Harlequin ladybird (Harmonia axyridis (Pallas, 1773)) is an invasive species originating from Asia, posing a potential threat to the ecosystem and the wine industry in New Zealand due to wine taint, although it can also be a useful biocontrol agent. In this study, the response profiles of antennal olfactory receptor neurons (ORNs) to 32 plant volatiles were examined in male and female H. axyridis, using the single sensillum recording technique. Various types of ORNs were identified from four types of olfactory sensilla in both male and female H. axyridis, with no sexual dimorphism. The most abundant type of sensilla contained two ORNs exhibiting highly specialized responses to methyl benzoate and β-caryophyllene, respectively. Another type of sensilla also contained two specialized ORNs, one responsive to geranyl acetate and the other to some aromatic compounds such as 2-phenylethanol, benzyl acetate, methyl benzoate, and methyl phenylacetate. In contrast, two other types of sensilla contained broadly tuned ORNs, one containing ORN(s) responsive to six-carbon alcohols such as (Z)-3-hexen-1-ol, 1-hexanol, and isomers of 2-hexen-1-ol as well as some other non-alcohol green leaf volatiles, and the other containing ORN(s) exhibiting responses to β-myrcene, geraniol, linalool, nerol, benzyl acetate, and methyl phenylacetate. This study suggests that H. axyridis possesses a set of ORNs specialized for specific plant volatiles, providing insights into the olfactory communication system of this species and potential volatiles to be used for trapping this insect.

Spodoptera 속의 담배거세미나방, 열대거세미나방 및 파밤나방은 여러 나라에 분포하는 광식성 해충으로, 본 연구에서는 이들의 페로몬 및 식물냄새물질과 관련한 화학통신시스템에 대해 이해하기 위해 냄새감각기의 종류와 분포, 냄새활성물질 동정 및 야외행동 반응에 대한 연구를 진행하였다. 주사전자현미경 관찰을 통해, 세 종 나방의 암, 수컷 촉각에 여러 종류의 냄새감각기가 존재하며, 형태적으로 구분되는 종특이적 또는 성특이적 냄새감각기들이 존재한다는 것을 확인하였다. GC-EAD 실험을 통해 세 종 나방에 냄새활성을 나타내는 식물 냄새물질과 페로몬 관련 물질들을 동정하고, 이들을 개별 또는 조합하여 야외 트랩실험을 통해 행동활성을 검정 한 결과, 이 중 여러 물질이 담배거세미나방과 파밤나방의 성페로몬에 대한 유인행동 반응을 저해하는 것을 알 수 있었다. 열대거세미나방은 발생이 저조하여 야외에서의 행동반응을 확인할 수 없었다.

Sensory electrophysiological recording techniques such as EAG (electroantennogram), GCEAD (coupled gas chromatograph-electroantennogram detection) and SSR (single sensillum recording) have been useful in the chemical ecology studies of insects and plants. Numerous pheromones and other semiochemicals have been identified through GCEAD analysis, and the response profiles of antennae and individual olfactory receptor neurons have been characterized by using EAG and SSR techniques. In this talk, the practical aspects of these techniques are presented in detail. Standard setup and procedure of each electrophysiological recording technique, and important parameters and proper data analysis methods will be introduced as well as its applications. Common mistakes and limitations of these techniques will also be discussed.

담배거세미나방(Spodoptera litura), 열대거세미나방(Spodoptera frugiperda) 및 파밤나방(Spodoptera exigua) 은 광식성 해충이지만, 종특이적인 기주범위를 갖는다. 이들이 기주식물을 찾아가는 과정에 냄새감각이 어떤 역할을 하는지 알아보기 위해, 기주 및 비기주 식물에서 발산되는 46가지 휘발성 물질을 선정하여, 이들에 대한 나방 3종의 냄새반응을 GC-EAD(gas chromatography-electroantennogram detection)를 통해 확인하였다. 그 결과, 46가지의 식물유래화합물 중 9가지 물질이 3종의 나방 모두에서 냄새활성을 나타냈으며, 2가지 물질은 담배거세 미나방과 열대거세미나방에만 냄새활성을 나타냈고, 다른 몇 가지 물질은 담배거세미나방에만 냄새활성을 나 타냈다. 이 결과는 세 종 나방이 식물냄새물질 탐지를 위해 유사한 냄새감각세포를 가지며, 일부 종에서는 종특이 적인 냄새감각세포가 존재한다는 것을 보여준다. 이 결과를 바탕으로 냄새활성을 나타낸 물질들의 나방 3종에 대한 행동활성을 야외트랩실험을 통해 확인할 예정이다.

나방은 성페로몬에 대한 통신시스템이 잘 발달되어 있다. 동종의 암컷이 방출하는 성페로몬을 원거리에서 감지하여 암컷을 정확히 찾아가 교미할 수 있도록 하기 위해서, 수컷 나방은 고도로 발달된 성페로몬 감지 시스템을 갖고 있다. 이러한 시스템을 이용해서 수컷 나방은 페로몬 냄새 기둥(plume)을 따라 바람을 거슬러 비행하면서 간헐적으로 감지되는 페로몬 냄새가닥(odor filaments)을 추적하는 고정행동양식(stereotypic behavior)을 보인다. 일반적으로 여러 성분으로 구성되는 나방의 암컷 성페로몬은 그 조성이 종특이적(species-specific)이며, 비슷한 성분을 공 유하는 유사종들이 방출하는 성페로몬과 동종의 암컷이 방출하는 성페로몬을 정확히 구분하기 위해서 수컷 나방은 촉각에 여러 종류의 고도로 특 화된 페로몬 감각세포들을 갖고 있어서, 이들이 페로몬을 감지할 때 나오는 신경 신호들을 종합해서 동종의 페로몬을 인식하여 행동반응이 일어 나게 된다. 수컷 나방은 보통 동종의 페로몬 성분뿐만 아니라 유사종이 사용하는 페로몬 성분들을 특이적으로 감지하는 길항적(antagonistic) 냄 새감각세포들도 갖고 있어서 페로몬 식별력을 강화한다. 본 종설에서는 지금까지 보고된 수컷 나방의 페로몬 감지 시스템과 이와 연관된 수컷의 감각기 및 행동반응에 대한 연구 결과들을 정리하고, 이를 종합하여 앞으로의 연구 방향을 제시하고자 한다.