Bemisia tabaci Gennadius, one of the most invasive insect pests, has spread quickly nationwide since it was introduced to South Korea in 2008. The use of insecticides is the main management strategy for this pest, but the control efficiency has been decreased due to insecticide resistance. We collected 12 local B. tabaci populations to investigate the regional differences in efficiency and observed the mortality from 14 commercial insecticides applied at recommended concentrations (RC) and dilutions (0.1 RC and 0.01 RC) using the leaf dipping bioassay. Except for etofenprox (46-64%), thiamethoxam (37-60%), pyriproxyfen (21-61%), and pyridaben (61-65%), the other insecticides showed excellent insecticidal efficacy of 70% to 100% at their RC. In particular, flupyradifurone, emamectin benzoate, and cyantraniliprole showed high insecticidal efficacy of over 90% in all of the tested populations. Some insecticides that rapidly decreased in activity (less than 30%) at diluted concentrations or showed high resistance levels in nearby regions were classified for cautious use due to the possibility or potential to develop resistance. The results provide selected insecticides for B. tabaci control by region and could contribute to reducing insecticide abuse and increasing insecticidal efficiency in farming fields.

담배가루이(Bemisia tabaci (Gennadius))는 전세계적으로 다양한 작물을 가해하고 있는 흡즙성 해충이다. 국내에서는 1998년에 최초로 유입이 보고되었고 현재 전국에 널리 퍼져 농가에 경제적으로 큰 손실을 주고 있다. 담배가루이의 주 방제방법인 화학적 방제를 위해서는 정확한 약제 저항성 진단을 바탕으로 한 약제 선택이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2020년 6월부터 10월까지 전국 7개도 12지역의 온실에서 담배가루이를 채집하여 잔류접촉법 기반 생물검정 및 분자마커를 통해 약제 저항성을 진단하였다. 그 결과, 작용기작이 다른 5종 약제(dinotefuran, spinosad, emamectin benzoate, chlorfenapyr 및 bifenthrin)에 대해 전국적으로 높은 저항성을 지니고 있으며 유기인계 및 피레스로이드계 약제에 대한 저항성 점돌연변이가 포화상태임을 확인하였다. 이는 약제 저항성 모니터링에 기반한 담배가루이 약제 저항성 관리가 시급하다는 것을 시사한다.

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.

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.

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.

국내에는 말벌과에 속하는 5개의 속에 총 32개 종이 분포하고 있다. 말벌속(Genus Vespa)에는 총 10개의 종이 전국적으로 분포를 하고 있는데, 최근에 문제된 외래침입 해충인 등검은 말벌(Vespa velutina nigrithorax Buysson)이 이에 속한다. 본 연구팀은 국내 자생 말벌(Vespa crabro flavofasciata Cameron) 과 좀말벌(Vespa analis parallela Andre)에 대한 Venomics분석을 수행하여, 말벌들의 독선 발현 유전체와 독액에 존재하는 단백체와 대사체에 대한 분석을 완료하였다. 뱀허물쌍살벌속(Genus Parapolybia)에 속하는 큰뱀허물 쌍살벌(Parapolybia indica Saussure)과 뱀허물쌍살벌(Parapolybia varia Fabricius)은 국내자생 종이고, 쌍살벌속(Genus Polistes)에는 왕바다리(Polistes rothneyi koreanus Vecht) 와 별쌍살벌(Polistes snelleni Saussure)을 포함하여 총 10종을 포함하고 있다. 이 중에서 왕다바리와 별쌍살벌에 대한 독선 발현유전체와 단백체분석과 대사체분석을 실시하였다. 본 Venomics연구의 결과는 쌍살벌속에 속하는 종들의 독선특이 발현 유전체와 독액에 존재는 단백체는 다양한 기능성 물질을 포함하고 있는 중요한 유전자원임을 증명하고 있다. (본 연구는 환경부 국립생물자원관의 자생생물 조사·발굴 사업(NIBR201512205)으로 수행되었음)

국립생물자원관 곤충표본실, 서울대학교 곤충표본실 및 국립농업과학원 곤충표본실에 소장된 표본 조사와 문헌조사 결과 국내에는 말벌과에 총 5개 속의 31개 종이 존재하고 있음을 알 수 있었다. 그 중 말벌 속에 속하는 Vespa analis parallela Andre (좀말벌), Vespa crabro flavofasciata Cameron (말벌), Vespa ducalis Smith (꼬마장수말벌), Vespa mandarinia Cameron (장수말벌), Vespa simillima simillima Smith (털보말벌)의 독액을 오염 없이 분리하여 내는 방법을 개발하였다. 발굴된 표준 독낭 분리 방법을 이용하여 5종의 말벌 독액을 채취하였다. 그 중에 현재까지 단백체와 발현 유전체 분석이 이루어지지 않은 Vespa analis parallela Andre에 대한 분석을 실시하였다. 발현 유전체 분석을 위해서는 살아있는 말벌의 독샘을 적출한 후 전체 RNA를 추출하여 RNA seq을 실시하였다. 단백체의 분석을 위해서는 독액을 Tandem Mass-spectroscopy를 이용하여 분석을 하였다. 대사체의 분석을 위해서는 High-resolution magic angle spinning NMR (700mHZ)를 이용하여 분석을 하였다. 연구결과 분석된 기능성 물질에 대한 활용성 연구를 실시할 예정이다.

국립생물자원관 곤충표본실, 서울대학교 곤충표본실 및 국립농업과학원 곤충 표본실에 소장된 표본 조사와 문헌조사 결과 국내에는 말벌과에 총 5개 속의 31개 종 이 존재하고 있음을 알 수 있었다. 그 중 말벌 속에 속하는 Vespa analis parallela Andre (좀말벌), Vespa crabro flavofasciata Cameron (말벌), Vespa ducalis Smith (꼬마장수말벌), Vespa mandarinia Cameron (장수말벌), Vespa simillima simillima Smith (털보말벌)의 독액을 오염 없이 분리하여 내는 방법을 개발하였다. 발굴된 표준 독낭 분리 방법을 이용하여 5종의 말벌 독액을 채취하였다. 그 중에 현 재까지 단백체와 발현 유전체 분석이 이루어지지 않은 Vespa analis parallela Andre에 대한 분석을 실시하였다. 발현 유전체 분석을 위해서는 살아있는 말벌의 독샘을 적출 한 후 전체 RNA를 추출하여 RNA seq을 실시하였다. 단백체의 분석 을 위해서는 독액을 Tandem Mass-spectroscopy를 이용하여 분석을 하였다. 대사 체의 분석을 위해서는 High-resolution magic angle spinning NMR (700mHZ)를 이용하여 분석을 하였다. 연구결과 분석된 기능성 물질에 대한 활용성 연구를 실시 할 예정이다.