우리나라는 2021년 기준 OECD 국가중 화학농약 사용량 3위로 농약사용의 개선이 필요하다. 특히 범국가적인 One Health 정책 관점에서 농작물에 사용되는 항생제 농약관리도 필요하다. 현재 시행중인 PLS, 판매관리인 교육 및 농약판매기록 제도들이 선정된 농약 사용의 안정성에 초 점을 맞춘다면, 진단과 처방을 중심으로 한 식물의약사 제도는 농약 선정의 정확성을 높일 수 있는 제도이다. 국내 발생 병해충은 연간 1,000여종 이 상이며, 하나의 고위험 병해충에 적용가능한 등록약제는 100~200개로 작용기작과 처리방법 측면에서 다양하다. 정확한 진단을 바탕으로 적합한 약 제를 선정하는 처방은 수백종 이상의 병해충에 대한 전문지식과 다양한 약제에 대한 이해와 실무경험이 요구된다. 본 연구에서 농업인에 대한 설문 조사 결과, 응답자중 81% 농업인이 농약구매와 사용에 대한 전문가의 도움이 필요하며, 이중 48% 농업인들은 매우 필요하다는 의견을 제시하였다. 판매관리인에 대한 설문조사 결과, 42%의 판매관리인이 진단 및 처방에 대한 전문성 강화가 절실함을 주장하였으며, 필요성을 인지하는 판매관리 인도 44%로 확인되어, 전체적으로 42~86%의 판매관리인들이 진단 및 처방에 대한 전문성 강화에 관심이 있었다. 식물의약사 제도화 초기에 현장 경험이 많은 판매관리인을 제도권으로 수용할 수 있는 특별전형을 고려해야 한다. 병해충 종류별 등록된 농약의 저항성 수준을 자료화하고 효과적인 방제력을 구축하여 진단 및 처방의 정확성을 높여야 한다. 판매관리인은 식물의약사 자격을 경쟁 우의 차별화 전략으로 인식하고, 더 이상 판매관리 인이 아니라 식물의약사로서 “믿음이 가는 식물의약사가 처방하는 농약”의 시장 포지셔닝을 통해 매출액 향상을 도모할 수 있다. 향후 법제화를 위 한 관련법 개정, 전문성 강화 교육 커리큘럼, 자격제도 운영에 대한 실무적인 논의가 필요하다. 식물의약사 제도화를 통해 판매관리인의 전문성을 상 향 평준화 함으로서 농업 현장의 병해충 진단 및 처방 기술을 선진화하고, 국민의 건강과 직결되는 합리적인 농약 사용을 위해 노력해야 한다.

There are many different types of cultivation in tomatoes for year-round production. One of them, semi-forcing cultivation is characterized by growing seedlings in winter season. If grafted seedlings are used in winter season that energy cost can be reduced, because they have tolerance to cold stress. This study was conducted to analyze the rootstock performance by measuring the growth, yield, and leaf-macronutrient content of cherry tomatoes grown in semi-forcing hydroponics. Three domestic rootstocks ‘HSF4’, ‘21LM’, ‘21A701’, and a control cultivar ‘B-blocking’ were grafted onto jujube-shaped cherry tomato (Lycopersicon esculentum L.) commercial cultivar ‘Nonari’. The total yield per plant with grafted cherry tomato ‘21A701’ was 3,387g, which was 11%, 22% and 24% higher than the yield with ‘B-blocking’, non-grafted one and ‘HSF4’. The stem diameter of ‘21A701’ was thick with 8.26mm, whereas non-grafted one was thin with 7.23mm at 160 days after transplanting. The flowering position of ‘21LM’ was 34% and 47% higher than the flowering position of ‘B-blocking’ and non-grafted one at 153 days after transplanting. The NO3-N concentration in petiole sap of ‘21LM’ was the highest with 1,746mg·L-1 and non-grafted one and ‘HSF4’ were the lowest with 1,252mg·L-1 and 1,245mg·L-1 at 167 days after transplanting. The results indicated that rootstock/scion combinations in cherry tomatoes can affect the plant growth, yield, and the concentration of different NO3-N in leaves at the late growth stage. Both ‘21A701’ and ‘21LM’ have vigorous root system, which influence the growth and yield increased.

국내 토마토 토경재배 면적은 전체 재배면적의 89%로 높은 비율을 차지하고 있다. 토경재배 토마토는 염류장해와 토양 전염성 병원균 피해에 취약할 뿐만 아니라 겨울철 저온 피해 를 입기 쉽기 때문에 토마토 접목묘를 사용하는 것이 좋다. 본 연구는 저온기 토경재배에서의 토마토 대목의 종류에 따라 나 타나는 생육, 수량 및 광합성 효율의 차이를 비교 분석하고자 수행하였다. 대목의 종류는 4가지로 국내 개발 계통 및 품종 ‘Powergaurd’, ‘IT173773’, ‘20LM’과 대조 품종 ‘B-blocking’을 사용하였다. 접수와 비접목 처리구로 완숙토마토 품종 ‘Red250’을 사용하였다. 작물이 14일간 9－14℃의 저온에 노출된 시기인 정식 후 80일에 비접목 처리구의 경경은 10.1mm로 접목 처리구에 비해 15% 낮았고 엽장과 엽폭은 42.4cm와 41.8cm로 감소하였다. 주당 총 수량은 ‘Powerguard’ 가 1,615g으로 높았고 비접목 처리구가 1,299g으로 낮았다. 엽록소형광 지수 중 작물의 전반적인 활력도를 나타내는 PIABS와 광합성에 사용되지 못한 빛에너지가 열로 소실됨을 뜻하는 지수인 DI0/RC를 측정한 결과, 정식 후 80일에 접목 처리구 ‘Powerguard’의 PIABS는 3.73으로 높았고 DI0/RC는 0.34로 낮은 반면, 비접목 처리구의 PIABS는 2.62로 낮았고 DI0/RC는 0.41로 높았다. 경경은 PIABS와 정의 상관관계를 나 타낸 반면, DI0/RC와는 부의 상관관계를 나타내어 다양한 엽 록소형광 지수를 통해 저온기 대목 종류에 따른 접수의 생육 차이를 분석할 수 있는 것으로 판단된다.

본 연구는 대목 종류에 따라 나타나는 방울토마토 수량 차이를 생장상의 변화와 광합성 효율을 통해 비교분석하고자 수행하였다. 접수 ‘노나리’와 대목 4종류(‘파워가드’, ‘T1’, ‘L1’, ‘B.blocking’)을 사용하여 접목한 4개의 처리구와 ‘노나리’를 접목하지 않은 1개의 처리구로 실험에 사용하였다. 방울토마토 생육후기인 5월의 주 당 평균 총 수확량을 조사한 결과 대목 ‘B.blocking’을 사용한 처리구는 417.5g으로 가장 높은 수확량을 보였고 대목을 사용하지 않은 처리구가 354.2g으로 가장 낮은 수확량을 보였다. 정식 252일 후의 개화위치를 조사 한 결과 대목 ‘B.blocking’을 사용한 처리구는 14cm 내지 17cm의 개화위치를 보인 반면 대목을 사용하지 않은 처리구는 10cm 내지 14cm의 개화위치를 보였다. 정식 266일 후 생 장강도를 조사한 결과 대목 ‘T1’, ‘L1’, ‘B.blocking’을 사용한 처리구는 10mm대의 생장강도를 보인 반면 대목을 사용하지 않은 처리구의 생장강도는 8.43mm로 낮은 값을 보였다. 대목을 사용한 처리구는 생육후기까지 생장의 균형을 맞춰 높은 수확량을 보인 반면 대목을 사용하지 않은 처리구는 세력이 저하되어 수확량이 감소한 것으로 판단된다. 엽록소 형광 변수는 대목을 사용한 처리구가 대목을 사용하지 않은 처리구 보다 높았다. 이상으로 방울토마토 접목묘를 사용하는 것이 생육후기까지 생장의 균형을 유지하고 광합성 효율이 높아 수량이 높은 것으로 판단된다.

수경재배 시설 내에서 토마토를 재배할 때 대목사용에 따른 수확 시기별 수확량 변화와 생육지표를 활용한 생육차이를 살 펴보고자 본 실험을 수행하였다. ‘감마’를 접수로 ‘파워가드’, ‘T1’, ‘L1’, ‘B.blocking’을 대목으로 접목한 토마토 접목묘 4 종류와 접목하지 않은 ‘감마’를 실생묘로 실험에 사용하였다. 재배는 장기재배를 하는 토마토 수경재배 비닐하우스에서 재배되었다. 토마토의 총 수확량을 조사한 결과 대목을 사용하여 접목한 토마토 ‘파워가드’의 수확량과 접목하지 않은 토마 토의 수확량은 각각 8,428g과 7,645g으로 나타났다. 생육 후기 접목한 토마토 ‘B.blocking’과 실생 토마토의 개화위치는 각각 17.58cm와 14.92cm였다. 이같은 결과는 토마토에 있어서 대목을 사용하는 것이 수확량이 높고 수확 후기까지 식물 체가 균형있는 생장을 하는 것으로 볼 수 있다. 접목묘와 실생 묘의 수확량 차이는 정식 236일 째인 19화방부터 크게 나타나기 시작하였다. 토마토 장기재배를 할 경우에는 대목을 사용하는 것이 높은 수량을 얻을 수 있는 것으로 판단된다.

벼에 줄무늬잎마름병을 유발하는 애멸구(Laodelphax striatellus)의 온도에 따른 산란 등 성충 활동 특성을 12.5~35.0℃ 10개 항온조건 광주기 14L:10D에서 조사하였다. 산란모델을 만들기 위한 단위 함수를 개발하고 DYMEX를 이용하여 개체군 밀도 변동 모델을 구축하였다. 성충 수명은 15.0℃에서 56.0일로 가장 길었고, 35.0℃에서 17.7일로 가장 짧았으며 온도가 올라감에 따라 수명도 짧아지는 경향을 보였다. 암컷 한 마리당 총산란수는 22.5℃에서 515.9개로 가장 많았으며, 35℃에서 18.6개로 가장 적었다. 산란 모델 개발을 위해 성충발육율, 총산란수, 성충사망율 및 누적산란율 단위모델을 추정한 결과, 단위모델 모두에서 높은 수준의 모델 적합성을 보였다(r2=0.94~0.97). 개체군 밀도 변동 모델은 포트와 포장 실험을 통하여 예측 정확도를 평가하였다. 포트 및 포장 실험 결과 접종 후 30일까지는 각 조사 시점에서 밀도 및 영기 분포 비율의 예측 정확도가 비교적 높았으나 이후에는 1, 2령의 조사 밀도와 예측 밀도 간에 큰 차이가 발생하였고, 영기 분포 변화의 경우도 모델에서 실제 조사 자료보다 1~2단계의 발육 영기가 빠르게 추정되는 경향을 보였다.

Development, survival, and reproduction of brown planthopper (BPH) Nilaparvata lugens Stål (Hemiptera: Delphacidae), were studied in laboratory at 25±2°C, 65±5% RH and a 16L : 8D hours photoperiodism on five rice cultivars of: Dongjin 1ho, Chungchungbyeo, Jangseongbyeo, Chinnongbyeo and Jungmo 1045. BPH nymphs successfully survived on all rice cultivars, although survival rate was lowest on Jangseongbyeo (36.0%). Developmental time of immature stages ranged from 11.7±0.59 d on Jungmo 1045 to 12.8±0.59 d on Chinnongbyeo. Reproductive period and female longevity were longest on Dongjin 1ho, Chinnongbyeo and Jungmo 1045 while highest fecundity of N. lugens being observed on these three rice cultivars. Highest and lowest net reproductive rates were calculated on rice cultivars, Jungmo 1045 and Jangseongbyeo, respectively. Mean generation time was the longest on rice cultivar Dongjin 1ho. Respective descending order of intrinsic rates of population increase were on Jungmo 1045, Chinnongbyeo, Dongjin 1ho, Chungchungbyeo and Jangseongbyeo. These population parameters showed that N. lugens can successfully survive and reproduce on Chinnongbyeo and Jungmo 1045.

꽃노랑총채벌레의 약제 저항성 유전자 마커를 발굴하기 위해 전사체 분석을 통해 감수성과 저항성 계통의 발현량차이를 분석해 보았다. 저항성 계통은 4종의 약제에 대해 약 39.2 ~ 533-fold의 복합저항성을 보였으며, 전사체분석 결과 감수성 계통 대비 약 630여개의 유전자가 2배 이상(FDR < 0.001) 발현량 차이를 보이는 것으로 확인되었다.Gene ontology 분석 결과, 과발현 유전자가 biological process, molecular function, cellular function 그룹 별로 각각60%, 68.6% 그리고 70.6% 차지하였다. 특히, 대사와 유기화합물 결합단백질 관련 유전자(ex. CYP450, GST, EST,etc.)는 저항성 발달에 관여하는 것으로 사료된다. 추가적인 모니터링과 상관관계 분석을 통해 해당 유전자의 기능검정이 필요하며, 이 중에서 높은 상관성을 나타내는 유전자는 약제 저항성 진단 마커로 활용이 가능할 것이다.

총채벌레 2종(꽃노랑총채벌레, 대만총채벌레)에 대한 Beauverai bassiana ERL 836 상업화 제품 원제의 약효를반수치사포자수(LS50-1 cm2)를 기준으로 평가하였다. 전반적으로 처리 2일차부터 약효가 나타났으며 번데기와 성충의LS50 값의 범위로 평가 시 번데기에 대한 효과가 성충보다 높은 것으로 관찰되었다. 특히, 4종의 살충제(Acrinathrin,Chlorfenapyr, Spinosad, Thiamethoxam)에 복합저항성을 나타내는 꽃노랑총채벌레 2개 지역 계통에 대해서도 약효를나타내어, 향후 B. bassiana ERL 836 상업화 제품을 활용한 저항성 총채벌레 관리의 정밀 연구가 필요할 것으로판단된다.

살충제 저항성 벼멸구의 벼멸구 저항성 벼 품종에 대한 생육 차이를 조사하기 위하여, 2015년 채집한 벼멸구를갖지고 Imidacloprid 약제도태를 실시하여 저항성 벼멸구 계통을 수립하였다. 도태 벼멸구 계통의 추천농도에서의살충력은 살충활성을 감수성 계통(100% 살충력) 비하여 현저히 낮았으며(2.7%), 저항성비는 17.76이었다. Imidacloprid저항성 벼멸구 계통의 9종 살충제에 대한 살충활성을 비교하여 dinotefuran을 제외한 네오니코티노이드계 살충제(acetamiprid, clothianidin, thiamethoxam, thiacloprid)에서는 교차저항성을 확인하였고, 카바메이트계, 피레스로이드계,설폭사민계에는 저항성이 없음을 확인할 수 있었다. Imidacloprid 저항성 벼멸구 계통의 벼멸구 저항성 벼품종인친농(bph2유전자)과 감수성 벼품종인 추청벼에서의 생육의 차이를 조사한 결과 도태계통을 저항성 벼품종에서사육한 처리구에서 기타 처리구에 비하여 1령약충기가 1일정도 빨랐으며, 산란수, 순증가율(R0), 내적자연증강율(rm),배수기간(Dt)에서 유의하게 차이를 보여주었다.

분자생태학은 기능과 특성이 규명된 분자 마커를 이용하여 대상 생물의 다양한 생태학적 현상을 이해하는 학문분야이다. 2000년도와 2010년도 초반에 각각 유입되어 산림 및 농업 자원에 경제적 피해를 일으키고 있는 미국선녀벌레와 갈색날개매미충의 생태 특성을 분자생태학적 측면에서 분석하여 보았다. 미국선녀벌레 국내 집단은 국외 집단에비해 유전형이 단순하였으며, 북미집단보다 유럽 집단에 보다 더 가까운 유전적 근연성을 나타내고 있었다. 중국에서유입된 것으로 추정되는 갈색날개매미충은 분자 계통 분석에서 Pochazia 속이 아닌 Ricania 속에 포함되었으며,조사 대상 집단 중에서 전남 남원 집단의 유전적 다양성이 가장 높은 것으로 나타났다. 분자생태학을 통한 연구결과는 계통 분석 뿐만 아니라 근원지 추적 및 확산 경로 예측에 필요한 포괄적인 정보를 제공하여 효과적인해충군 관리에 기여할 수 있을 것이다.

동일 계열 약제의 연용과 살포 횟수 증가는 저항성 해충군 출현 시기를 촉진시켜 방제 효과를 감소시킨다. 현재까지 저항성 발달이 보고된 국내 해충은 애멸구, 점박이응애 그리고 빨간집모기등을 포함하여 약 20종이다. 저항성 진단은 주로 생물검정법, 생화학적 검정법, 분자생물학적 검정법 등으로 구분되며, 저항성 발달 기작 연구를 통해 다양한 진단기법들이 개발되고 있다. 해충의 저항성 발달 수준 정보는 우수한 약제 선발을 가능하게 하며, 친환경방제제 및 천적 활용과 연계되어 저항성 해충군 발달 속도를 저하시키고 살충제 가용 수명을 늘리는데 기여할 수 있다.

애멸구는 직접적인 흡즙과 식물병원성 바이러스 매개로 쌀 생산량 감소에 영향을 주는 주요 해충이다. 국내와 중국 집단의 유전자 구조를 미토콘드리아 마커를 기반으로 비교하였다. 국내 집단은 33개의 유전형으로 구성되어 있었고, 이 중에서 16개는 새롭게 밝혀졌다. 유전형과 뉴클로타이드의 변이는 각각 0.791-0.909와 0.0018-0.0029였으며, 지역 집단 간의 유전자 거리는 매우 낮았다(FST = -0.030~0.089). 국가 간 유전적 변이는 약 3.6%였으며, 덴드로그램 상에서는 3개의 그룹으로 구분이 되었다 (FCT = 0.201, P < 0.0001). 국내 집단은 7개 중국 집단과 그룹을 이루었는데, 해당 지역은 기존 문헌을 통해 밝혀진 비래 근원 지역을 포함하여 중국 내 이동 집단이 분포하는 지역인 것으로 밝혀졌다. 분자 생태학을 기반으로 한 집단 구조 연구는 비래 근원 추적 연구와 국내 집단에 미치는 영향을 이해하는데 중요한 정보를 제공해 줄 것이다.

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)

전 세계적으로 주요 해충의 방제는 대부분 화학적 방제를 통해서 이뤄지고 있다. 동일 계열 약제의 지속적인 사용은 저항성 개체군 발달을 초래하여 단위 면적당 살포 횟수와 약량을 증가시켜 방제 효율성을 감소시킨다. 방제 효과를 유지하기 위해서는 해충의 약제 반응 정보를 기반으로 상이한 작용점을 지닌 약제를 살포하여 저항성 개체군 발달을 지연시키는 것이 필요하다. 이와 관련해서 약제 반응 연구 분야에서는, 일차적으로 다양한 생물검정 기법을 통해 독성학적 지표를 산출하는데 목적을 두고 있다. 독성학적 지표는 대상 약제의 약량(혹은 농도)이 해충 집단의 생존과 치사에 미치는 수준을 이해하는데 도움이 된다. 따라서 야외 집단의 저항성 발달 확인과 해당 약제의 지속적인 사용 여부를 판단하는데 결정적인 정보로 활용할 수 있다. 두 번째로, 생화학 및 분자생물학을 활용하여 약제 저항성 기작을 이해하고 진단 마커를 개발하는데 목적이 있다. 약제와 작용점 단백질 간의 민감도에 영향을 주는 돌연변이 발굴과 약제대사에 과반응하는 해독효소의 분리 동정은 생물검정을 대체할 수 있는 분자진단 마커로 이용할 수 있으며, 최신 진단 기법과 접목되어 저항성 형질의 대량고속진단을 가능하게 한다. 마지막으로, 약제 반응 수준을 현장에서 신속 간편하게 진단할 수 있는 기법 개발에 목적이 있다. 해당 연구 분야의 정보는 신속하고 정확한 약제 반응 수준 정보를 농민들에게 제공하여 능동적으로 약제를 선택하게 하며 궁극적으로 방제 효율을 증대시키는데 도움을 줄 것이다.

갈색날개매미충은 중국 저장성(Zhejiang)에서도 여러 과수의 주요 해충으로 2009년부터 경기도, 충청남북도, 전라남북도 지방을 중심으로 감, 복숭아, 사과, 밤, 블루베리, 산수유 등의 과수에서 대발한 외래해충이다. 국내에서는 년 1세대 발생는 해충으로 약충과 성충의 흡즙과 감로 피해도 있지만 1년생 어린 가지의 줄기 속에 산란하는 특성으로 인해 더욱 큰 피해를 주고 있는 실정이다. 갈색날개매미충을 방제하기 위해서는 산란된 가지를 제거하는 방법이 있으나 블루베리의 경우 산란된 1년생 가지에서 다음 해에 꽃눈이 형성되므로 적용하기에 어려움이 따른다. 또 다른 방법으로는 부화한 약충이 야산으로 확산되기 전 방제하여 전체 밀도를 감소시키는 것으로 이를 위해서는 부화시기에 대한 예측이 따라야 한다. 따라서 본 연구에서는 갈색날개매미충 시기별 성충 발생 및 산란에 의한 피해를 조사하였고 월동 난들의 부화 시기 예측을 위한 사전 연구로서 갈색날개매미충 난괴를 시기별로 채집하여 월동난들의 유면 생태를 조사하였다. 또한 주요 지역별 밸생개체들의 유전자분석을 통해 국내 침입 및 확산 경로에 대한 기초연구를 수행하고 있다.