큰징거미새우(Macrobrachium rosenbergii)는 양식 시설 내에서 체색 불량 및 갑각 약화와 같은 문제로 경제적 손실을 겪고 있다. 이 종은 동물성 원료 기반의 사료로 양식되지만, 야생에서는 식물체 비중이 높은 detritus를 주로 섭취한다. 새우가 야생에서 섭취한 식물체는 기본 영양소 뿐만 아니라 체색의 재료인 카로티노이드의 공급원이기도 하다. 개나리(Forsythia koreana)는 우리나라에 널리 분포하는 꽃나무로 잎에는 황색 당근에 버금가는 양의 카로티노이드가 함유 되어 있다. 본 연구에서는 큰징거미새우에게 개나리 잎을 공급하여 체색 및 건강도에 미치는 효과를 조사하였다. 실험사료는 「배합사료 100%(대조구), CON」, 「배합사료 80%+개나리 잎 분말 20%, FP」, 「배합사료 80%+가공하지 않은 개나리 잎 20%, FL」의 세 가지였으며, 각 조건 의 사료를 평균 체중 1.1 ± 0.2 g의 어린 새우들에게 10주간 공급하였다. 실험 결과, 체색의 경 우, CON의 새우들은 일관적으로 투명한 상아색을 띠었으나, FP와 FL 새우의 경우 사육일의 경과에 따라 푸른색을 거쳐 암갈색으로 변화하였다. 생존과 성장은 CON과 FP 또는 FL 사이에 유의한 차이가 없었다. 간췌장을 조직학적으로 비교한 결과, hepatopancreatic tubule의 구성 세포 중 B cell의 vacuole 크기가 CON에 비해 FP과 FL에서 훨씬 컸다. B cell의 vacuole은 영 양소의 흡수 및 소화의 역할을 하며, 개나리 잎의 공급이 큰징거미새우의 건강에 긍정적으로 작용했을 가능성을 시사한다. 이상의 결과는 큰징거미새우의 양식에 개나리 잎을 활용하면 성장 저해 없이 체색의 개선 및 건강도의 향상을 기대할 수 있음을 보여준다.

오존은 수돗물 정수장에서 이용되는 소독 물질로 미세오염 물질들을 비롯해서 박테리아나 병원성 미생물체를 효과적으로 제거하는 것으로 많은 연구가 보고되어 있다. 본 연 구에서는 실내 사육 중인 붉은 체색을 지닌 Glyptotendipes tokunagai를 대상으로 서로 다른 농도의 오존 노출에 따른 영향을 파악하기 위해 치사율, 체색 변화와 heat shock protein 70 (HSP70) 유전자 발현을 측정하였다. 오존에 노출 된 G. tokunagai에서 농도-시간 의존적으로 치사율 증가가 관찰되었다. 또한 체색 변화는 오존 농도에 따라 붉은색의 체색이 체절마다 엷어지며 탈색되고 경직되는 현상이 보였다. HSP70 유전자 발현은 저농도인 0.2~0.5 ppm에서 노출 10분과 20분에 유의한 수준으로 높게 나타났으나 (P<0.05), 30 분 노출 후에는 발현량이 감소하는 경향을 보였다. 생리적으로 저산소층에 대해 적응능력이 뛰어난 깔따구 경우에도 오존은 매우 강력한 치사 효과를 유발하여 30분 노출 후 경직과 헤모글로빈 파괴로 인한 탈색이 유발되는 것을 보여주었다. 따라서 본 결과는 수돗물 정수장에서 병원성 미생물을 제거하는 데 사용되는 오존이 수생물에 주는 영향성을 파악하는 기초자료로서 활용될 수 있을 것이다.

Insect cuticle tanning (pigmentation and sclerotization) is a complex and vital process, which includes hydroxylation of initial amino acid, tyrosine, to DOPA and decarboxylation of DOPA to dopamine. In the pigmentation process, dopamine further undergoes two N-acylation reactions to yield N-acetyldopamine (NADA) and N-β-alanyldopamine (NBAD). In the former reaction, arylalkylamine N-acetyltransferase (AANAT1) converts dopamine to NADA, and in the later reaction, aspartate 1-decarboxylase (ADC) provides β-alanine, which is conjugated with dopamine catalyzed by NBAD synthase (Ebony) for production of NBAD. In this study, we performed functional genomics of TmAANAT1, TmADC and Tmebony to determine whether they are required for cuticle pigmentation in Tenebrio molitor adults. Loss of function of these genes by RNAi caused the significantly darker body color than that of control animals. Note that, although all phenotypes exhibited dark cuticle pigmentation, RNAi of either TmADC or Tmebony only altered brownish outer region of the cuticle to dark/black. In contrast, RNAi of TmAANAT1 had no effect on the brown hue of the outer cuticle layer, but less or no pigmented inner region of the cuticle became significantly darker than those of control adults. These results suggest that, like that seen in TcAANAT1- or TcADC-deficient Tribolium castaneum adults, NADA produced by a reaction by TmAANAT1 contributes the lighter inner cuticle layer(s), whereas NBAD appears to do the highly pigmented outer cuticle layer(s) of the cuticle of T. molitor adults. This work was supported by NRFs (NRF-2015R1A6A3A04060323 and NRF-2018R1A2B6005106).

Deimatic display 는 평상시에는 위장으로 자신을 보호하는 동물들이 포식자에게 위협당하였을 때에만 일시적으로 화려한 경고색을 보여줌으로써 포식자를 놀라게 하여 자신을 보호하는 방어전략이다. 본 연구에서는 3가지의 서로 다른 연구 방법을 이용하여 이 방어전략의 진화에 대해 연구하였으며, 연구의 모델로는 태극나방과 (Erebidae)의 나방을 이용하였다. 첫 번째로 deimatic display 전략이 어떤 종에서 진화하였으며, 이 전략이 동물의 몸 크기와 함께 진화하였는지를 계통수 분석을 이용한 방법으로 연구하였다. 연구 결과 deimatic display 는 몸 크기가 상대적으로 큰 곤충에서 선택적으로 진화하였다는 사실을 발견하였다. 두 번째로 deimatic display 전략이 왜 body size 가 큰 종에서 진화하였는지를 이론적으로 검증하기 위하여 수학적 모델링을 활용, deimatic display 와 몸 크기와의 이론적인 관계를 연구하였다. 이론적 모델링이 시사하는 바는 1) 몸 크기가 클수록 위장이 실패할 확률이 높으며, 2) 몸 크기가 클수록 deimatic display 가 포식자를 위협하는 효과가 클수록 이러한 진화적인 관계가 생성될 수 있다는 점을 발견하였다. 마지막으로 수학적 모델링에서 도출된 결과를 실험적으로 검증하기 위하여 로보틱스 기술을 활용, deimatic display 행동을 보이는 인공나방로봇을 제작하였다. 제작된 인공나방 로봇의 날개크기와 날개색채를 변화시켜가며 나방의 크기가 커질수록 deimatic display 전략이 포식자(조류)를 위협하는데 더 효과적인지를 테스트하였으며, 실험 결과 deimatic display 전략은 나방의 사이즈가 클수록 더 효과적이라는 사실을 입증하였다. 추가 연구 결과 이러한 큰 크기 – 숨겨진 화려한 색채의 관계는 태극나방과 뿐만이 아니라 메뚜기목, 대벌레목, 사마귀목, 그리고 누에나방과(나비목)에서도 발견됨을 확인하였다. 본 연구의 결과는 deimatic display 전략이 큰 크기와 공진화하였음을 보여주며, 이러한 크기-색채 공진화는 deimatic display 전략의 효용성과 밀접한 관련을 가지며 이루어졌다는 사실을 보여준다.

톱다리개미허리노린재(Riptortus pedestris (Fabricius))는 콩과 작물을 가해하는 해충으로 국내 대부분의 지역에서 발견된다. 톱다리개미 허리노린재는 성충 수명이 길고 발육기간이 짧아 야외에서 여러 세대가 혼재되어 발생하고 있어 각 세대를 구분하기 어렵다. 특히, 제2세대 성충 의 발생시기는 콩의 착협기와 일치하여 큰 피해를 주고 있어, 제1세대 성충의 방제는 제2세대 밀도를 감소시켜 콩과 작물의 피해를 줄이는데 도움 이 될 것으로 예상된다. 따라서 본 연구는 약충기간의 광주기가 성충의 체색변이에 영향을 주는 특성을 이용하여 야외 포장에서 월동세대와 제1 세대의 발생시기를 구분하였다. 또한 톱다리개미허리노린재 개체군 모형을 수립하고 적용하여 이를 검증하였다. 여름형 성충의 비율이 20% 이 상 되는 시기를 제1세대 톱다리개미허리노린재 성충의 발생시기로 추정할 수 있으며, 이는 제2세대 성충의 밀도를 억제하기 위한 방제시기를 결 정하는데 활용될 것으로 기대된다.