Pollination is an important ecosystem service mostly provided by diversity of pollinating insects and other animals. As in the anthropocene biodiversity crisis with the climate change, pollination systems are experiencing strongly challenged such as pollinator diversity and abundance decline, pollinator health weakness, pollinator-plant network instability as well as the crop-pollinator habitat fragmentation and insuitability. Here we present some research progress conducted from our group in the last decade. As the pollination dependence of Korean agriculture increases, pollination contribute ap. one forth of national agricultural production, and is responsible substantial portion of vitamin and mineral provisioning. Pollinator diversity is declining in various crop systems and network connectivity is decreasing. Still in agricultural landscape, honeybee (Apis spp) is the main pollinator, accounting ap. 70% of bees, and showed the possible resource partitioning between the native, A. cerana and the introduced, A. mellifera. Simulation of crop-pollinating insect distribution suitability showed up and down directional responses, but more on the negative Further research area for better understanding and stabilizing the plant-pollinator system was proposed.

수염풍뎅이(Polyphylla laticollis manchurica)는 과거에는 흔히 발견되었으나, 1970년대 이후 한반도 내 개체수 가 급격히 감소하여 2005년 환경부에 의해 멸종위기 야생생물 Ⅰ급으로 지정되었다. 또한 해당종의 분자생물학적 연구는 멸종위기종이라는 특성으로 인해 제한적으로 진행되었다. 그로 인해 NCBI 등 공공 데이터베이스에서 제공되는 서열정보들 또한 부족한 실정이다. 이 연구는 이러한 한계를 극복하고 수염풍뎅이의 유전적 특성을 규명하기 위해 생물정보학적 기술을 활용하여 전사체 분석을 진행하였다. Illumina HiSeq 2500 플랫폼을 사용하여 53,433,048개의 RNA reads를 얻었으며, Trinity와 TGICL을 이용한 De novo 어셈블리 분석을 통해 18,172개의 unigenes를 생성하였다. 생성된 unigenes는 GO, KOG, KEGG, PANM DB를 활용하여 annotation을 진행하였다. 그 결과, GO 분석에서는 ‘binding and catalytic activities’와 관련된 항목이 높은 발현을 보였으며, KOG 분석의 경우 ‘Cellular Processes and Signals’ 범주가 높은 비율을 나타내었다. KEGG 분석을 통해 2,118개의 unigenes가 metabolic 카테고리에 annotation된 것을 확인하였다. SSR 모티프 분석에서는 AT/AT (42.90%) 모티프, AAT/ATT (13.13%) 모티프 순으로 많이 나타나는 것을 확인하였다. 이 연구를 통해 분석한 결과 들을 이용하여 유전자원 및 종 정보를 실시간 제공 및 정보 공유가 가능하도록 Database 및 web-interface를 구축하 였으며, 이러한 자료들은 국내 멸종위기종인 수염풍뎅이의 고유한 유전적 특성을 발굴 및 확보할 수 있는 기반자 료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

장내 미생물 군집은 소화 과정, 면역 시스템, 질병 발생 등 숙주의 다양한 면에 광범위한 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 주요 장내 미생물 종은 숙주의 생리 기능에 핵심적인 역할을 수행한다고 발표된 바 있다. 곤충의 장내 미생물 군집에 관한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있으며, 이들 연구는 주로 장내 미생물 군집과 기생충, 병원체 간의 상호작용, 종간의 신호 전달 네트워크, 먹이의 소화 과정 등을 중심으로 이루어지고 있다. 이러한 연구들은 대부분 Illumina MiSeq을 활용하여 16S rRNA 유전자의 V1부터 V9 영역 중 선택된 특정 부분을 대상으로 짧은 서열 정보를 대상으로 진행되었다. 그러나, 최근에는 PacBio HiFi 기술이 상용화되면서 16S rRNA의 전장 분석이 가능할 수 있게 되었다. 이번 연구는 장수말벌(Vespa mandarinia)의 해부를 통해 gut과 carcass 부분을 분리한 뒤, 각 샘플을 Illumina MiSeq과 PacBio HiFi 기술을 활용하여 미생물 군집 간의 차이점을 확인하기 위하여 수행되었다.

Haemaphysalis longicornis는 사람과 동물에게 여러 심각한 병원체를 전달하는 주요 매개체로, 한반도에 널리 분포하고 있다. H. longicornis는 Rickettsia spp., Borrelia spp., Francisella spp., Coxiella spp., 그리고 중증열성혈소판 감소증후군 바이러스 (SFTS virus) 등을 매개하는 것으로 알려져 있다. 국내에 서식하는 H. longicornis의 미생물 군집과 관련된 연구는 많이 진행되지 않은 것으로 확인되었다. 이 연구는 한반도 내 다양한 지역에서 채집된 H. longicornis의 미생물군집 다양성을 지역별, 성장 단계 및 성별에 따라 분석하였다. 2019년 6월부터 7월까지 질병관리청 권역별기후변화매개체감시거점센터 16개 지역에서 채집한 H. longicornis의 16S rRNA 유전자 V3-V4 영역을 PCR로 증폭 후 Illumina MiSeq 플랫폼으로 시퀀싱하였다. Qiime2를 활용한 미생물 다양성 분석을 통해 총 46개의 샘플에서 1,754,418개의 non-chimeric reads를 얻었으며, 평균 126개 의 operating taxonmic unit (OTU) 을 식별하여 총 1,398개의 OTU를 확인하였다. 대부분의 지역에서 Coxiella spp.가 우점종으로 나타났으며, 특히 Coxiella endosymbiont는 가장 높은 우점도를 보이며, Coxiella burnetii와 계통 발생 학적으로 유사한 것으로 확인되었다. 이 연구를 통해 분석된 결과는 각 지역의 H. longicornis 미생물군집 데이터 베이스 구축에 활용되었으며, 이를 통해 지역별 미생물군집의 특이성을 식별할 수 있게 하였다. 이는 한반도의 H. longicornis에 의한 질병 전파 연구와 이를 통한 공중보건 개선에 기여할 것으로 기대된다.

Chitin and chitosan, abundant biopolymers from shellfish, crustaceans, and fungal hyphae, have diverse applications in food, biomedical, and industrial sectors. Also, insects offer a one of the chitin and chitosan source, yet research into the biological processes of chitin and chitosan within insects remains inadequate. To investigates the safety and benefits of insect-derived chitin and chitosan, we orally administered crab-derived and insect-derived chitin and chitosan to mice and compared RNA expression. NGS derived sequences were obtained and DEG and GO analyses were performed. This study displays a chance to progress the application of edible insects.

Recently, it is demonstrate that the invertebrates have a immune memory, called Immune priming (IP). It was partially studied that the IP is mainly regulated by epigenetic modification. Here, to understand the IP on antimicrobial peptides (AMPs) production, we investigated larval mortality and time-dependent expression patterns of AMP genes in T. molitor larvae challenged with E. coli (two-times injection with a one-month interval). Interestingly, the results indicate that the higher and faster expression levels of most AMP genes were detected compared to the non-primed T. molitor larvae. Our results may used to improve the understanding of mechanisms of invertebrate immune memory.

Stoneflies (Plecoptera) are known for being sensitive to water pollution and are used as bioindicators for evaluating water quality. Among them, Nemouridae, especially the genus Nemoura, which are commonly referred to as winter stoneflies, can be found around streams even during the cold winter months. Nemoura geei Wu, 1929, among them, was originally described from Beijing and is widely distributed in Korea, China, Japan, and the Russian Far East. Here, we report the development and characterization of new functional microsatellite markers of N. geei using high-throughput sequencing technology. A total of 80,661 microsatellite loci were identified with a total length of 1,801,591 bp. The average length was 22.34 bp, and microsatellites occupied 0.42% of the entire sequence. The novel 20 microsatellite markers developed in this study can be usefully applied to the population genetics analyses as important genetic resources for understanding the ecological and evolutionary characteristics of a stonefly species at the population level in Korea.

최근 하천 환경 개선을 위한 노력과 연속성확보의 일환으로 인공구조물에 대한 철거 정책이 시행되고 있으나, 인공구조물 철거가 하천 환경에 미치는 장기적인 영향에 대해서는 명확하게 알려지지 않았다. 이에 본 연구는 하천 내 인공구조물 철거의 장기적인 영향을 분석하고, 지속 가능한 하천 관리 방안을 모색하기 위해 수행되었다. 설악산에 위치한 가는고래골의 인공구조물을 대상으로 2021년 8월부터 2023년 10월까지 8회에 걸쳐 조사한 결과, 조사기간동안 총 3문 3강 8목 11과 85종이 출현하였다. 총 출현종수는 보의 철거 전(총 44종)과 비교하여 철거직후(43종) 다소 감소하였으나, 이후 점진적으로 증가(2022년 56종, 2023년 64종)하였으며, 특히 절지동물 문에 해당하는 분류군의 증가가 확인되었다. 인공구조물과의 거리에 따른 출현종수는 구조물과 가까울수록 종수가 현저히 감소하였으며, 이격될수록 종수가 증가하였다. 장기적인 조사결과 인공구조물과 이격되어 있는 정점부터 점진적인 종수의 안정화가 확인되었으며, 인공구조물 철거지점과 가까운 지점에서는 지속적인 하상 변화가 관찰되고 회복이 느렸다. 이에 인공구조물 철거 후, 빠른 회복을 위해서는 초기 주변환경을 고려한 서식환 경의 조성 및 관리에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

기존의 사후경과시간(PMI) 추정 방법은 대략적인 사후경과시간의 추정, 사후 48~72시간 경과 또는 부패 시 추정 불가능이라는 문제가 발생하여 최근에는 법의곤충학(Medicolegal entomology)을 통한 최소 사후 경과시간 (PMImin) 추정이 더욱 강조되고 있다. 이로 인해 시식성파리의 발육 성장속도 파악은 시체의 최소 사후 경과시간 추정에 있어 효과적인 도구로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 곱슬털쉬파리(Parasarcophaga. similis)를 사육대상 종으로 선정하였다. P. similis는 부패한 시체를 섭식하는 시식성파리 중 하나로서, 발육 성장 속도에 따른 법곤충 학적(Forensic entomology) 최소 사후 경과시간을 추정하는 데 중요한 지표가 된다. 실험에 사용된 대상종의 경우, 경북 칠곡군 지천면 일대에서 6~9월경 야외쉬파리 채집하였고, 종 동정, 사육 및 증식, 예비 실험을 거친 후 본실험 을 진행하였다. 본실험은 산란 집단 케이지 내에서 산란 유도 후 12시간 간격으로 6개체를 샘플링하였고, 이를 Leica M125 Microscope (Leica Microsystems, Germany), EG-2HDNL(이지테크, Korea)로 이미지와 측정치를 확보 하였다. P. similis를 16~34°C 사이 7개의 온도 조건에서 성장 속도 측정을 3회 반복 실험하였으며, 곱슬털쉬파리의 최초 출현시점, 특정 온도 조건 별 발육 성장 속도 측정, 유충 몸길이 데이터, 이미지 자료, 표본 등을 확보하였다. 16, 19, 22, 25, 28, 31, and 34°C에서 P. similis의 알에서 성충까지의 발달 기간은 각각 822.0±5.9, 605.0±12.2, 442.3±9.4, 339.3±6.1, 289.3±7.5, 253.0±8.0, and 248.7±3.4h이 경과함을 확인하였다. 본 연구의 결과는 P. similis의 성장과정 데이터와 PMImin추정을 위한 지표로서 활용가능한 데이터를 제공한다.

한강 3개 보 구간 수변부 11개 지점을 대상으로 2023년 총 2회 채집된 저서성 대형무척추동물은 총 100종 평균 426.0 개체/m2였다. 여주보에서 64종으로 가장 많이 출현하였고, 강천보에서 59종, 이포보에서 54종, 한강보상류 에서 41종, 한강보하류에서 32종이 확인되었다. 전체 평균 개체밀도는 강천보에서 944.1 개체/m2로 가장 많았고, 한강보상류에서 282.7 개체/m2, 여주보에서 251.9 개체/m2, 이포보에서 180.6 개체/m2, 한강보하류에서 172.9 개체 /m2 순으로 확인되었다. 한강 보 구간에서는 플라나리아류, 실지렁이, 깔따구류 등이 우점함. 보구간의 특성상 상대적으로 단순한 하상 및 깊은 수심에 적응성이 높은 실지렁이, 깔따구류의 우점은 일반적인 특성으로 볼 수 있으며 일시적으로 수변부에서 밀집된 플라나리아류의 채집이 이뤄져 우점된 결과를 보인 것으로 보임. 한강 보 구간 수변부 및 중앙부 조사지점별 군집분석을 실시한 결과 한강보 하류는 3개 보에 비해 우점도가 높고 다양도 와 풍부도가 낮았으며 전반적으로 상류부에 위치한 한강보상류 등의 지점에서 군집안정성이 확보되고 있는 것으로 보이며 이러한 점은 상대적으로 다양한 미소서식환경에 기인한 것으로 판단된다.

최근 기후변화 등으로 인한 꿀벌의 폐사가 증가하고 있으나 관련 데이터가 부족하여 이에 대한 연구가 어려움 을 겪고 있어 학습용 인공지능 데이터를 구축하여 양봉 산업 발전에 기여하고자 한다. 학습용 데이터로 생애주기 별 5단계(알, 애벌레, 번데기, 숫벌, 여왕벌), 종봉별 4가지(이탈리안, 카니올란, 한봉, 호박벌), 발생질병 1종(백묵 병) 총 10가지 클래스를 데이터 수집장소 6곳(장성, 포천, 칠곡, 완주, 의령, 장흥)에서 학습용 데이터를 274,206장 구축하였다. 수집된 데이터는 원시데이터, 원천데이터 가공, 라벨링 데이터 결합, 가공데이터 검수 등을 통해 만들어졌으며 관측지에서 온습도, CO, CH4, NH3 등 환경데이터를 200,000건 확보하여 데이터 라벨링을 수행하 였다. 데이터는 AI Hub(www.aihub.or.kr)에서 다운받을 수 있다. 확보된 데이터는 꿀벌의 생애 단계별, 종별, 건강 상태별 이미지 데이터로 구성되어 있어 양봉 관리 자동화, 꿀벌 질병 예측, 양봉 기술 개발 및 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

곤충병원성 선충인 Heterorhabditis. megidis(큰형광병원선충)는 참나무 군락지(광주광역시 소재) 사양토에 서 분리 동정되었고, 곤충병원성을 가지는 공생세균은 Photorhabdus temperata로 분리 동정되어 각각 GJ1-2로 명명하였다. H. megidis GJ1-2는 고구마(주황미) 큰 검정풍뎅이 Holotrichia parallela에 대한 방제 효과는 평택시 (경기도 소재)와 논산시(충청북도 소재)의 노지 재배 사양토에서 관주처리 30일 후 각가 81.1%, 78.9%로 나타났 으며, 인삼(재래종) 거세미나방 Agrotis segetum에 대한 방제 효과는 이천시(경기도 소재)와 청주시(충청북도 소재)의 비가림 재배(차광막 설치) 사양토에서 관주처리 14일 후 방제가는 각각 79.9%, 80,2%로 나타났다. H. megidis GJ1-2는 고구마(주황미)와 인삼(재래종)에서 약제 처리 후 3, 7, 14일 후 외관상 약해는 나타나지 않았다.

식용곤충은 미래식량 자원으로써 우수한 가치를 지니고 있어 해외에서는 사육자동화, IoT 및 AI 기술적용, 수직재배시스템 구축 등 많은 연구가 진행되고 있지만 국내에서는 대규모 사육농가나 곤충스마트팜 기술개발 이 부족하여 이를 위한 AI/빅데이터 인프라 구축이 시급한 실정이다. 학습용 인공지능 데이터는 식용곤충으로 활용되고 있는 장수풍뎅이, 흰점박이꽃무지, 갈색거저리, 백강잠, 메뚜기, 풀무치의 생애 주기별 총 6종의 RGB 사진데이터와 분광이미지 데이터 408,000장을 구축하였으며 온도, 습도, CO,, 암모니아, 조도, 수분 등 환경 데이 터 200,000세트를 수집하였다. 수집된 데이터는 원시데이터 수집, 원천데이터 가공, 라벨링 데이터 결합, 가공데 이터 검수 등을 통해 만들어졌으며 관련 데이터는 AI Hub(www.aihub.or.kr)에서 다운받을 수 있다. 확보된 식용곤 충 6종의 데이터는 곤충 종별 성장단계, 환경 변수에 따른 최적의 사육환경 조성, 생산시기 예측, 스마트대량사육 시스템 개발, 제품 가공시 추적이력제 도입, 식용곤충 스마트팜 기술 개발 및 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

Division of the risk management, APQA(Animal and Plant Quarantine Agency) is conducting the IRA(Import Risk Assessment) to prevent the introduction of pests when importing foreign agricultural products. In the 2023 IRA, 55 cases of 19 items from 23 countries was analyzed, and fresh avocado(variety: HASS) from the Philippines was concluded in September 2023 and can be imported in accordance with appropriate phytosanitary measures. The main issue in the IRA of fresh avocado fruits from the Philippines was whether HASS variety avocados were host plants of Bactrocera dorsalis. As a result of the risk analysis, B. dorsalis were included in the pest list that needs to be managed by special risk management. As a risk management for B. dorsalis, one trap using methyl-eugenol is installed per 20 ha once a week. After surveying, if the population is more than 2/trap/day, control measures such as adding traps and spraying pesticides are necessary. As equivalence, regionalization, and transparency have been strengthened with the recent entry into force of the mega FTA, a higher level of scientific basis is required. Accordingly, division of the risk management, APQA is working harder to improve its expertise, and we need your cooperation and attention of the IRAs.

식물기생선충은 식물에 기생하여 식물의 생장을 저하시키거나 심할 경우 식물의 고사를 일으키는 주요 병원 체의 하나이다. 이들 선충은 수입 식물을 통해 국내로 유입될 수 있으며, 이로 인해 식물의 생장이 저하되거나 식물이 죽는 등의 실제적 피해를 야기할 수 있다. 생강은 한국의 대표 음식인 김치를 비롯한 다양한 요리와 음료, 전통약재 등에 사용되는 중요한 식약재료이며, 그 가치와 수요가 매우 높다. 최근 10년(2014-2023년) 동안 종구로 써 사용되는 재식용 생강의 수입량은 총 31,740톤이었는데, 수입 생강 원산지의 대부분은 중국으로써 최근 10년 간 수입량의 99.99%를 차지했다. 동기간 검역처분 내역은 합격 수량이 1,090건(27,637톤), 폐기 수량은 222건 (4,102톤)이었다. 폐기 처분을 받는 주용 원인을 분석해보면, 관리급 선충 검출이 139건, 종구에 흙이 부착된 경우 가 26건 등이었다. 앞으로도 농림축산검역본부는 수입 재식용 생강에 대한 실험실정밀검역을 통해 우리나라의 농업과 자연환경에 위해를 가할 수 있는 식물기생선충의 차단을 위해 최선의 노력을 다하고자 한다.

We investigated the effects of fluctuating temperature on development and fertility of M. persicae at different temperature conditions, 10, 15, 20, 25, 28, and 30±5℃, respectively. In this study, we collected detailed data on development periods, and fertility of M. persicae at six different temperatures. We analyzed the life table parameters of M. persicae using age-stage, two-sex life table program. The intrinsic and finite rate of increase were the highest at 25±5℃. The fertiltiy was the highest at 20±5℃.

최근 이상기후 및 기후변화로 인해 농작물 병해충 발생이 증가하고 발생양상 또한 다양해지고 있으며, 국제 무역 및 해외 여행객 증가로 인한 외래 병해충 유입 위험성이 높아지고 있는 추세이다. 특히 대표적인 비래해충 중의 하나인 벼멸구(Nilaparvata lugens Stål, 1854)의 발생 범위, 출현율 및 빈도수가 꾸준히 증가하여 피해를 호소 하는 농가들이 많아진 반면, 이들에 대한 대응책은 피해발생의 불규칙성, 이전 자료의 부족 및 불명확성으로 인해 미비한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 대비해 벼멸구의 온도발육모형을 이용하여, 기상자료, NCPMS와 더불어 연발생 횟수와 분포 가능 범위 및 발생 시기를 예측하였다. 또한, 벼멸구의 발생량이 많았던 충남 예산, 경남 사천, 진주의 최초발생일, 최초비래일, 최고발생일, 발생최성일 기준으로 각각 발육영점온도 및 유효적산온도를 적용하여 세대별 발생시기를 예측하였다. 최초발생일과 최초비래일은 예산 7월 9일, 7월 16일, 사천 7월 2일, 7월 19일, 진주 7월 26일, 7월 26일로 나타났으며, 최초발생일과 최초비래일 사이를 초발생일 로 적용하면 다음세대 발생이 실제 조사한 지역별 최고발생일인 예산 9월 7일, 사천 8월 9일, 진주 8월 8일과 근접 한 시기로 추정되어 효과적임을 알 수 있었다.