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.

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.

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.

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.

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.

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℃.

The purpose of this study is to select various insect species for healing resources and develop a healing program in order to use insect as a healing agriculture. In this study, there are two kinds of breeding kit were developed, one for Gryllus bimaculatus and the other for Oxya chinensis sinuosa. Using these insect breeding kits, we conducted a survey of 60 children and the elderly. In the case of children, the results of the insect breeding satisfaction showed that 30.6% said that the sound of crickets was very good, and 11.1% said that it was good. In addition, the higher the child's awareness of insects, the higher the proportion of children who wanted to raise insects in the future. As a result of a survey of seniors, 45.2% do not like insects and 51.6% are not interested, meaning that most seniors are not very interested in insects. However, the emotions after breeding insects showed positive results, with 45.2% saying their personality became brighter, 48.4% reducing their anger, 48.4% relieving their irritation, 54.8% relieving loneliness, 58.1% feeling more responsible, and 51.6% developing intimacy.

갈색거저리 유충의 사료인 밀기울은 대부분 수입에 의존하고 있는데 일부 국가의 식량 수출 중단 조치 등에 따른 국제 곡물가격 상승으로 밀기울 가격은 인상되고, 식용곤충 판매가격이 하락하면서 생산비 절감을 위한 사료 개발이 요구되고 있다. 농업부산물 3종을 50% 이상 급이하게 되면 유충 생육이 저하되었기 때문에 본 연구는 적정한 배합비율을 선정하기 위해 첨가사료 20, 30% 함량으로 밀기울과 혼합하여 사료를 급이하였을 때 갈색거 저리 유충의 생육 특성과 영양성분 변화에 대해 밀기울만 제공한 대조구와 비교하였다. 부산물 A와 B, C를 각각 30% 함유한 처리구에서 갈색거저리 유충 무게는 대조구와 차이가 없음을 확인하였다. 먹이소화율은 부산물B를 20% 함유한 처리구가 80.5%로 대조구에 비해 높았고, 부산물C 30% 처리구에서 72.6%로 가장 낮았다. 갈색거저 리 유충의 생육일수 100일 기준으로 부산물B 30% 처리구에서 용화율이 76.1%로 대조구보다 1.6배 높았으며, 부산물A 20% 처리구는 29.2%로 용화율이 가장 낮았다. 갈색거저리 유충의 조단백질 함량은 부산물 C 30% 처리 구에서 대조구보다 10.3% 증가하여 아미노산 분석을 진행한 결과 sarcosine과 ornithine이 2.5배 이상 증가하였다. 이를 통해 부산물 B나 C를 30% 함유한 사료를 급이하였을 때 사육 원가를 절감하여 유충을 생산할 수 있을 것으로 사료된다.

Melanoplus differentialis (Thomas, 1865) is a widely distributed Orthopteran species in North America, including the United States and Mexico. Known for causing damage to various crops such as vegetables and grains throughout its lifecycle. In South Korea, it has been observed concentratedly in the vicinity of the Onsan National Industrial Park in Ulsan and was designated as “Ecosystem Disturbing Species” by Ministy of Environment in 2020. This study aims to present foundational data on pest management strategies for Melanoplus differentialis identified within the Onsan National Industrial Park. Through collaborative efforts between the National Institute of Ecology, related agencies, and tenant private companies from 2020 to 2023, we will demonstrate the reduction in habitat area as a result of proactive pest control measures.

Numerous Dermestidae insects are considered significant pests because of their capacity to inflict substantial economic harm on stored food items. Trogoderma and Attagenus genera members are commonly discovered in imported grain and other food products. Usually, infestations of these species consist of various species that reproduce quickly and spread effortlessly. The small size of Attagenus and Trogoderma stored-product stages makes it extremely challenging to identify them based on their morphological characteristics. Hence, it is imperative to have precise identification techniques in place to ensure the safety and dependability of the grain industry, as well as to streamline efficient plant quarantine measures. Various molecular methods have been employed for insect species identification, such as restriction fragment length polymorphism (RFLP), amplified fragment length polymorphism (AFLP), random amplified polymorphic DNA (RAPD), single-strand conformation polymorphism (SSCP), DNA sequence analysis, and species-specific primer PCR (SS-PCR) techniques. Despite the considerable focus on quickly identifying these species in stored products in recent years, there is a notable absence of systematic molecular identification. This research highlights the use of genetic techniques to differentiate between Trogoderma and Attagenus species.

In countries without strong biosecurity systems, Khapra beetle, Trogoderma granarium poses a continuing threat to agriculture. Even when quarantine laws exist, the risk is greater if one of the world's most serious pests becomes introduced to imported stored grain. The rate of Khapra beetles introduced is rising sharply with increased transport, trade, travel, and tourism between countries and continents. Species identification is usually the key to success in Khapra beetle control programs. Countries that export/import grains, such as Australia, Canada, Russia, Korea and USA, must ensure that their ports, grain storage facilities, and transportation systems are free of khapra beetle. Researchers so far developed effective quarantine treatments and eradication strategies to deal with khapra beetle infestations that occur upon import at inland port. Khapra beetle introductions are likely to be impacted by a variety of factors, including trade flow and quarantine laws. In this study, we provide an overview of the current global quarantine laws, invasions of khapra beetle, and its control strategies.

Scabies, caused by an infestation of the skin with the itch mite (Sarcoptes scabiei), is highly contagious and classified as a prevalent neglected tropical diseases. The current diagnostic approach relies solely on clinical judgment based on symptoms, history, and microscopic observation by an experienced dermatologist. To enhance sensitivity and specificity, we developed an alternative method based on mite-derived DNA. Our method involves a quick DNA release from skin scraping samples and Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) targeting the scabies mite-specific DNA sequences, enabling diagnosis within 30 minutes. Importantly, no cross-reactivity was observed when the sample was contaminated by two house dust mite species, and false positives were barely detected. Currently, we are in the process of developing a Point-of-Care Testing (POCT) kit for a scabies survey targeting school-age children in Timor-Leste as a global health project.