홍잠은 숙잠(熟蠶)을 수증기로 익혀서 인간이 섭취할 수 있도록 제조한 다양한 건강 증진 효과가 있는 천연 건강 식품이다. 현재 표준 제조 방법은 수증기로 찐 홍잠을 보관과 판매의 편의를 위하여 급속 냉동하여 동결 건조를 진행하는 것이다. 그런데, 홍잠을 동결 건조하는 과정은 많 은 시간과 비용을 필요로 하여 홍잠 제품 가격의 인상 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 홍잠을 수증기로 찐 후 바로 균질 액으로 제조하여 분무 건조하면 분말 제조 비용을 절감할 수 있음을 발견하였다. 그리고 홍잠 균질 액에 식용 단백질 분해 효소를 첨가하여 분해시킨 후, 단 1회의 분무 건조로 제품을 제조할 수 있는 방법을 개발하였다. 특히 홍잠 균질 액이나 효소 분해 홍잠 균질 액은 바로 액상이나 젤리 형태로 일반 또는 환 자용 특수 의료 용도 식품에 활용이 가능함을 보여주었다. 본 연구에서는 생산비용이 감소된 홍잠의 가공 방법을 제안하며 이는 제품 생성의 단가 를 낮추어 제품의 대중화와 양잠 농가의 연관산업 육성을 불러올 것으로 기대된다.

인류는 기후변화와 인구 구성 비율의 급격한 노령화 라는 두 가지 커다란 생존을 위협하는 문제점에 직면해 있다. 기후변화는 경제 발전과 운송 수단의 발달로 화석 연료 사용 증가에 따른 대기 중 온실가스 농도가 증가한 결과이고, 인구 구성 비율의 노령화는 선진국의 의 생명과학 기 술 발전과 개인 위생의 증진으로 기대 수명이 증가한 결과이다. 돌이킬 수 없는 전 지구적인 기후변화를 피하기 위해서는 빠른 기간 내에 온실 가 스의 배출이 없는 탄소 제로 경제로 전환을 해야 한다. 이 목표를 달성하기 위해서는 농업 중 온실가스의 발생이 가장 많은 낙농축산업을 저탄소 경영방식으로 전환하고 동시에 소비자들의 저탄소 식품들에 대한 인식의 변화가 필요하다. 현재 지구상 이용 가능 초지 중 77%가 가축용 사료 재배에 활용되지만, 인간이 섭취하는 전체 단백질의 37%와 총 열량의 18%만이 낙농축산업에서 얻어질 뿐이다. 그러므로, 가축보다 온실가스 배출량, 물의 사용량이 적고, 사육 공간이 작아도 되며 사료전환율이 높은 식용 곤충을 단백질원으로 활용해야 할 필요성이 있다. 이와 더불어 건 강기능 증진 효과가 있다고 과학적으로 밝혀진 누에와 같은 곤충들의 기능성을 활용하여 현재 치료 방법이나 예방법이 확립되지 않은 퇴행성 질 환들을 예방하고 치료를 촉진시킬 수 있는 기능성 식품 개발이 필요하다. 곤충은 동물 중 가장 오래 전에 지구상에 나타났고, 인간의 생존 유무와 상관없이 앞으로도 빠르게 진화를 하여 지구의 환경 변화에 적응하고 번성할 것이다. 그러므로, 다양한 식용 곤충과 누에를 포함한 약용 곤충을 이용한 산업은 현재 인류가 직면한 문제를 해결하여 미래에 인간이 지구에서 생존하고 번영할 수 있는 중요한 받침돌이 될 것이다.

해양은 대기로 배출된 이산화탄소의 30% 가량을 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키는 역할을 하였 으나, 이 때문에 해양의 pH와 탄산염 이온(CO3 2− )이 감소하는 해양산성화 현상을 겪고 있다. 본 논문에서는 황해 연안 역의 신규 관측자료를 타 해역에서 획득된 기존 연구자료와 합쳐서 우리나라 주변 해역의 해양산성화 현황을 파악하고 자 하였다. 우리나라 주변의 황해, 동해, 동중국해(남해 포함)는 대기 중 이산화탄소를 흡수하고 있으나, 외해 대부분의 해역에서 해양산성화의 지표인 아라고나이트 포화도가 1 이상인 것으로 나타났다. 남해 동부 연안역에서는 담수 공급으 로 인한 희석과 성층 형성, 생물에 의한 유기물 생성과 분해가 표층과 저층의 계절적 해양산성화 변동에 큰 영향을 끼 쳤다. 진해만은 빈산소화 현상, 광양만은 담수로 인한 희석으로 여름철 광범위한 해역에서 아라고나이트 포화도가 1 미 만으로 감소하여, 탄산칼슘 패각(CaCO3 shell)을 가진 생물들에게 잠재적 위협이 될 것으로 보고되었다. 하지만 담수 유입이 많은 황해 연안역에서는 진해만과 광양만과 같이 뚜렷하고 광범위한 산성화는 발견되지 않았기 때문에, 연안역 에서는 각 해역별 특성에 따라 해양산성화의 양상을 진단해야 할 필요가 있었다. 우리나라 동해 남서부 해역의 계절적 용승 현상 역시 해양산성화에 영향을 미칠 수 있다. 이런 계절적 요인과 더불어, 대기 중의 이산화탄소 및 산성물질이 해양으로 계속 유입되면서, 우리나라 바다의 아라고나이트 포화도가 지속적으로 감소할 것으로 예상된다. 따라서 해양 산성화로부터 수산자원과 해양생태계를 보호하기 위해 향후 체계적인 해양산성화 모니터링을 강화해야 할 것이다.

풀무치[Locusta migratoria (메뚜기목: 메뚜기과)]를 사육할 때 보조먹이로서 전지분유, 밀기울, 옥수수잎 가루, 설탕을 주성분으로 한 혼합 인공사료를 제조하였다. 갓부화 약충에 인공사료만을 제공하여 성충 사망 때까지 사육하였을 때, 다음 세대 집단을 얻지 못했다. 인공사료를 매일 제공하면서 옥수수 잎을 하루걸러 제공하였을 때도 다음 세대 개체를 얻지 못했다. 그러나 인공사료와 옥수수 잎을 하루걸러 번갈아 제공하였을 때는 이후 4세대까지 사육이 가능하였다. 성충의 생식력도 옥수수 잎과 인공사료를 매일 같이 제공한 경우보다, 두 먹이를 하루걸러 번갈아 제공 한 경우가 더 높았다. 이상의 결과로 본 연구에서 개발된 인공사료를 주먹이인 식물체의 보조먹이로 삼아 일정기간 풀무치 집단 유지에 이용할 수 있을 것으로 추정되었다.

소나무재선충(pine wood nematode, PWN) 감염 소나무를 현장에서 신속하게 진단을 할 수 있는 방법은 현재 없다. 본 연구에서는 PWN특이적인 항원으로 알려진 PWN-GaLectin을 baculovirus발현체계로 발현시켜서 총 1,464개의 fusion hybridoma 세포 주 라이브러리 를 제작 하는 항원으로 이용하였다. 총 1,464개의 fusion hybridoma 세포 주 중, PWN-GaLectin에 대한 높은 반응을 보이는 62개의 fusion hybridoma 세포 주를 선별했다. 이들 중, 표준 PWN 감염소나무 PBS추출물과 PWN 단백질 추출물에 강한 반응을 보이는 세포 주 12개를 선 별하여 단클론 항체(monoclonal antibody, Mab) 분비세포 주 확립을 위한 limited dilution을 실시하였다. Mab분비세포 주 확립을 위해서 표 준 PWN 감염소나무 추출물에 대한 반응이 표준 정상 소나무 추출물 보다 높은 세포 주들을 선별했다. 그리고 추가로 PWN 단백질 추출물에 대 해서 3종의 비 병원성 선충 단백질 추출물 보다 높은 반응을 보이는 세포 주들도 선별, 확립했다. 본 연구에서 확립된 Mab들을 우리는 현장과 실 험실에서 사용할 수 있는 신속진단키트의 개발에 이용할 수 있을 것이다.

멸구과(Delphacidae) 8종의 internal transcribed spacer 2 (ITS2) DNA 염기서열로 종간 차이 추정값을 비교하고 분자계통수를 추론하였다. ITS2 DNA 염기서열 길이는 종(species)마다 550 bp (흰등멸구)에서 699 bp (겨풀멸구)까지 차이를 보였다. 같은 Nilaparvata 속의 겨풀멸구와 벼멸구붙이 사이 의 염기서열 차이 추정값(d ± S.E.)은 0.001 ± 0.001로 가장 낮았으며, 사슴멸구와 일본멸구 사이는 0.579 ± 0.021로 가장 높았다. 벼멸구와 다른 멸구류들 과의 종간 염기서열 차이 추정값은 0.056 ± 0.008 (겨풀멸구)에서부터 0.548 ± 0.021 (일본멸구)로 구분되었다. 반면, Neighbor-joining 방법으로 추론된 분자계통수에서는 겨풀멸구와 벼멸구붙이를 제외하고 나머지 멸구류들은 독립된 다른 그룹으로 분지되었다. 벼멸구의 ITS2 염기서열을 참고하여 벼멸구 특이 고리매개등온증폭(loop-mediated isothermal amplification, LAMP) 프라이머 4 세트(BPH-38, BPH-38-1, BPH-207 및 BPH-92)를 제작하였다. 이들 각각을 벼멸구, 흰등멸구 및 애멸구의 게놈 DNA와 65°C에서 60분간 반응시켰을 때, 벼멸구 시료에서만 증폭 산물들이 관찰되었다. BPH-92 LAMP 프라이머 세트로 65°C에서 벼멸구 DNA의 양(0.1 ng, 1 ng, 10 ng, 100 ng)과 반응시간(20분, 30분, 40분, 60분)을 달리하여 형광반응을 관찰하였을 때, 20분과 30분 반응에서는 100 ng 까지에서도 발광여부 구별이 어려웠다. 그러나 40분 반응에서는 10 ng 이상에서, 60분 반응에서는 0.1 ng 이상에서 발광여 부가 명확히 구별되었다.

풀무치의 전국적인 발생현황 및 밀도조사의 결과, 한국에서는 전라남도 해남군 산이면과 전라남도 무안군 망운면 간척지에서 2015년 이후 지속적으로 높은 밀도의 발생이 관찰되었다. 우리는 두 지점에서 발생하는 풀무치의 기원을 알아내기 위하여 NADH dehydrogenase subunit (NAD) 2, NAD4 와 NAD5의 염기서열을 분석하였다. 그 결과 해남풀무치의 경우는 중국동북부의 Liaoning성 과 Heilongjiang성 개체군과 기 원이 비슷하고, 무안풀무치의 경우는 일본풀무치와 기원이 비슷하다는 결론에 도달했다. 이전의 전 세계적인 풀무치의 진화에 관한 연구에서 한 국의 풀무치가 포함이 되지 않아서 한반도 풀무치의 기원은 알 수 없었다. 본 연구의 결과는 중국북동부 지방에서 8만 년 전에 분리된 풀무치 중 일부가 한반도로 이동을 하여 해남 지역에 정착을 하고 일부는 러시아 사할린과 일본 홋카이도섬을 거쳐서 무안으로 이동하였을 가능성을 보여주 고 있다. 하지만, 한반도로 내려온 풀무치가 해남과 무안계통으로 분리된 후 일본으로 이동하였을 가능성도 배제할 수 없다.

단독형 풀무치에서 군집형 풀무치로의 전환에 대한 다양한 연구가 이루어져 왔다. 하지만 아직까지 단독형과군집형 풀무치의 뇌에 존재하는 단백질들의 인산화 차이에 대한 연구가 이루어지지 않았다. 단백질의 기능과 활성은많은 부분 인산화에 의하여 조절이 된다. 그러므로, 인산화에서 차이가 나는 단백질들을 밝혀내면, 친환경적으로군집형 풀무치를 조절할 수 있는 방법의 개발이 가능할 것으로 생각되낟.

단독형 풀무치에서 군집형 풀무치로의 전환은 유전정보의 급격한 변화 없이 형태, 생리 및 생태의 변화가 일어나는다형현상 중의 하나이다. 이러한 다형현상은 우성 유전학적으로 조절이 이루어질 거라고 생각이 된다. 다양한우성 유전학적 현상 중에서 본 연구에서는 전체 유전체의 methylation의 차이를 밝혀내는 연구를 수행하였다.본 연구의 결과는 단독형과 군집형 간에는 methylation의 차이가 존재를 하며 이러한 차이가 단독형에서 군집형으로의변화를 유도하므로, 향 후 이러한 유전자의 발현을 조절하는 기전의 개발은 친환경적인 풀무치 발생 조절에 활용될수 있을 것이다.(Project title: Studies for biological characteristics of and control methods against the migratory locust,Locusta migratoria, Project No: PJ0116302017)

소나무 재선충은 현재 가장 심각한 산림해충으로 확실한 방제방법이나 진단방법이 개발되지 않은 상태이다.다양한 연구가 이루어 졌지만, 재선충 감염 소나무에서 어떠한 변화가 일어나는지에 대한 연구가 이루어지지 않았다.본 연구에서는 재선충 감염소나무에 존재하는 특이 항원들을 발굴하는 연구를 진행하였다. (Title: Developmentof Bursaphelenchus xylophilus detection techniques by using its specific antigens and antibodies. No. 12178-0279-01)

Chlorantraniliprole에 대한 저농도 및 고농도 저항성 계통을 이용하여 다른 약제들에 대한 교차 저항성 구명 연구를수행하였다. Chlorantraniliprole과는 다른 작용 기전을 가지는 작물보호제들에 대한 저항성 지수를 계산하는 연구를수행하였다. 그리고, 저농도 및 고농도 저항성 게통에서 발현이 차이가 나는 Glutathione-S-Transferase를 알아내기위하여 발현 양을 정량 분석 하였다. 본 연구의 결과는 향후 저항성 회피 기전의 개발에 활용될 수 있을 것으로사료된다.

몇 항온조건에서 풀무치(Locusta migratoria)(메뚜기목: 메뚜기과)를 사육하여 발육특성 자료를 얻었다. 알은 16~35℃사이에서 부화하였고, 40℃와 45℃에서는 부화하지 못했다. 20℃ 이하 온도에서 알 기간은 5달 이상, 35℃에서약 11일이었다. 약충은 20~40℃ 사이에서 성충까지 발육하였다. 20℃에서 약 74일, 40℃에서는 약 18일 걸려 우화하였다. 약충 최저발육온도는 18.3℃, 발육완성온일도는 378.3 온일도로 구해졌다. 성충은 30, 35, 40℃에서 산란하였고,25℃ 이하와 45℃에서 산란하지 못했다. 차광된 반야외조건에서 약충 발육 완성 시기는 선형과 비선형 온도의존발육 모델들과 발육완성분포 모델에 의해 추정된 시기와 유사하였다. 그러나 실제 야외에서 관찰된 풀무치 발생시기자료에 근거하여, 약충 발육에 기온보다 더 높은 온도가 필요하다고 추정되었다.

애멸구(Laodelphax striatellus Fallén)에서 Drosophila-type AChE 유전자(ace2)의 full-length mRNA 서열 정보를 얻기 위해 RACE PCR 후 클로닝을 하였다. 총 12개의 변이를 얻었으며 아미노산으로 번역된 서열의 사이즈가 304 ~ 681 a.a로 다양하였다. 노랑초파리의 ace2 (X05893.1: 649 a.a)와는 56.9 ~ 62.3%, 근연종인 벼멸구, 흰등멸구와는 90% 이상 유사하였다. 애멸구의 ace1 (KC470080.1: 716 a.a)과는 30.9 ~ 44.6% 유사하였다. 12개 변이중 일부만이 노랑초파리의 ace2 (X05893.1: 649 a.a)와 active site, disulfide bonding site, domain 등을 모두 공유하고 있었다. 한편, 애멸구 발육단계별/부위별(머리, 가슴, 배) ace1과 ace2의 상대적 RNA 발현양을 비교하였다. 이때 ace2의 경우, 참고한 시퀀스 위치가 다른 세 개의 primer set를 사용하였는데 세 개의 primer set 모두 ace1 대비 상이한 결과를 보였다. 특히, ace2의 3′말단에 더 가깝게 제작된 primer (comp34855-3′)는 모든 샘플에서 공통적으로 ace1 (primer: comp33022)의 발현양 보다 2배 이상 낮게 나타났다.

Chlorantraniliprole은 diamide계통의 나비목 유충 방제제로서 기존 살충제들과는 다르게 Ryanodine Receptor (RyR)에 작용하여 Ca2+ 분비에 이상을 유도하여 치사시킨다. 하지만 반복 사용으로 일부 나비목 해충에서 RyR 유전자의 돌연변이에 의한 저항성 계통이 보고되었다. 본 연구에서는 Chlorantraniliprole 저항성 발달 기작을 초파리를 모델 곤충으로 선정하여 수행하였다. EMS 처리로 비특이적 돌연변이를 유도시킨 후, Chlorantraniliprole을 낮은 농도 (5ppm)와 높은 농도 (30ppm)에서 도태를 시작하여 2종류의 저/고도태압 저항성 계통을 확보하였다. 섭식독성 수준을 비교한 결과, 고도태압군의 저항성 수준이 대조군에 비해 약 8배 정도 높게 나타났다. 또한 RyR의 발현량과 생화학적 해독 기전의 차이를 구명한 결과, 2개의 저항성 군집은 대조군보다 전반적으로 높은 생화학적인 해독 기전의 활성화를 보여주었다. 향후 연구는 저항성 기전을 밝혀냄으로써 저항성 회피기작을 알아내는데 도움을 줄 것이다. (본 연구는 농촌진흥청 연구과제 (PJ010821032016)의 지원을 받았음)

전라남도 해남(34º37´N 126º28´E)과 무안(34°59'N 126°23'E)에서 채집한 풀무치를 수원(37º16´N 126º59´E)으로 옮겨 실내외에서 사육하면서 발육 경과와 월동 상황을 조사하였다. 월동 알은 5월말에서 6월 중순 사이에 부화하였고, 7월 중순부터 8월 말 사이에 성충으로 우화하였다. 성충은 9~10월 중 산란하였으나 산란 알에서는 다음 세대 성충이 우화하지 않아, 수원 지방에서는 1세대를 경과하는 것으로 추정되었다. 실내 사육(환경 조건: 15h/9h=명/암, 60% RH)에서 20℃ 이하의 온도에서는 알 기간은 5달 이상이었고, 25~30℃에서는 13~21일 이었다. 약충은 25℃에서 약 63일, 30℃에서는 약 30을 경과하여 우화하였다. 성충은 25℃에서 수명이 약 59일이었는데, 산란하지 않았고, 30℃에서는 수명이 약 45일, 산란전 기간은 약 30일로 관찰되었다. 암컷은 산란기간 동안 알주머니를 평균 5회 산란하였고, 산란 간격은 약 7일 이었다. 산란 수는 약 250개였는데, 부화율은 45% 정도였다.