소나무재선충병의 확산은 매개충 분포에 의하여 좌우되는데, 지금까지 매개충별 분포지역은 북방수염하늘소(Monochamus saltuarius)는 중부지방, 솔수염하늘소(M. alternatus)는 남부지역으로 알려져 있다. 현행 방제는 매개충 우화기(4~8월)를 피해 9월에 시작하여 이듬해 4월 말까지 방제를 완료하도록 되어 있으며, 매개충 활동시기 동안은 매개충 종류별 분포지역에 따라서 약제 살포시기를 달리하여 지상 및 항공방제를 실시하고 있다. 매개충의 종류별 분포지역 및 활동시기에 따른 방제 적기에 방제가 실행되어야 방제의 효율성을 높일 수 있기에 전국 11개소에 설치한 우화상으로부터 매개충의 우화상황을 조사하고, 매개충 페로몬 유인트랩을 이용하여 매개충의 임내 활동시기를 조사하였다. 그 결과, 북방수염하늘소의 분포지역이 남부지역(밀양, 합천)까지 확대되었고 혼생지역의 범위 또한 넓어졌다. 기존 매개충의 우화ㆍ활동시기가 북방수염하늘소는 4~7월까지, 솔수염하늘소는 5~8월까지로 보고되었으나, 최근 북방수염하늘소는 8월까지, 솔수염하늘소는 10월까지 임내에서 활동하는 것이 확인되었다. 따라서, 매개충 분포 및 지역별 우화ㆍ활동시기에 따른 지역별 맞춤형 예찰ㆍ방제시기를 확정하여 방제적기에 따른 방제 방법 이행으로 방제효율성을 제고하고자 한다.

소나무재선충병 매개충 방제에 있어 도심 주택가, 친환경농산물재배지, 해안 절벽 등은 지상 및 항공방제 불가지역으로 완전한 방제에 한계가 있다. 고사목 방제가 불가하거나 어려운 지역에 친환경적이며 선제적인 방제방안 도입 필요성에 따라, 유인 트랩의 매개충 유인력 조사를 실시하였다. 두 종류의 트랩 모두 경북 경주시 강동면에 설치하여 조사하였다. 유형 A 트랩은 다중깔대기 타입에 국내에서 합성한 솔수염하늘소 집합페로몬(2-undecyloxy-1-ethanol) 외 8종의 유인물질을 사용하였고 지면으로부터 1~2m에 포획통이 위치토록 하고 포획통은 건식 타입으로 하여 총 5개의 트랩을 설치하였다. 6월 18일부터 10월 28일까지 약 4개월 동안 매 2주마다 포획 개체수를 조사하였다. 유인제는 설치 후 68일째 1회 교체하였다. 그 결과, 총 조사기간 동안 모두 123마리가 포획되었고 특히 북방수염하늘소와 솔수염하늘소 모두 유인되어 포획됨을 알 수 있었다. 유형 B 트랩은 다중깔대기 타입에 캐나다에서 수입한 Monochamol 집합페로몬, ipsenol, ipsdienol 조합으로 사용하였고 지면으로부터 15㎝ 높이에 포획통이 위치토록 하고 포획통에는 부동액을 채우는 습식 타입으로 하여 총 4개의 트랩을 설치하였다. 7월 1일부터 9월 23일 까지 약 3개월 동안 매 2주마다 포획 개체수를 조사하였다. 그 결과 소나무림에서 조사기간 동안 모두 14마리가 포획되었으며 솔수염하늘소 외 기타 천공성 해충이 다수 포획되었다.

우리나라 산림토양으로부터 분리 된 방선균 균주로부터 소나무재선충에 대하 여 살선충 활성을 가지는 균주를 실내에서 선발한 후 실용성 평가를 위하여 곰솔에 대한 나무주사 효과를 조사하였다. 방선균은 액배양 된 방선균 배양여액 20% 첨가 현탁액에서 소나무재선충에 활성을 보였던 11개 균주를 이용하여 경남 진주의 소 나무재선충 발생지에서 10년생 이하의 곰솔을 대상으로 3월 4일에 나무주사를 하 고, 75일 뒤에 나무주사 한 공시목에서 가지를 절취한 뒤 소나무재선충을 접종하여 증식수를 조사하였다. 조사결과 MS412균주와 SG9와 16균주에서 증식이 무처리 에 비하여 낮게 나타났다. 이후 6월 14일 각 나무주사목에 대하여 소나무재선충을 가지에 직접 접종한 후 고사진전율을 2개월 후 조사한 결과 SG16균주 접종처리에 서만 고사 되는 곰솔이 없었다.

소나무재선충에 대하여 살선충 활성을 가지는 물질을 탐색하기 위하여 베트남 에서 구입한 90종의 한약재를 이용하여 메탄올 추출한 뒤 소나무재선충에 대한 살 선충 활성을 검정하였다. 10,000ppm 농도로 DMSO에 녹인 시료를 100ppm 농도 로 물에 희석한 후 소나무재선충 감염목에서 분리한 소나무재선충을 24시간 직접 노출시키고, 치사 여부를 조사하였다. 그 결과 대부분의 식물체 추출물 처리에서 낮은 살선충 활성을 보이거나 살선충 효과가 없었으나 한련초(Eclipta prostrata) 에서는 100%의 보정사충률을 보였다. 한련초 메탄올 추출물의 농도별 처리 시 25ppm농도까지 소나무재선충이 생존하지 못하였으며 12.5ppm과 6.25ppm에서 는 각각 28.8%와 85.3%의 생충율을 보였다. 한련초 추출물의 나무주사 효과의 검 토와 함께 한련초 추출물에서 항균 및 항세균 작용이 확인 된 바 있고, 살충작용도 보고되고 있어 소나무재선충에 대한 살선충 물질의 탐색에 관한 연구가 필요할 것 으로 생각된다.

소나무재선충은 현재까지 도입된 국가의 토착수종인 소나무류를 모두 치사시키는 것으로 알려져 있으나, 고사목으로부터 추출 배양된 계통 중에는 소나무에 피해를 주지 않는 계통이 존재한다. 이러한 저병원성 계통 선충의 사전접종이 고병원성 소나무재선충에 대한 소나무의 저항성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 연구가 수행되었다. 치수에 저병원성 소나무재선충을 선접종한 결과, 선접종에 의하여 소나무재선충에 대한 저항력이 유도되었다. 그 유도저항성은 1년 후까지 유지되었으며, 저병원성 선충의 반복 감염은 보다 저항성 유도 효과가 큰 것으로 나타났다. 소나무재선충에 의하여 고사한 후 경과기간이 3개월 이하인 피해목 및 피해진행목에서 분리된 선충은 모두 고병원성이었으며, 고사 후 2-3년이 경과한 벌채목에서 분리된 선충 5계통 중 4계통은 저병원성이었다. 저병원성 선충이 소나무 치수에 인공접종 되었을 때 초기 정착률은 고병원성 선충과 차이가 없었으나, 접종 30일 후에 수목내의 부위별 개체수를 조사한바 저병원성 선충의 증식률은 고병원성보다 현저히 낮았다. 저병원성 선충의 잿빛곰팡이병 균사배지에서의 선충증식 속도는 계통에 따라 차이가 있었으며, 증식속도가 빠른 계통은 대체로 고병원성 선충의 증식속도와 차이가 없었다.

잣나무림에서의 재선충병 발병양상을 분석하기 위하여 재선충병 피해지인 성남지역에 고정조사구를 선정(면적 1ha)하여 매월 주기적으로 감염목 발생상황을 조사하였다. 감염목의 시기별 고사율을 조사한 결과, 감염당해연도인 11월에 42.5%로 가장 높았으며, 7월에는 19.4%가 고사, 이듬해 5월에 2.4%로 가장 낮았다. 2013년 3월 중순, 재선충병 감염목의 고사시기에 따른 부위별 선충밀도 및 분포 상황을 분석한 결과, 감염 당해 연도인 7월부터 11월에 고사한 잣나무에서는 전부위에서 소나무재선충이 검출되었다. 그러나 이듬해인 1∼3월에 고사한 잣나무의 경우 수간하부에서는 거의 검출되지 않았으며 9m이상의 상부에서만 분포하였다. 고사시기별 매개충의 분포 양상을 조사한 결과, 9월 이전에 고사한 잣나무에서만 산란하였으며, 그 이후에 병징이 나타나는 감염목에는 산란하지 못한 것으로 조사되었다. 피해지 내 건전목의 하부고사가지에서의 매개충 산란 및 재선충 분포여부를 조사한 결과, 하부고사지 중 매개충이 산란 및 서식하는 가지는 전체 조사 가지 중 약 3.3%였다. 또한 매개충의 서식가지에서 소나무재선충을 분리한 결과 20%이상에서 소나무재선충이 검출되었다. 이 결과를 토대로 잣나무림에서의 소나무재선충병 방제 시 건전목의 하부 자연 고사지까지 완전히 제거하여야만 완벽한 방제효과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

소나무재선충에 대하여 살선충 활성을 가지는 친환경 물질을 탐색하기 위하여 생리활성물질 분리율이 높은 방선균을 이용하였다. 방선균은 충북 영동, 충남 태안도, 경북 문경과 상주의 산림에서 채집한 토양으로부터 분리, 배양하여 실험에 이용하였다. 분리한 방선균은 모두 32개이며 방선균 배양여액을 소나무재선충에 직접 노출시켜 48시간 후 소나무재선충의 치사 여부를 조사하였고 방선균이 소나무재선충의 증식에 미치는 영향을 알아보기 위하여 직접 노출 후 잿빛곰팡이병균(Botrytis cinerea)이 충분히 자란 PDA(potato dextrose agar)에 접종한 후 배양기에서 15일에서 30일 동안 보관 후 소나무재선충의 증식 밀도를 조사하였다. 방선균에 직접 노출시켜 살선충 활성을 알아본 결과 상주 갑장산 지역에서 분리한 5개 방선균 균주의 보정사충률이 100%를 나타내었으며 32개의 방선균 중 21개가 보정사충률이 90% 이상이었다. 증식에 미치는 영향을 알아본 결과 소나무재선충의 증식률이 AM210, SG16, YD116, YD315 균주에서 10% 미만으로 나타났다. 그 중 YD116 균주를 형태적, 분자적으로 동정한 결과 Streptomyces atratus YD116이었으며 S. atratus에서 분리된 물질들 중 hydrazidomycin과 유사한 hydrazine hydrate로 실험한 결과 1000ppm에서 97.8%의 보정사충률을 나타내었다.

해송묘목에 있어서 소나무재선충과 어리소나무재선충의 이동, 증식 및 세포파괴의 양상을 조사하기 위하여 다음과 같은 실험을 행하였다. 먼저 해송의 묘목에 소나무재선충과 어리소나무재선충(아시아형 또는 유럽형)을 접종하여 고사율을 측정한 결과 접종 25주 후, 소나무재선충 접종 묘목의 고사율은 90%, 아시아형과 유럽형 어리소나무재선충을 접종한 묘목의 고사율은 증류수를 접종한 대조구와 같이 0%였다. 이 결과로부터 어리소나무재선충은 병원성이 없는 것으로 확인되었다. 이 두 선충 종 사이에 병원성 차이를 가져오는 요인을 알기보기 위해 해송 가지를 20cm 길이로 잘라서 소나무재선충과 어리소나무재선충(아시아형 또는 유럽형)을 인공접종한 후 선충의 가지 내 이동, 증식과 세포가해양상을 조사하였다. 가지 내 수직 이동은 소나무재선충과 어리소나무재선충 사이에 차이가 없었으나 증식률은 소나무재선충이 두 종류의 어리소나무재선충 보다 유의하게 높다는 것을 알았다. 한편, 증류수를 접종한 대조구의 경우 7일 후까지도 해송 가지의 피층수지도 내부에 죽은 상피세포가 거의 존재하지 않았으나, 소나무재선충 접종구의 경우, 접종 7일 후 까지 죽은 상피세포가 피층수지도 내에 산재 분포하였다. 죽은 상피세포의 밀도는 접종 일수가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 소나무재선충 접종구의 세포파괴 정도가 어리소나무재선충의 접종구 보다 심했다. 소나무재선충의 병원성은 소나무재선충의 높은 증식력과 높은 가해력에서 기인한다는 것을 알았다.

소나무재선충속(Bursaphelenchus) 선충은 전 세계적으로 100여종이 기록되어 있으며 대부분 종은 식균성 선충(mycophagous)으로 주로 죽은 식물체나 죽은 목재 조직에서 서식한다. 다만, 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus)과 같이 일부 종의 경우 살아있는 나무와 죽은 나무 모두에서 식물기생성 시기(phytophsgous phase)와 식균성 시기(mycophagous phase)를 순환하는 선충도 있다. 소나무재선충속 선충의 분류 방법은 크게 형태적인 특징과 분자생물학적인 특징으로 나눌 수 있으며, 각각의 방법은 다양한 기준과 요소로 세분화되어 진다. 형태적인 특징으로는 ‘수컷의 생식기 형태’를 비롯하여, ‘수컷 미부 돌기의 배열’, ‘암컷 생식기 구조’, ‘암컷 꼬리 모양’, ‘측정치’등을 들 수 있다. 독일의 Braasch(2000)는 이에 ‘측선의 수’, ‘수컷 bursa의 모양’등을 추가하여 28종의 Bursaphelenchus속 선충을 10개의 그룹으로 분류하였다. 한편 Ryss등(2005)은 수컷 생식기에 대한 측정치를 산정함으로써 형태적인 분류를 보다 수치적으로 체계화하는데 성공하였다. 분자생물학적인 분류를 위하여서는 라이보좀 DNA(ITS, D2D3, SSU), 미토콘드리아 DNA 등이 활용되고 있으며, 이들 중 일부는 종 동정을 위한 유전자 마커로 개발되었고 또 일부는 계통 분류학적 근연관계를 파악하기 위한 정보로 이용되고 있다. 소나무재선충속 선충 종에 있어서 유전적 특성과 형태적 특성간의 차이를 조사하고자 한다.

우리나라에서 소나무재선충병이 1988년 부산에서 최초 발생한 이후 점차적으로 피해가 확산됨에 따라 급기야 2005년에 ｢소나무재선충병 방제특별법｣을 제정‧시행하고 범 정부적 노력으로 감소하였으나, 2011년부터 확산 추세를 보여 2014년 현재까지 63개 시·군·구로 확산되었다. 피해고사목의 발생 추이는 ’11년 477 → ’12년 506 →’13년 1,231천본으로 증가되었다. 소나무재선충병 피해확산 요인으로는 매개충 우화기 이전에 피해고사목 전량방제 미실행과 여름철 이상고온 및 가뭄으로 매개충(솔수염하늘소, 북방수염하늘소)의 개체수와 활동이 급격히 증가하여 피해가 확산된 것으로 추정된다. 또한 피해 관할 지자체의 관심부족과 전담인력 부재로 피해범위가 확대되고, 소나무류 인위적 이동에 따른 신규발생 지역이 증가하였다. 2013년 신규발생지은 광주 광산구, 울산 동구, 경기 양평‧하남‧연천‧가평‧양주‧안성, 강원 춘천, 충북 충주, 경북 상주이며, 2014년에는 경기도 의왕, 강원도 정선, 전북 순창, 경북 경산에서 발생하였다. 신규발생지 역학조사를 실시한 결과 울산 동구, 경기 하남, 경북 상주는 자연적 확산, 기타지역은 인위적 확산으로 밝혀졌다. 이러한 인위적인 확산은 어느 지역에서 그 피해가 발생할지 예측할 수 없기 때문에 조기예찰과 적기방제가 어려워 피해지역이 점점 증가 하고 있는 실정이다. 따라서 재선충병 피해현장에서 철저한 방제작업과 우리나라의 경우 소나무의 중요성 때문에 소나무 배제정책이 아닌 소나무 살리기 운동이 정책적으로 이루어진다면 소나무재선충병 방제가 충분히 가능할 것이다.

소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus) 매개충인 솔수염하늘소 (Monochamus alternatus)와 북방수염하늘소 (Monochamus saltuarius)는 생물학적 뿐만 아니라 형태적으로도 비슷하다. 특히, 유충의 형태를 육안으로 구별하기가 용이하지 않다. 우리가 디자인한 Intermal transcribed spacer(ITS) 유전자 마커를 이용하여 지역별 로 매개충들의 분포를 알아보았다. 개발한 ITS primer는 PCR을 통하여 유전자 마 커로서의 기능을 확인하였고, 이 실험을 입증하기 위하여 실험에 사용했던 유충들 을 성충으로 사육한 결과 PCR 실험과 같은 결과를 나타낸 것을 확인하였다. 이러 한 ITS PCR method를 이용하여 지역별 매개충 분포를 조사하였다. 소나무재선충 병 피해지에서 매개충 유충을 채집하여 PCR을 실행하였다. 그 결과 경기도는 북방 수염하늘소, 대구는 솔수염하늘소, 충남과 경북은 솔수염하늘소와 북방수염하늘 소가 혼생되어 있는 것을 확인하였다. 더 나아가 이 방법을 이용하여 신규발생지역 에서 나타난 매개충의 종류를 유충상태에서 미리 파악이 가능하며, 두 매개충이 혼 생하는 지역을 확인하여 예방 및 방제를 할 수 있을 것이라 생각된다.

소나무재선충병(Pine wilt disease)은 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus)이 소나무류에 시들음 증상을 일으켜 나무를 죽게 하는 병으로 1988년 부산에서 최초 발생 후 전국적으로 확산되었다. 2011년에는 49개 시･군･구 5,123ha의 면적에 발생하였으며, 2006년 말에는 중부지방의 잣나무림에서도 발생하였다. 현재 소나무재선충병을 방제하고 피해 확산을 저지하기 위해서 벌채 후 훈증처리, 예방나무 주사, 항공살포 등의 화학적 방제법과 벌채 후 소각･파쇄 등의 물리적 방제법이 시행되고 있으나 보다 원천적, 친환경적 방제법의 개발이 요구되었다. 이와 같은 필요성에 의해 방제 타깃인 소나무재선충 매개충, 솔수염하늘소(Monochamus alternatus)의 유력한 천적을 탐색하게 되었는데, 중국에서는 벌목(Hymenoptera) 침벌과(Bethylidae)에 속하며 각종 하늘소류의 체외에 기생하는 종으로 동남부 8개성(廣東, 湖南, 江蘇, 河南, 陝西, 山西, 山東, 河北)에 분포하는 것으로 알려진, 솔수염하늘소의 유력한 천적기생봉, 개미침벌(Sclerodermus harmandi)을 선발하여 방제에 활용하고 있었으며 전세계적으로 현재까지 보고된 천적 가운데 이용 가능성 측면에서 가장 유력한 종으로 판단되었다. 중국과의 공동연구를 통하여 개미침벌에 대한 기초연구를 수행하던 중 우리나라에서도 분포함을 공식적으로 확인하게 되어 개미침벌의 대량사육을 통한 생물적 방제법 개발이 가능하게 되었다. 그간 천적기생봉 개미침벌 사육용 공시충을 확보하고자 인공사료를 이용한 솔수염하늘소의 사육기술을 개발하였고, 생산성 및 경제성을 고려하여 개미침벌의 대체기주를 이용한 대량사육시스템을 개발하였으며, 방사에 따른 방제효과를 구명함으로써 생물적방제인자로 개미침벌을 상용화하고자 지속적인 연구를 추진하고 있다.

소나무재선충병의 효율적인 방제법 중의 하나는 매개충을 항공방제 하는 것이다. 이를 위해서는 매개충의 분포와 우화특성을 이해하는 것이 필수적이다. 우리나라에서 솔수염하늘소, 북방수염하늘소가 주요 매개충으로 알려져 있으며, 솔수염하늘소는 남부지역, 북방수염하늘소는 중북부지역에 제한되어 분포한다. 이에 본 연구에서는 서울, 오산, 춘천 지역과 화순, 포항, 진주, 제주 지역에서 각각 북방수염하늘소와 솔수염하늘소의 우화상을 설치하여 우화특성을 조사하였다. 또한 온도가 우화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각 우화상에는 온도 data logger를 설치하여 온도를 조사하였다. 북방수염하늘소의 경우 우화초일은 5월 6일, 우화최성기는 5월 25일, 우화종료일은 6월 15일로, 총우화기간은 40일, 암:수 성비는 0.59이었다. 솔수염하늘소의 우화 초일은, 5월 30일, 우화최성기는 6월 23일, 우화종료일은 8월 9일로, 총우화기간은 71일로 암:수 성비는 0.52이었다. 북방수염하늘소는 솔수염하늘소에 비해 단기간에 집중적으로 성충으로 우화하였다. 두 종 모두 성충의 우화시점은 월동 유충의 발육영점온도(북방수염하늘소: 8.3℃, 솔수염하늘소: 13.1℃)를 넘어선 시기인 4월의 기온 분포에 많은 영향을 받았다. 춘기 저온현상이 심했던 2010년의 경우 두 종의 우화초일이 상대적으로 지연되었던 점 역시 동일한 원인으로 추정된다. 또한, 예년에 비해 강수일과 강수량이 많아 기상조건이 양호한 날 우화탈출이 집중되는 경향을 보였다.

소나무재선충병 피해위험도 평가를 위하여 소나무 임분 20개소 140개 plot에서 임황, 지황, 피해상황 등을 조사하여 피해양상을 분석하였다. 전국규모 등 넓은 규 모에서는 지역적 연평균기온, 매개충의 분포, 소나무류의 분포 등이 중요한 인자 이며, 임분수준에서는 고도, 경사도, 방위 임상조건 등이 중요한 인자였다. 감염목 수는 고도가 높아짐에 따라 크게 감소(r=-0.34, p<0.05)하였으며, 반면 경사도와는 양의 상관관계(r=0.51, p<0.01)를 보였다. 방위 또한 높은 상관성을 보였다(r=0.60, p<0.01). 임상은 음의 상관관계를 보였다(r=-0.28, p<0.05). 그러나 경급, 영급 등 은 유의한 상관성이 없었다(p<0.05). 한편 감염률은 경사도, 방위, 경급, 영급에 의 해 영향을 받았으며, 감염목 수와 감염률이 다소 다르게 분석되었다. 또한 단목수 준에서는 흉고직경이 큰 나무가 피해를 많이 받으며, 단목의 수세에 따라 크게 영 향을 받았다. 건전목의 흉고직경과 벌근 직경은 매우 높은 상관성을 보였으며 (R2=0.93~0.95) 수종에 따라 다소 차이는 있었으나 유사한 값을 보였다. 이를 이용 하여 피해목의 벌근직경에 따라 흉고직경을 산출하였다. 수종에 따라 피해목과 건 전목의 흉고직경을 비교한 결과 소나무 및 해송 모두 소나무재선충 비감염목 보다 는 감염목의 흉고직경이 매우 컸다

소나무재선충의 주 매개충인 솔수염하늘소의 우화생태를 연구하기 위하여 1999년부터 2002년까지 경남 진주의 소나무재선충병 피해임지에서 죽은 소나무를 대상으로 조사하였다. 양지에서 솔수염하늘소 성충의 우화시기를 조사한 결과 4개년 평균 매년 5월 15일을 전후하여 우화하기 시작하였고, 50% 우화일은 6월 중순경이었다 우화 종료일은 7월 상순-하순으로 해에 따라 차이가 있었으며, 수컷의 50% 우화일은 암컷보다 해에 따라 1-4일이 빨랐다. 그러나 음지에서의 50% 우화일은 양지에서보다 17일이 늦어졌다. 2001년 2월에서 4월까지 벌채한 공시목으로부터 우화한 성충 중에서 동년에 우화한 1년 1세대 충의 비율은 97.6%이었고, 이듬해인 2002년에 우화한 2년 1세대 충의 비율은 2.4%이었다. 솔수염하늘소 성충은 암수 구분 없이 24시간 내내 우화하였지만, 오전 8시부터 12시 사이에 우화하는 성충의 비율이 32.3%로 가장 높았으며, 새벽 2시부터 오전 8시까지는 우화율이 낮았다. 번데기방에서 성충이 우화한 후 나무 밖으로 탈출하는 데 소요되는 시각은 68.0초이었다.