작은뿌리파리는 넓은 기주 범위를 가지며 시설하우스에서 피해를 주는 주요 해충이다. 이를 해결하기 위한 방제 방법을 연구하기 위해 재현성 있는 사육방법을 개발보급시켜야 할 필요가 있다. 본 연구는 실내에서 작은뿌리파리에 대한 대량사육시스템을 구축하고 생태적 특성을 연구하였다. 작은뿌리파리의 온도별 발육을 조사한 결과, 20℃에서 부화율, 용화율, 우화율이 가장 높았으며, 성충을 제외한 발육기간이 20.8일로 가장 짧았다. 성충수명은 온도가 높아질수록 수명이 짧아졌으며, 20℃에서 평균 144개로 가장 많이 산란하였다. 작은뿌리파리 유충 사육배지 조성이 유충 발육에 미치는 영향을 알아본 결과, 물한천배지와 감자디스크배지가 부화율 84.7, 84.4%로 높았으며, 유충기간은 감자디스크배지가 14.7 일로 가장 짧았다. 용화율, 우화율은 감자디스크배지가 85.2, 82.6%로 가장 높았고 산란수도 125.6개로 가장 높았다. 우화케이지에서 생육배지를 선발한 결과, 우화율은 원예용 상토 50% + 톱밥 25% + 잘게 간 감자 25% 배지가 접종 14일차의 우화율이 88.4%로 가장 높았다. 우화케이지의 생육배지 적정 접종밀도는 유충 1,000개 접종 시 84.7%로 가장 높았고, 유충 3,000, 5,000, 7,000개 접종시 81.4, 58.8, 38.7%로 유충 접종량이 많을수록 우화율이 낮았다. 위 실험 결과에 따라 작은뿌리파리의 대량사육시스템의 사육단계별 자세한 사항을 정리하였다.

토마토 재배는 적당히 높은 온습도가 유리하기 때문에 주로 비닐하우스에서 재배되어왔다. 하지만 최근에는정보통신기술(ICT)의 발달로 인해 온도, 습도, 일조량, CO₂등을 원격으로 조절하여 힘과 시간을 덜 소모하고도작물의 생육환경을 편리하게 관리할 수 있는 스마트팜(Smart farm)이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 토마토의 기존재배방식인 비닐하우스와 그와 다른 새로운 방식인 스마트팜에서의 위치 및 높이별 온습도와 토마토의 주요 해충인담배가루이와 작은뿌리파리의 발생량 및 시설 내에서의 발생분포에 대하여 조사하였다. 조사된 비닐하우스는 논산,평택, 세종에서 각각 한 동씩이었으며, 스마트팜은 논산의 한 동이 조사되었다. 조사결과 비닐하우스와 달리 스마트팜은 온습도가 더 일정하게 유지되었으며, 해충의 유입으로부터 조금 더 폐쇄적이기 때문에 상대적으로 주요 해충의발생량이 적었다. 또한 작은뿌리파리는 시설의 가장자리에서, 담배가루이는 중앙부에서 밀도가 높게 나타나는경향을 보였다.

가루깍지벌레(Pseudococcus comstocki)는 다양한 기주를 가지고 있으며, 특히 배나무에 심각한 피해를 입힌다. 가루깍지벌레는 나무껍질 틈에서 성장하고 왁스 물질로 몸을 감싸고 있어 방제하기가 쉽지 않다. 이와 같은 이유로 성페로몬을 이용한 방법이 시도되고 있다. 본 연구는 가루깍지벌레의 성페로몬을 이용해 보다 효과적인 가루깍지벌레 를 방제하기 위해 비행 및 교미행동을 관찰하였다. 첫째, 풍속이 가루깍지벌레 수컷의 비행에 미치는 영향을 알아보기 위해 wind-tunnel에서 upwind로 0, 0.5, 1, 1.5 mph의 조건에서 시험하였을 때 1.5 mph 이상의 바람에서는 비행을 하지 못하였다. 둘째, 배과원에서 수컷의 비행고도 선호도와 비행가능 거리를 측정한 결과 1.5 m에서 가장 많은 깍지벌레가 관찰되었고 30 m까지 비행이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

작은뿌리파리(Bradysia difformis)는 시설하우스에서 여러 작물의 뿌리를 가해하여 생육을 지연시키거나 고사시켜 피해를 일으키고 있는 해충이다. 작은뿌리파리를 인공사육하는데 있어서 감자디스크를 이용하였을 때, 사육온도에 따른 발육기간과 부화율, 용화율, 우화율을 조사하였다. 그리고 작은뿌리파리를 방제하기 위해 시판되고 있는 20종의 살충제 중 작은뿌리파리에 대한 우수 살충제를 탐색하고, 선발된 약제의 잔효성과 방제효과를 조사하였다. 전체적인 사육온도에 따른 발육기간과 부화율, 용화율, 우화율을 비교해보았을 때, 20℃에서 생육이 가장 좋은 것으로 나타났다. 그리고 각기 다른 성분의 살충제를 권장희석배수로 살포한 결과, acetamiprid, chlorfenapyr, diflubenzuron, dinotefuran, fenthion, indoxacarb, lufenuron, thiamethoxam의 살충효과가 80% 이상으로 나타났다.

목화진딧물의 방제에 RNA interference(RNAi)를 이용하여 새로운 시각으로 새로운 방제를 시도하고자 한다. RNAi를 이용하여 목화진딧물의 방제에 이용할 target유전자들을 선발하기 위하여 gateway system을 이용한 목화진딧물 cDNA library를 제작하였다. 그 결과 RNAi에 적합한 약 100~400bp의 insert를 확인하였으며, blast search 및 EST database 비교분석 결과, 목화진딧물 관련 유전자임을 확인하였고, 최종적으로 8.4x105 titer의 목화진딧물 cDNA library를 완성하였다. 이러한 cDNA library는 att site를 가지는 TRV(Tobacco rattle virus) RNA2 vector에 LR recombination한 다음 Agrobacterium tumefacience(GV2260)에 transformation하였다. Agro-infiltration을 통하여 RNAi기작이 진단된 오이 에 목화진딧물을 접종하여 섭식시켰다. 섭식을 통한 살충 또는 기피효과를 bio-assay함으로써 target유전자를 선발하는 데 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

큰28점박이무당벌레(Henosepilachna vigintioctomaculata)는 감자, 토마토, 구기자 등 가지과 식물을 가해하는 저작형 해충이다. 한편, 최근에 RNA interference(RNAi)를 이용해 해충을 방제하려는 연구들이 많이 진행되고 있다. 따라서 이 실험은 RNAi를 이용하여 큰28점박이무당벌레 방제 및 유전자의 기능을 알아보고자 수행되었다. 먼저, RNAi에 이용할 target 유전자를 선발하기 위해 cDNA library를 제작하였다. 그 결과, 최종 titer 3.15×105의 cDNA library를 완성하였다. 완성한 cDNA library는 제한효소를 이용해 LITMUS 28i transcription vector에 cloning하였고, 이 후 insert의 크기와 중복성을 확인하였다. 그 결과, RNAi에 적합한 약 100~500bp 크기의 insert가 확인되었고, NCBI Blast search 결과, insert 사이에 중복성 없이 다양한 유전자가 cloning되었고, 대부분이 곤충 유전자임을 확인하였다. 확인된 유전자들은 T7 promoter를 이용해 dsRNA를 합성한 후, 0~2일된 큰28점박이무당벌레 4령 유충에 주입하였다. 앞으로의 실험에서는 RNAi 효과를 나타낸 유전자에 대해 Real-time PCR을 통해 큰28점박이무당벌레 체내 유전자 발현량 변화를 확인할 예정이다.

충북 진천군 배추밭(A)과 대전 유성구 노은동 배추밭(B)에서 채집한 복숭아혹진딧물 개체군과 실험실에서 장기간 누대사육중인 개체군(C) 사이의 약제별 감수성 정도를 확인하였다. 복숭아혹진딧물에 등록된 5종의 살충제를 선별하 여 3 종류의 개체군에 대한 살충효과를 각각 검정하였고, EPG를 이용한 섭식행동을 관찰하였다. 그 결과 A, B, C 개체군에 대한 살충활성이 가장 좋은 것은 Acetamiprid 95%(48h), Pyrifluquinazon이 97%(120h)였고, C 개체군에서 Cyantraniliprole는 45%(144h)로 가장 낮았다. 섭식행동의 EPG 패턴분석과 살충활성을 비교하여 보면, 살충활성이 높은 살충제에 대하여 체관부 섭식시간이 가장 적었으며, 탐침행동 시간이 적었다. 반면에 살충활성이 낮은 Cyantraniliprole의 경우 체관부에서 섭식 전 타액분비활동(E1)이 가장 많았다. 결과적으로 감수성 정도는 Pyrifluquinazon 의 경우 A> B> C개체 순으로 나타났고, Pymetrozine의 경우 A> B, C 순으로 감수성을 보이며, 지역 간 살충제의 감수성 차이를 참고하여 약제 선택에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

충청남도 천안시의 대표적인 시설작물인 오이는 규모가 대형화 되면서 동일한 장소에서 연작년수가 길어지고, 연중재배의 원인에 의해 토양 내 식물기생선충의 밀도가 증가하고 있다. 그 중 뿌리혹선충에 의한 피해가 가장 크며, 그에 따른 수확량 감소와 품질저하로 인해 경제적 피해가 증가하고 있다. 따라서 천안시에 분포하는 뿌리혹선충의 발생밀도와 분포를 알아보기 위하여 2016년 6월에서 8월까지 천안시 동남구 일대의 오이 재배지를 대상으로 뿌리 근처의 토양 300g씩을 채취하여 발생밀도를 조사하였다. 그 결과 풍세면의 평균 선충밀도가 가장 높았으며 광덕면의 평균 선충밀도가 가장 낮았다. 평균 밀도의 차이는 있으나 모든 면의 평균 선충수 모두 그 피해가 클 것으로 사료된다. 따라서 본 연구는 천안시 오이시설재배지에서 뿌리혹선충 발생 실태를 조사하고, 오이 상품의 고품질화와 경제적 손실을 줄이기 위한 뿌리혹선충에 대한 효과적인 방제방법 모색의 필요성을 제시하고자 수행하였다.

무당벌레는 진딧물, 깍지벌레, 응애와 같은 연조직으로 된 곤충에 대한 천적으로써 생물적 방제인자로 잘 알려져 있는 유익한 곤충이다. 그러나 무당벌레의 유전자 기능은 거의 연구되지 않고 있다. 그래서 우리는 RNA interference(RNAi)를 통해 무당벌레의 유전자 기능을 알아보기 위해 연구를 수행하였다. 먼저 RNAi에 적용하기 위해 gateway system을 이용하여 무당벌레 cDNA library를 제작하였고, 그 결과 4.43x104 titer의 무당벌레 cDNA library를 완성하였다. cDNA library의 임의의 유전자들은 transcription vector인 LITMUS 28i vector의 T7 promoter를 이용하여 dsRNA로 합성한 후, 무당벌레 4령 유충에 주입하여 표현형 변이가 나타나는 개체들이 있는지를 확인하였다. 이와 같이 스크리닝으로 성충 시기에 표현형의 변이가 나타나는 임의의 유전자들은 추후에 race를 통해 유전자의 전체 시퀀스를 알아내어 유전자 정보를 확인함으로써, 무당벌레뿐 만 아니라 다른 곤충 내의 유전자 기능 분석에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

가루깍지벌레(Pseudococcus comstocki Kuwana)는 많은 작물들과 과수류를 가해하는 주요한 해충이다. 이런 가루깍지벌레를 방제하기 위해 합성살충제와 같은 화학적방제를 이용해 주로 방제 하는데 가루깍지벌레는 나뭇가지의 틈이나 밀랍에 의해 합성살충제에 의한 방제가 완벽하게 이루어지지 않는 해충 중 하나이다. 또한 최근 친환경 농작물에 대한 관심과 필요성이 높아짐에 따라 이런 화학적방제 외에 성페로몬이나 천적을 이용한 친환경적 방제가 떠오르고 있다. 이러한 방제법들은 해충의 생물적 특성을 제대로 이해하고 적용하는 것이 효과적이다. 가루깍지벌레는 암컷성충과 수컷성충이 이형성을 가지는 충으로 유성생식을 통해서만 번식이 가능하고 수컷성충이 암컷성충의 성페로몬을 감지해 비행하여 교미하 는 행동을 보인다. 이 실험은 Y-tube olfactometer를 이용하여 가루깍지레 암컷성충의 개체수(개체군 밀도)에 따른 수컷성충의 선택 정도와 빛에 의한 수컷성충의 교미행동에 변화가 있는지 관찰하였다. 또한 암컷성충의 연령에 따른 수컷성충의 교미율 변화와 암컷성충의 기주 정착높이에 따른 수컷성충의 선택에 대하여 살펴보고자 한다.

복숭아혹진딧물(Myzus persicae)은 전 세계적으로 분포하며, 경제적으로 매우 중요한 작물을 포함한 약 400여종 이상의 작물에서 해충이다. 이러한 이유로 살충제를 과용하였으며 따라서 여러 살충제 종류에 저항성을 가진 M. persicae개체군을 야기했다. 본 연구에서는 저항성 개체군의 섭식행동을 연구하기에 앞서 감수성 개체에서 접촉 및 섭식독성, 침투성 살충제 처리에 따른 섭식행동의 차이를 확인하고자 하였다. 본 실험에 사용된 M. persicae감수성 개체군은 살충제에 노출되지 않고 누대 사육한 것이며 무시형 성충을 사용하였다. 접촉 및 식독 작용을 하는 Deltamethrin계, 침투이행성의 Imidacloprid계 살충제를 각각 선발하여 처리하였으며, 처리 후 24h, 48h, 72h에 살충률을 비교하였다. EPG기록은 4시간 동안 지속되었으며, 살충제 처리 후 1시간부터 진행하였고 물을 처리한 대조구와 비교하여 분석하였다. 그 결과는 두 처리구의 섭식행동 차이를 확인하기 위해 첫 번째로 potential drop이 일어난 시간, 총 탐침시간, 총 섭식시간 및 섭식행동을 하지 않고 구침을 식물체에 접촉하지 않은 총 시간을 측정하여 비교하였다.

큰28점박이무당벌레(Henosepilachna vigintioctomaculata)는 감자, 토마토, 구기자 등 가지과 식물을 가해하는 저작형 해충으 로, 유충과 성충 모두 줄기와 잎의 엽육만을 가해하여 그물모양의 흔적을 남긴다. 큰28점박이무당벌레는 섭식량이 매우 많아 대발생할 경우에 상품성과 수량에 막대한 피해를 준다. 뿐만 아니라, 이동성이 높고 기주가 구기자의 경우 약용으로 사용되기 때문에 화학적 방제가 어려운 문제가 있다. 한편, RNA interference(RNAi)는 dsRNA로 인해 유전자 발현이 억제되는 기작으로, 최근 이를 해충방제에 이용하려는 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 딱정벌레목 해충에 대해서는 해충방제를 위한 RNAi 연구가 많이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 RNAi를 이용하여 큰28점박이무당벌레를 방제하고자 실험을 수행하였다. 우선, RNAi에 이용할 target 유전자를 선발하기 위해 큰28점박이무당벌레의 cDNA library를 제작하였다. 그 결과, RNAi에 적합한 약 100~500bp의 insert를 확인하였고, 이를 LITMUS 28i transcription vector에 cloning하여 T7promoter를 이용해 dsRNA를 합성하였다. 향후에는 dsRNA를 큰28점박이무당벌레에 주입하여 방제에 효과적인 target 유전자를 선발하고, 나아가 transgenic plant를 통해 섭식에 의한 RNAi 효과를 확인하고자 한다.

작은뿌리파리(Bradysia agrestis)는 많은 어린 작물의 뿌리를 직접 가해하여 생육을 억제하거나 고사시키는 심각한 피해를 일으키고 있는 해충이다. 대부분 이러한 피해를 막기 위하여 살충제에 의존하고 있지만 살충제는 저항성 개체의 출현, 인축에 대한 독성, 환경오염 등의 문제점이 있다. 반면 대표적인 곤충병원성 세균인 Bacillus thuringiensis는 인축 및 식물에 무해하며 내독소단백질을 형성하여 곤충에 대해 강력한 독성을 가진 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 곤충병원성 미생물을 이용한 친환경적 방제 방법을 탐색하고자 B. thuringiensis 균주를 대상으로 생물검정을 실시하였다. 파리목 유충에 대해 살충활성을 보이는 것으로 알려진 spherical type의 내독소단백질을 가진 16균주를 선발하여 생물검정을 실시한 결과, 높은 방제효과를 나타내며 속효성을 지닌 균주가 확인되었다. 방제효과를 나타낸 균주는 농도별 살충활성을 확인하였으며 SDS-PAGE를 통하여 단백질패턴을 분석하였다.