DC-EPG 시스템을 활용하여 애멸구(Laodelphax striatellus) 암컷 성충이 벼를 섭식하는 동안 발생되는 전기적 신호를 기록하고 분석하여, 벼멸구에서 보고된 것(Seo et al., 2009)과 같은 방식으로, np, L1, L2, L3, L4-a, L4-b, L5의 7 개 EPG 파형으로 구별하였다. 파형들의 모양과 발 생 패턴은 벼멸구(Nilaparvata lugens)와 매우 유사하였고, L4-b의 직전에는 반드시 L3와 L4-a가 연속된 순서로 나타났다. 감로는 L4-b에서 주기 적으로 분비되었다. 레이저 stylectomy 후 섭식부분의 미세절편을 관찰한 결과, 애멸구 구침의 끝이 L3와 L4-a, L4-b에서는 벼의 체관부 근처 또 는 체관부에서 관찰된 반면, L5에서는 물관부에서 관찰되었다. 레이저 stylectomy로 L4-b에서 잘려진 애멸구 구침의 절단부로부터 유일하게 벼 수액이 용출되었고, HPLC로 분석된 수액 안의 당 성분으로 식물의 체관부 탄수화물 이동태인 설탕(sucrose)만이 검출되었다. 이상의 관찰 결과 와 애멸구의 EPG 파형 전개 과정 분석을 통해, L1과 L2는 관다발 도달 전에 발생하는 구침을 찌르고 타액 분비가 동반된 구침의 이동 행동으로, L3와 L4-a는 체관부에서 섭식을 위해 사전에 준비하는 과정으로, L4-b는 체관부 수액을 흡즙하는 행동으로, 마지막으로 L5는 물관부에서 형성되 는 섭식행동으로 벼멸구와 유사하게 결론지었다.

Electrical Penetration Graph(EPG)는 기주식물과 곤충을 전기적 회로에 연결하여 곤충의 섭식활동으로 나타나는 전기적 신호를 실시간 기록하고 특정 섭식관련 파형에 대해 정량적 분석이 가능한 시스템이다. 미국선녀벌레는 기주범위가 넓고 군서하기 때문에 농작물에 섭식을 통한 직접 피해와 왁스물질과 감로분비를 통한 2차 피해를 줄 가능성이 큰 흡즙성 외래 해충이다. 본 연구에서는 미국선녀벌레의 섭식 특성을 이해하고 피해작물을 예측하기 위한 기초연구로서 EPG를 이용하여 기주식물로 알려진 무궁화를 섭식하는 동안 나타나는 전형적인 섭식파형을 분리하였다(np, Mp1, Mp2, Mp4 Mp4-H, Mp5, Mp5-1, Mp7). np는 구침을 찌르지 않는 상태로 전압수준이 “0”에 가까우며, Mp1은 구침을 식물에 찌름과 동시에 전압이 급격하게 상승되어 섭식활동을 시작하는 파형으로 분리하였다. Mp2는 Mp1 이후 3∼5.8V의 전압수준에서 나타나는 불규칙성의 wave 모양의 파형으로 분리하였다. Mp4는 전압수준이 “0”이하로 가장 낮고 진폭이 0.1V 이하의 반복적인 peak가 약 4∼5Hz 주기적으로 나오는 특징을 보였다. 특히 Mp4가 진행 중인 가운데 감로를 분비하기위해 배 끝을 빠르게 여러 번 움직이는 행동을 보이는데 이때 약 0.6V 진폭의 peak 파형을 Mp4-H로 분리하였다. Mp5와 Mp5-1은 전압수준이 약 3V로 높고 아래로 뾰족한 peak가 약 4∼6Hz 주기적으로 나타나는데 각각을 진폭의 상대적 크기로 구분하였다. Mp7은 전압수준이 2.5∼5V로 높으면서 Mp2와 유사하지만 진폭이 더 낮고 약 0.03Hz 주기로 반복되는 특징을 보였다. 한편, Mp5와 구침의 식물조직 내 위치 관계를 추적한 결과 물관부 섭식활동과 관련이 있을 것으로 추정되었다.

본 연구에서는 벼를 흡즙하는 벼멸구 (Nilaparvata lugens, 매미목)의 섭식행동을 EPG (Electrical Penetration Graph) 기법과 감로분비 여부, 식물조직 절편 관찰을 통해 분석하였다. EPG 파형은 모양과 주파수에 따라 np, P, path, X, S, sPh, Ph 파형으로 구분하였는데, Ph파형에서 감로가 주기적으로 분비되는 것이 관찰되었다. 여과지에 받은 감로는 닌히드린 시약에 발색반응을 보여 Ph파형이 벼멸구가 벼 체관부를 흡즙하는 것을 나타낸다고 추정되었다. 벼 조직 내 벼멸구 구침의 도달경로를 알기 위하여, EPG 파형을 보면서 상기 파형들이 나타날 때 벼멸구 구침을 레이저빔으로 절단하였다. 벼멸구 구침을 포함하고 있는 벼 조직을 TEM 시료로 제작한 후 염색하여 광학현미경으로 관찰한 결과, X파형에서는 구침이 물관부 근처에, S와 sPh 파형에서는 체관부 근처에, Ph파형에서는 체관부에 도달되어 있었다. 이상의 결과로부터 X파형은 벼 물관부 및 그 근처에 벼멸구가 구침을 찔러넣었을 때, Ph파형은 체관부를 흡즙할 때 나타나는 파형으로 분류되었다. 한편, S와 sPh파형은 항상 Ph파형 앞에 나타나는 파형으로 벼멸구가 체관부를 섭식하기 위한 필수적인 단계이며 세포벽 파괴 및 침 분비와 관련이 있는 것으로 추정되었다.