대파(Allium fistulosum L.)는 동양에서 옛날부터 중요한 식재료로 재배되어온 중국 원산지의 향신 채소이다. 적어도 통일신라시대부터 재배되어 온 기록이 있으며 현재에도 식재료로 수요가 많아 전국적으로 재배면적이 넓어지고 있고, 종자의 유통량 또한 많다. 대파에는 파굴파리(Liriomyza chinensis), 파좀나방(Acrolepiopsis sapporensis), 파밤나방(Spodoptera exigua) 등이 주요 해충으로 알려져 있다. 전남 진도군은 국내 대파 주산단지로 파밤나방의 발생이 많고 다이아마이드 계통 농약의 저항성이 발현되고 있어 계대사육에 따른 저항성 감소를 실험하고자 한다. 실험은 진도군의 대파밭에서 파밤나방 개체를 채집하여 실내에서 약제처리를 통해 살충률과 섭식률을 검정, 몇세대에 걸쳐 저항성이 감소되는지 알고자 한다.

광식성 난방제 해충인 파밤나방(Spodoptera exigua)의 친환경적 방제원으로써 이용을 위해 국내에서 분리된 파밤나방 핵다각체병바이러 스(S. exigua nucleopolyhedrovirus K1: SeNPV-K1)의 형태 및 전체 유전체 서열을 분석하였다. SeNPV-K1의 다각체(polyhedra)는 0.6-1.8 um 크기의 부정형으로, 기 보고된 SeNPV와 외형적 차이는 보이지 않았다. 전체 유전체의 염기서열을 분석한 결과, 기 보고된 SeNPV와 비교할 때 145 bp 더 많은 135,756 bp로 확인되었으며, G+C 함량은 44% 였고 상동반복영역은 6개로 두 바이러스간에 차이는 없었다. ORF 분석결과, SeNPV-K1은 기 보고된 것과 비교할 때 2개 더 적은 137개를 가지며, SeNPV-K1에만 존재하는 ORF는 4개가 확인되었다. 이들 4개의 ORF는 비필수 유전자로 바이러스의 특성에는 큰 영향을 주지 않을 것으로 여겨졌다. 유전체의 vista 분석 결과, SeNPV-K1과 기 보고된 SeNPV의 전체 염기서열 유사도가 매우 높은 것으로 확인되었다. 국내에서 처음으로 분석한 SeNPV-K1의 전체 유전체는 기 보고된 SeNPV와 유사한 것으로 나타났으나 서로 다른 분리주로 국내 고유자원임을 확인하였다.

최근 새로운 엽채류로 관심받고 있는 루꼴라의 주요 해충에 대한 발생과 피해정보는 물론 주요 해충인 파밤나방을 효율적으로 방제할 수 있 는 살충제를 선발하였다. 2019년부터 2021년까지 경기도 화성과 고양의 루꼴라 포장에서 발생한 해충은 모두 4목 7과 9종이었다. 이중 피해가 높았던 파밤나방에 대해 시판 살충제의 방제 효과를 포장에서 검정한 결과, Spinetoram SC, fluxametamide EC, chlorantraniliprole WG, cyantraniliprole DC, emamectin benzoate EC는 루꼴라 재배 포장 2개소에서 95% 이상의 높은 살충효과를 보였고 2배량에서도 약해가 없어 루꼴라 재배지에서 파밤나방 방제 전용 살충제로 등록되어 이용이 가능할 것으로 판단된다.

The attraction effects of light emitting diode (LED) trap to Spodoptera exigua and Spodoptera litura adults were evaluated in greenhouse and compared with those of no light trap, which is typical used in commercial trap. At this time, in order to attract these two species of moths, sex pheromone traps were installed at the top side according to the degree of tomato growth inside the tomato cultivation greenhouse around the LED trap. In addition, two types of light-emitting traps (420 nm, 470 nm) were installed in the greenhouse at 1/40 m2, respectively. Also two sex pheromone were installed inside of the greenhouse according to the height of the tomato plants. 10 days later, Blue-light trap(BLB, 470 nm wavelength) was 3.1－3.5 times more attractive than Violet-light trap(VLB, 420 nm wavelength) in S. exigua (105.6 ± 7.3) and S. litura (42.0 ± 3.1) respectively, whereas the no-light trap was little attractive to S. exigua (33.7 ± 2.8) and S. litura (12.0 ± 1.5). On the other hand, after the installation of the sex pheromone trap and the LED trap, there was no damage to S. litura (Fabricius) and S. exigua in the pesticide-free area, indicating a high possibility of control. At this time, the operating cost of the two types of LED traps was 80 won/m2 per unit area, and it was confirmed that both types of moths could be controlled. In addition, as a result of confirming the number of two types of moths caught in the sexual pheromone trap and two types of LED traps after 4 months, it was judged that eco-friendly control was possible as more than 373 moths/trap were attracted to the two types of moths.

농림축산검역본부는 해외해충 연구를 위해 밀폐능력을 갖춘 검역해충실험동을 구축하였다. 연구실험실로써 검역해충실험동의 적합성을 확인하기 위해 파밤나방을 이용하여 해충사육, 연구, 밀폐기능을 검증하였다. 해충사육 기능검증에서 한 세대의 파밤나방 완성에 필요한 온도별 생활사는 25°C에서 32.2일이 소요되었으며, 알 부화율은 80%, 유충 용화율은 86.6%, 번데기 우화율은 90%로 조사되었다. 연구기능 검증에서 살포법과 침지법을 이용하여 2종의 살충제(풀룩사메타마이드와 히드라메칠론)에 대한 고도의 유충 감수성을 확인하였다. 밀폐기능 검증에서는 겨울 동안 수행된 검역해충실험동의 유출시험에서 외부에 설치된 성페로몬 트랩에 파밤나방 수컷성충이 포획되지 않아 성충 유출은 없었다. 본 연구결과를 바탕으로 해외해충에 대한 다양한 연구가 검역해충실험동에서 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 배추에 발생하는 파밤나방에 대하여 멀티콥터를 이용한 무인항공용 방제약제의 약효 및 약해를 조사하였다. 약해는 배추와 7개 주변작물에 대하여 시험대상 약제를 기준량과 배량으로 처리하여 살충 효과를 조사하였다. 배추 포장에 스피네토람 액상수화제(16배)와 메톡시페노자이드,설폭사플로르 액상수화제(16배)를 살포하였고, 감수지를 이용하여 살포 약제의 낙하입자를 측정하고 피복도를 조사하였다. 두 가지 약제 모두 배추의 파밤나방에 대하여 97% 이상의 우수한 살충 효과를 보였다. 기준량 및 배량에서 배추와 7개 주변작물에 약해가 발생하지 않았다. 낙하입자 분석결과 바람 세기의 차이에 따라 낙하입자의 균일도가 다른 양상을 보였다.

파밤나방은 배추과 채소 등 여러 농작물에 피해를 주고 있는 중요한 나방류 중의 하나이며, 돌발적으로 다발생한 경우 큰 피해를 주기도 한다. 제주지역에서 배추과 채소 주요 재배지역인 제주시 한림읍에 2007년부터 2011년까지 파밤나방 성페로몬 트랩을 이용하여 시기별 발생밀도를 조사하였다. 트랩에 최초 유인 시기는 4월 상순이었으나 3월 온도가 높은 해에는 3월 상순에 유인되기도 하였다. Karimi-Malati et al.(2014)의 발육온도 모델을 이용하여 제주지역에서의 연간 발생세대수를 추정한 결과 4∼5세대를 경과하는 것으로 추정되었다. 성페로몬 트랩의 발생 절정기별 다음 세대 성충 발생시기와 트랩 유인밀도와의 관련성을 2009년과 2010년 조사 자료에 대해 검토한 결과 연관성이 낮은 시기가 나타났다. 이 시기 NOAA의 HYSPLIT 모델(Rolph et al., 2017)을 이용하여 기류의 역방향과 순방향 궤적선을 추적한 결과 중국으로부터 장거리 이동이 가능할 것으로 추정되었다. 장거리 이동에 관여하는 기상요인과 비래원은 6∼7월에는 장마전선 등에 의한 중국의 남중부지역이, 8∼9월에는 중국의 북동부지역으로 나타났다.

최근 파밤나방 등 다양한 나비목 해충에서 diamide 계통의 살충제 (IRAC group 28)의 저항성이 많이 보고가 되고 있다. 국내에서도 이미 배추좀나방과 파밤나방의 저항성이 보고되었는데, 본 연구에서 사용된 강릉에서 2018년 채집한 파밤나방의 경우 Chlorantraniliprole에 대하여 감수성 대비 2,500배 이상의 높은 저항성을 나타냈다. 추천 농도 처리 시 30% 이하의 방제가를 나타냈으며 Cyantraniliprole, Cyclaniliprole, Flubendiamide에서 높은 교차저항성을 나타냈다. 이 저항성 집단에서 diamide 계통 살충제의 작용점인 ryanodine receptor에 이미 보고된 G4946E 돌연변이는 발견되지 않았으나 새로운 I4760M 돌연변이를 발견하였는데, 2014년 배추좀나방에서 보고된 돌연변이와 위치가 동일하였다. 따라서 I4760M 돌연변이는 파밤나방에서 diamide 저항성에 관여 할 것으로 판단한다.

4종의 diamide계열 살충제를 이용한 배추좀나방과 파밤나방의 지역계통별 감수성을 조사하였다. 배추좀나방의 경우 성주와 거창지역 집단 에서 4종의 약제 모두 추천농도에서 100%의 살충활성을 보인 반면, 평창지역 집단에서는 chlorantraniliprole에 대해 42.3%의 낮은 살충활성을 보였다. 감수성계통 배추좀나방과 저항성비를 비교한 결과 cyclaniliprole은 비교적 4지역에서 유사하거나 낮은 저항성비(0.1~6.3배)를 보인 반면, 평창지역 집단은 chlorantraniliprole (1,196.3배)와 cyantraniliprole (105.6배), flubendiamide (191.6배)은 매우 높은 저항성비를 보였다. 파밤나방의 경우 청주와 진도, 영광지역의 집단 모두 4종의 약제에 낮은 감수성을 나타났는데, 특히 청주와 진도지역의 집단은 flubendiamide에 대해 100,000배 이상의 저항성비를 보였다. 채집 연도(2014년과 2017년)에 따른 파밤나방에 대한 chlorantraniliprole의 감수성을 비교한 결과 2014년에 채집된 집단들은 모두 100%의 살충률을 보인 반면 2017년에 채집된 집단들은 살충활성이 매우 낮게 나타났다. 본 연구결과는 diamide계열 살충제가 빠르게 저항성이 발현되고 있으며 작용기작이 다른 약제와의 교호살포 등 종합적 방제전략을 수립하는데 기초자료가 될 수 있을 것이다.

작용기작이 동일한 농약을 연속하여 사용하였을 때 방제대상이 되는 병해충·잡초 중 약제에 대한 저항력이강한 개체들만이 살아남게 되고 다음세대에서도 같은 현상이 반복된 결과 저항력이 더욱 증가되어 이전에 사용한약량으로는 병해충･잡초가 방제되지 않는 약제저항성 현상이 나타난다. 신규살충제는 시장에 판매되는 첫 해부터대상해충의 저항력이 언제 나타나는지를 파악하기 위해서 주기적인 약제저항성 모니터링을 하여야 한다. 파밤나방은파, 배추 등의 주요한 작물의 해충으로 신규 살충제들의 중요 방제대상 해충이다. 파밤나방을 이용한 약제저항성모니터링 시험을 하기 위해서는 채집지역 선정, 약제농도설정, 유충사육기술, 생사충 판단기준설정, 데이터분석프로그램운용 및 약제저항성 판정기준설정 등의 여러 요인들에 대한 기술과 관리가 요구된다. 약제저항성 모니터링시험은 장기간에 걸쳐 일관성 있게 유지되어야 하는 시험이기 때문에 종합적이고 체계적인 관리를 필요로 한다.

아이코사노이드는 탄소수 20 개의 다가불포화지방산 산화물로 구성된다. 이들 다가불포화지방산의 생합성 전구물질을 탐지하기 위해 파 밤나방(Spodoptera exigua)의 서로 다른 조직으로부터 지방산을 분리하여 GC/MS로 조성을 분석하였다. 파밤나방 5령 유충에서 소화관, 지방체, 혈구 및 체벽을 분리하고, 각 조직에서 지질을 추출하여 각각 중성지질, 당지질 및 인지질로 분리하였다. 대부분의 조직은 palmitic acid (16:0), stearic acid (18:0), oleic acid (18:1), linoleic acid (18:2) 그리고 linolenic acid (18:3)를 주요 지방산으로 함유하였다. 그러나 이들 지방산의 조성은 조직과 지질 종류에 따라 상이하였다. 지방체와 혈구세포는 이들 주요 지방산 이외에 myristic acid (14:0)와 3 종류의 미동정 지방산들이 추가로 검출되었다. 서로 다른 지질 종류 가운데 인지질은 중성지질이나 당지질에 비해 상대적으로 높은 linolenic acid를 지닌 반면 포화지방산의 함유량은 낮았다. 전체 불포화지방산의 조성도 조직과 지질 종류에 따라 상이하였다. 인지질은 지방체, 혈구 및 소화관에서 높은 불포화지방산 함유 량을 나타냈다. 세포성 인지질분해효소인 calcium-independent phospholipase A2 (iPLA2)는 지방산 조성을 조절하는 데 역할을 담당하였다. 이 유전자의 RNA 간섭은 중성지질과 인지질에서 지방산 조성의 변화를 유발하였다. 본 연구는 아이코사노이드 생합성의 전구물질로 여겨지는 아라키도닉산을 검출하지 못했다. 이는 곤충에 있어서 아이코사노이드는 포유동물과는 다른 새로운 생합성 과정을 통해 형성되는 것으로 추정된다.

기후변화는 국내 해충상의 변화에 영향을 주는 주요 요인 가운데 하나로 알려지고 있다. 특히 지구 온난화 모델에 따라 남방계 곤충의 서식 지 확대가 예상되고 있다. 휴면 기작을 가지고 있지 않은 파밤나방(Spodoptera exigua)과 배추좀나방(Plutella xylostella)은 시설재배지를 중심으 로 국내에서 월동이 가능한 것으로 알려지고 있다. 그러나 두 해충은 계절적 발생 양상에서 뚜렷한 차이를 보여주었다. 배추좀나방은 이른 봄철과 가을기간에 발생하고 여름 기간 중에는 발생하지 않았다. 반면에 파밤나방은 늦은 봄철에 나타나기 시작해 가을까지 지속적으로 발생하였다. 본 연구는 이러한 두 남방계 곤충이 계절적 발생 차이를 보이는 것이 이들이 갖는 고온에 대한 감수성 차이에 기인한 것으로 가정하였다. 이 가설을 증명하기 두 곤충의 내열성을 비교 분석하였다. 동일한 열처리(42℃)에서 배추좀나방 유충은 40 분 노출에 100% 사망률을 보인 반면, 파밤나방 은 대부분의 유충이 80 분의 노출에서도 생존하였다. 이러한 내열성은 두 곤충 모두 이들의 발육시기에 따라 상이했다. 배추좀나방은 4령 유충과 성충이 가장 높은 내열성을 보인 반면, 파밤나방은 1령 유충에서 가장 높게 나타냈다. 두 곤충 모두는 37℃에서 30 분간 전 처리 후 고온에 노출시 키면 생존율이 뚜렷하게 증가했다. 이러한 내열성유기는 두 곤충 모두 혈림프의 글리세롤 함량 증가와 관련성을 보였다. 또한 파밤나방의 경우는 열충격단백질의 발현도 증가하였다. 따라서 이상의 결과는 여름기간 배추좀나방의 발생이 없는 것은 이 곤충의 고온에 대한 높은 감수성에 기인 된 것으로 보이고, 반면에 파밤나방은 비교적 높은 내열성을 보유하여 여름 기간에도 발생을 지속시킨 것으로 해석되었다.

곤충 생리현상의 가소성은 후생유전적 변화와 밀접하게 관련을 지을 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 광식성인 파밤나방(Spodoptera exigua)을 대상으로 상이한 먹이 조건에 따라 이 곤충의 발육과 DNA 메틸화에 영향을 주는 지 분석하였다. 동일한 코호트로 부터 얻은 갓 부화한 유충을 최종령에 이르기까지 세 가지 다른 먹이(대파, 배추, 인공사료)로 섭식 처리하였다. 이 결과 상이한 먹이 조건에 따라 유충발육속도, 용화 율 및 우화율에서 뚜렷한 차이를 보였다. 인공사료로 사육된 유충이 가장 빠른 유충발육속도와 높은 용화율 및 우화율을 나타냈다. 반면에 두 자 연 기주 가운데는 대파가 배추에 비해 파밤나방 발육에 양호하였다. 이러한 먹이에 따른 변이는 혈림프 단백질 및 혈당에서도 차이가 나타났다. 또한 발육과 연계되었을 것으로 추정되는 인슐린유사펩타이드(SeILP1) 유전자의 발현 정도도 먹이조건에 따라 상이했다. 단일항체를 이용하여 파밤나방 게놈 DNA의 시토신 메틸화를 분석한 결과 이 부위에 DNA 메틸화가 검출되었으며, 메틸화 정도는 먹이 조건에 따라 상이했다. 이 결 과들은 동일 집단의 파밤나방이 상이한 먹이 조건에 따라 발육차이를 나타내고 또한 시토신 메틸화에 변이를 보여 이 곤충의 생리적 가소성에 후 생유전적 인자가 작용하고 있는 것을 제시한다.

담배거세미나방과 파밤나방의 유충이 식중독 세균의 일종인 살모넬라균(Salmonella enterica subsp. enterica)에 오염된 먹이를 섭취하였을 때, 살모넬라균을 매개할 수 있는 능력을 지니게 되는 지 평가해 보았다. 먼저 살모넬라균을 108 CFU/mL 이상의 농도로 펩톤수에 현탁하여 토마토 잎맥에 주입한 다음, 살모넬라균에 오염된 토마토 잎을 직경 2cm 크기의 원형으로 잘라서 담배거세미나방 (n=40)과 파밤나방 (n=30)의 2~3령 유충 개체별로 24시간 동안 먹이로 제공하였다. 이후에는 하루에 한 번씩 오염되지 않은 토마토 잎으로 먹이를 교체하면서 개체사육 하였으며, 1일 간격으로 담배거세미나방 (9일간)과 파밤나방 (7일간)의 분변을 채취하여 살모넬라균의 농도변화를 조사하였다. 10개체를 한 반복으로 하여 분변을 분석한 결과, 처음 3일간은 담배거세미나방과 파밤나방 모두 104~108 CFU•총분변량-1•개체-1•일-1에 해당하는 살모넬라균을 분변을 통하여 배출하는 것으로 조사되었다. 이후에 다소 감소하는 경향을 보였지만 살모넬라균이 실험기간 동안 지속적으로 검출되었다. 실험종료 후에 담배거세미나방 노숙유충을 분쇄하여 분석한 결과, 낮은 농도(평균 100.7CFU•개체-1)로 살모넬라균이 검출되었다.

곤충 생리현상의 가소성은 후생유전적 변화와 밀접하게 관련을 지을 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 광식성인 파밤나방(Spodoptera exigua)을 대상으로 상이한 먹이 조건에 따라 이 곤충의 발육과 DNA 메틸화에 영향을 주는 지 분석하였다. 동일한 코호트로 부터 얻은 갓부화한 유충을 최종령에 이르기까지 세 가지 다른 먹이(대파, 배추, 인공사료)로 섭식 처리하였다. 이 결과 상이한 먹이 조건에 따라 유충발육속도, 용화율 및 우화율에서 뚜렷한 차이를 보였다. 인공사료로 사육된 유충이 가장 빠른 유충발육속도와 높은 용화율 및 우화율을 나타냈다. 반면에 두 자연 기주 가운데는 대파가 배추에 비해 파밤나방 발육에 양호하였다. 이러한 먹이에 따른 변이는 혈림프 단백질 및 혈당에서도 차이가 나타났다. 또한 발육과 연계되었을 것으로 추정되는 인슐린유사펩타이드(SeILP1) 유전자의 발현 정도도 먹이조건에 따라 상이했다. 단일항체를 이용하여 파밤나방 게놈 DNA의 시토신 메틸화를 분석한 결과 이 부위에 DNA 메틸화가 검출되었으며, 메틸화 정도는 먹이 조건에 따라 상이했다. 이 결과들은 동일 집단의 파밤나방이 상이한 먹이 조건에 따라 발육차이를 나타내고 또한 시토신 메틸화에 변이를 보여 이 곤충의 생리적 가소성에 후생유전적 인자가 작용하고 있는 것을 제시한다.