Behavioral modulation by genetic changes garners a special attention nowadays as an effective means of revealing genetic function on the one hand and broadening the scope of in situ monitoring on the other hand. The cGMP-dependent protein kinase was treated to the western flower thrips, Frankliniella occidentalis. Automatic recognition techniques and computational methods were utilized to investigate behavioral changes across photo- and scoto-phases. Movement behaviors are objectively expressed according to parameter extraction and data structure visualization in different light phases. By comapring with the individuals without treatment, activities of treated thrips were changed including decrease in circadian rhythm. Usefulness of automatic monitoring of insect movement in different genetic strains is further discussed for providing useful information on monitoring and diagnosing natural and unntatural genetic disturbances.

RNA interference (RNAi) has been applied to control insect pests using gene silencing machinery in which small interfering RNA derived from dsRNA specifically degrades target mRNA. This study optimized dsRNA insecticide specific to thrips infecting hot peppers. Among potent candidate target genes, vATPase B was chosen because its RNAi was highly efficient as much as Snf7, a well-known RNAi target gene. Although RNAi specific vATPase B is lethal to Frankliniella occidentalis, it was not much effective to control other thrips species such as F. intonsa and Thrips tabaci. To expand its target spectrum, we devised a mixture treatment of dsRNA specific to individual species. As expected, each dsRNA was highly efficient in a species-specific manner. This supported the hypothesis of 21mer identity for the efficient RNAi. However, the dsRNA mixture efficiently killed the three thrips species in a crop field. To further expand its spectrum to the whitefly, Bemisia tabaci, we applied virus-induced gene silencing (VIGS) to produce dsRNA in the hot peppers using Tobacco Rattle Virus. VIGS successfully suppressed control gene. dsRNA produced by VIGS gave significnat mortality to B. tabaci in addition to the thrips. These results suggest a technique to expand dsRNA insecticide spectrum using a mixture treatment and VIGS in insect pest control_.

Xenorhabdus와 Photorhabdus 속은 각각 곤충병원성 선충인 Steinernema와 Heterorhabditis에 공생하는 공생세 균이다. 감염성 선충의 유충은 공생세균을 표적 곤충의 혈강에 전달하고, 여기서 세균이 증식하여 숙주 선충의 발달을 돕는다. 이러한 선충과 세균 복합체의 성공적 공생관계는 세균의 이차대사산물을 통한 숙주의 면역억제 에 달려져 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 서로 다른 살충력을 보이는 6종의 Xenorhabdus를 확보하고 이러한 차이가 세균의 성장속도와 NRPS (Non ribosomal peptide synthease)에 의해 생성되는 세균의 이차대사산물 발현에 서 기원한다는 것을 확인하였다. 서로 다른 균주들은 콩명나방 (Tenebrio molitor)에 대한 살충력에 차이를 가지고 있었다. 이러한 세균들은 TSB 배지에서는 세균 성장 속도에 차이가 존재하지 않았지만 콩명나방 혈강 내에서는 세균의 성장 속도에 차이가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 각 세균의 이차대사산물 추출물을 통한 곤충의 면역 억제 실험 결과 PLA2 활성 억제, 세포독성 능력들이 살충력과 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 이차대 사산물의 경우 많은 물질이NRPS (Non ribosomal peptide synthease)에 의해 생성되므로 각 세균 별 NRPS의 유전자 발현을 보았을 때 흥미롭게도 살충력이 더 높은 스트레인의 세균이 일부 NRPS 유전자의 발현이 더 높은 것으로 나타났다. NRPS에 의해 합성되는 물질을 포함한 세균의 이차대사산물의 차이를 서로 비교하기 위하여 이차대사 산물 추출액을 GC-MS/MS를 이용하여 분석하였다. 본 연구를 통해 곤충병원세균에 살충력의 기원이 NRPS를 통해 합성되는 이차대사산물에 있다는 것을 확인하였으며 이를 이용한 다양한 NRPS 유래 물질 연구는 신규 살충 물질 개발에 들어가는 비용과 시간을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)는 고추를 가해하는 주요 병해충 가운데 하나이다. 유충과 성충이 긁어빠는 구기로 잎과 열매에 가해하는 직접피해는 물론이고 일명 칼라병이라 일컬어지는 토마토반점위조바 이러스를 전파하는 간접피해를 주고 있다. 다양한 바이러스 내병성 품종이 농가에서 재배되고 있으나, 칼라병의 발병은 해를 거듭하며 증가하고 있다. 놀라운 사실은 일부 내병성 품종에 대해서 총채벌레의 유인력이 감수성 품종에 비해 높다는 사실이다. 본 연구는 꽃노랑총채벌레에 대한 고추의 항객성 기작을 분석하였다. 총채벌레에 이미 피해를 받은 고추는 다른 총채벌레의 접근을 억제하는 것은 물론이고 천적인 미끌애꽃노린재를 유인하였 다. 이 고추 내부에는 자스모닉산 생합성 관여 유전자의 발현이 증가하였다. 고추가 생산하는 향기성분을 SPME 방식으로 모아 분석한 결과 Green leaf volatile과 terpene류의 증가를 보였다. 시판되는 10개의 고추 품종을 대상으 로 항객성 생물 검정과 향기성분 분석을 실시한 결과 이상의 항객성 기작을 뒷받침하였다. 또한 근권세균 가운데 일부는 고추로 하여금 이러한 항객성을 유도하였다.

The western flower thrips, Frankliniella occidentalis, is a significant economic pest among thysanopterans because of its massive feeding damage and ability to spread tospovirus to hundreds of plant species worldwide. To control this pest, chemical insecticides have been used but become unsatisfactory in the control efficacy due to the rapid resistance development of F. occidentalis. The cost-effective chitosan-based nanoparticle (NP) formulations as dsRNA insecticide gave > 80% mortalities in 7 days in the field condition. Nevertheless, the usage of NP-based dsRNA is hindered by the conflict between the excessive expense of producing dsRNA and the massive quantity of materials required for field application. Many research reports have demonstrated microbial-based dsRNA production using the L4440 vector and HT115 (DE3) Escherichia coli for application to vertebrate and invertebrate systems. In this study, we aimed to compare chitosan NP and bacterial formulation-based dsRNA control tactics against F. occidentalis using RNAi against the vacuolartype ATPase (vATPase) gene.

시설재배지 고추(Capsicum annuum)에 주요 총채벌레는 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)와 대만총채벌레(F. intonsa)이다. 본 연구는 이들 총 채벌레의 월동 생리를 분석하는 데 목적을 두었다. 두 총채벌레는 동결감수성 곤충으로 낮은 저온(-15~-25°C)에서 체내빙결점을 보였다. 그러나 이 체내빙결 점은 두 종 사이에 그리고 발육태에 따라 상이하였다. 꽃노랑총채벌레의 경우 성충 -25.7±0.5°C, 번데기 -17.2±0.3°C, 약충 -15.0±0.4°C였고 대만총채벌레 는 성충 -24.0±1.0°C, 번데기 -27.0±0.5°C, 약충 -17.2±0.8°C에서 체내빙결점을 기록하였다. 그러나 실제로 두 종의 저온 피해는 체내빙결점보다 높은 온도 에서 일어났으며, 처리온도가 내려갈수록 그리고 노출시간이 증가할수록 증가하였다. 대만총채벌레에 비해 꽃노랑총채벌레가 저온에 대해서 높은 내한성을 보였으며 발육태에 따라 약충보다는 성충이 높은 내한성을 나타냈다. 그러나 두 종 모두는 치사 저온조건(-10°C, 2시간)에 노출되기 전에 0°C에서 2시간 미리 노출되면 저온 피해가 현저하게 줄어드는 급속내한성유기를 보였다. 또한 단계적으로 감소하는 저온에 노출되면서 저온순화를 발현하였다. 이들 총채벌레의 월동처를 알아보기 위해 시설재배지 안팎에서 동계모니터링이 진행되었다. 동계기간(11월~2월) 두 종 성충은 야외에서 채집되지 않았지만, 시설재배지 내부 에서는 꽃노랑총채벌레가 황색점착트랩과 잡초에서 포획되었다. 동계기간 시설재배지 토양시료에서 꽃노랑총채벌레 성충이 지속적으로 우화되었으나, 대만 총채벌레는 11월과 12월 토양시료에서 나오지 않았지만, 1월 이후 채집된 시료에서 성충 우화가 관찰되었다. 휴면에 따른 우화율 차이인지를 분석하기 위해 상이한 일장을 이들 두 총채벌레 종에 처리하였다. 이 결과 꽃노랑총채벌레는 일장조건과 무관하게 우화한 반면 대만총채벌레는 단일조건에서는 우화하지 않 았다. 한편 이들 총채벌레가 전파하는 Tomato spotted wilt virus도 동계기간 총채벌레가 채집된 잡초에서 검출되었다. 이상의 결과는 꽃노랑총채벌레가 겨 울기간 시설재배지 내부에서 잡초를 먹이로 발육하는 반면, 대만총채벌레의 경우는 휴면상태로 토양 속에서 월동하는 것으로 추정되었다.

전국 최대 규모의 고추(Capsicum annuum L.) 재배지는 안동이다. 이 지역을 중심으로 본 연구는 시설재배지 고추를 가해하는 총채벌레의 연중(2021년 3월 31일~10월25일) 발생을 보고한다. 황색트랩을 이용하여 포획한 총채벌레를 유관으로 동정한 결과 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)와 대만총채벌레(F. intonsa)가 우점종으로 나타났다. 전체 포획충은 107,873마리였으며 이 가운데 꽃노랑총채벌레가 약 82%, 대만총채벌레가 약 17% 그리고 기타 총채벌레가 약 0.3% 를 차지하였다. 연중 전체적으로 2회 총채벌레 발생 피크를 보였다. 첫 번째 발생피크는 5-6월에 나타났고, 두 번째 발생 피크는 9월 이후에 일어났다. 발생규모는 첫 번째보다는 두 번째 발생 피크에서 높았으며 대부분은 꽃노랑총채벌레가 차지하였다. 흥미롭게 7-8월에 이들 총채벌레의 발생이 매우 낮았는데 이들 주요 총채벌레 가 고온에 대한 높은 감수성으로 기인되었다. 실내 고온 노출실험은 총채벌레들이 35°C 이상에서 고온 감수성을 보여 45°C에서는 1시간 노출을 견디지 못하였다. 실 제로 안동지역 7-8월 시설재배지는 최고온도가 45°C 이상을 기록하였다. 이 가운데 꽃노랑총채벌레가 대만총채벌레에 비해 낮은 고온 감수성을 보였다. 반면에 안동 에 비해 기온이 낮은 강원지역의 시설 고추 재배지에서는 7-8월에 오히려 최대 총채벌레 발생피크를 나타냈으며, 이 시기 최고온도는 45°C 이하를 기록하였다. 조사 한 안동지역 고추에서는 TSWV (tomato spotted wilt virus)에 의해 발병되는 바이러스병이 발생하였다. 다중 PCR 검정법으로 이 바이러스 보독 유무 및 대상 총 채벌레를 동시에 분석하였다. 이 결과 바이러스 보독충 비율은 최대 30%를 기록하며 연중 지속적으로 검출되었는데 이들 모두는 대만총채벌레로 판명되었다. 이상 의 결과는 시설 고추재배지에서 꽃노랑총채벌레는 고추 수확기에 최성기를 이루며 고추에 직접피해를 줄 가능성이 높으며, 대만총채벌레는 높은 바이러스 보독율로 고추의 간접피해를 유발할 위험성이 있다는 것을 각각 제시하고 있다.