 주로 휴전선 인근지역이며 민간인의 추정감염 환경은 거주 및 직장>군복무>여행>추정불가 순이다. 국내 말라리아의 매개종 또는 잠재적 매개종으로 확인된 종류는 중국얼룩날개모기, 클레인얼룩날개모기, 잿빛얼룩날개모기, 레스터얼룩날개모기, 벨렌얼룩날개모기 등이다. 중국얼룩날개모기 (Anoheles sinensis)는 전국적인 분포를 하지만 주로 한반도의 남부지역에 분포하고, 클라인얼룩날개모기(An. kleini)와 잿빛얼룩날개모기(An. pullus)는 중남부 산간지역과 중부지역 위쪽지역에, 그리고 레스터얼룩날개모기(An. lesteri)와 벨렌얼룩날개모기(An. belenrae)는 중서부에 주로 분포한다. 그 외 가중국얼룩날개 모기(An. sineroides), 한국얼룩날개모기(An. koreicus)와 일본얼룩날개모기(An. lindesayi japonicus)는 산간지역에 분포한다. 얼룩날개모기류 중 일부 종은 종간 형태적 특징이 비슷하여 형태적 분류가 매우 어렵다. 최근 분자생물학적 분류기법을 이용하면서 동일종으로 취급되었던 종에서 새로운 종이 보고되었는데 그 결과, 별개의 종으로 분류 동정된 종이 서로 다른 생태적 특징과 말라리아 전파능력을 갖고 있음이 확인된바 있다. 새로운 매개종의 출현은 매개능력의 확인과 생태 특성에 대한 연구를 필요로 하며, 이를 통해 질병을 이해하고 방제하는데 매우 중요한 자료를 제공하게 된다.

The synanthropic flies are regarded as the most important vectors of infectious diseases. Especially, feeding and reproductive habits make flies the important vectors of many pathogens such as malaria, yellow fever, dengue fever, typhoid fever, dysentery, and anthrax. Although most of lower flies (e.g. black-flies, mosquitos, sand-flies) transport diseases by bloodsucking, the mechanical dislodgment from exoskeleton is one of the important mechanisms of pathogens transmission for higher flies (Diptera: Brachycera) such as blow-flies, flesh-flies, and house-flies. According to recent phylogenetic studies, the Bibionomorpha is suggested as a sister taxon of the Brachycera as a monophyletic group “Neodiptera”. Coincidently, a part of black fungus gnats (Diptera: Bibionomorpha: Sciaridae) are known as the important vectors of fungal diseases on agricultural crops due to the spores carrying by there fore tibial structures. We propose that the correlation of spore carrying structures and habitats adaptation in the Sciaridae. The evolutionary pathway tests support that the fore tibia structures appeared first and followed by live plant habitats in the Sciaridae. Regarding analyses, we hypothesized that the evolutionary benefit of fungal carrying structures could be closely related with the larval habitats adaptation of Sciaridae. Interestingly, both adults of the synanthropic higher flies and the black fungus gnats are carrying various microorganisms by mechanical dislodgment from there tibial exoskeleton. The common habits of those flies could be providing clues about the evolution of the fly-microorganism interections.