Stilbene-based fluorescent brighteners (FB) have been shown to enhance insecticidal activities of entomopathogenic viruses but little is known its effect on entomopathogenic bacteria. We investigated the effect of two FBs (FB 28 and FB 71) on the insecticidal activity of B. thuringiensis var. kurstaki (Btk) as well as the Lymantria dispar multiple nuclear polyhedrosis virus (LdMNPV) in Lymantria dispar asiatica. FB 28 increased the mortality at the combination with low concentration (1.6×102 IU/ml) of Btk, but FB 71 slightly reduced the mortality with middle and high concentrations (1.6×103 and 1.6×104 IU/ml) of Btk in comparison to Btk alone. Both FB 28 and FB 71 increased mortality in combination with LdMNPV at all concentrations (3×102, 3×104, and 3×106 POBs/ml) compared to LdMNPV alone. Our findings suggest that FBs enhanced pathogenic activities but depend on chemical nature of FBs.

돌발성 해충인 매미나방의 방제체계 수립을 위해 시판 유기농업자재 21종에 대한 살충 활성을 실내 검정하였다. 90% 이상의 살충 활성을 보인 유기농업자재 11종을 선발하였으며, 유효성분들을 분석하였다. PLS 제도의 대응하여 본 연구 결과는 돌발성 매미나방의 친환경 방제 및 향후 유기농업자재의 개발에도 활용이 가능할 것으로 생각된다.

아시아계통의 매미나방(Lymantria dispar asiatica) (나비목: 태극나방과)은 국내 토착해충으로서 지역에 따라 돌발적으로 대발생한 사례 가 있으며, 다양한 수목 및 농작물에 피해를 끼치는 광식성 해충이다. 특히 2019년 이후로 경기도, 충청도, 경북 북부지역에서 대발생하여 산림 및 인근지역 도심에 발생하여 산림 및 도시민들의 정서적 피해를 끼치기도 했다. 본 연구에서는 2020-2021년 경북 예천지역에서 알집을 채집하여 사육한 결과, 매미나방 핵다각체병바이러스(LdMNPV) 감염에 의해 79.65% (321/403마리)는 사육중 사망하였다. 염기서열 분석은 2021년 국내 12 지역에서 매미나방 유충을 36마리를 조사한 결과, LdMNPV의 late expression factor-8 (lef-8), polyhedrin (polh) 유전자의 종내변이율이 0.80%, 0.86%로 확인됐다. NCBI database 자료와 비교 분석한 결과 일본의 LdMNPV와 가장 유사했으며, 터키의 LdMNPV와 가장 큰 차이를 나타냈다. 본 조사를 통하여 LdMNPV는 높은 감염율을 나타냈고 매미나방 중요한 개체군 조절인자중 한가지로 작용할 것으로 판단된다.

아시아매미나방은 매미나방(Lymantria dispar) 중 우랄산맥 동쪽의 지역에 분포하는 아종을 지칭하며, 러시아, 몽고, 중국, 일본에 걸쳐 넓은 지역에 서식하고 있다. 매미나방은 원산지가 동북아시아 중에서도 홋카이도 지방으로 알려져 있으며, 유럽의 매미나방은 그 중 한 계통이다. 300종이 넘는 기주식물을 가지고 있는 광식성 해충이나 동북아 지방에서는 가끔 대발생하여 피해를 주지만 중요한 해충이 아니다. 반면, 미국 동북부에 침입한 매미나방은 계속되는 방제에도 불구하고 분포범위를 확장하여 미국 식물보호검역국(PPQ)에서는 매우 중요한 검역해충으로 지정하고, 선박 및 화물을 통한 유입을 막기 위하여 선박검사를 의무화하였다. 한국과 일본에서 매미나방의 발생은 국지적으로 간헐적인 대발생을 하며, 비교적 겨울이 추울 때 더 많이 발생하는 것으로 보인다. 일본의 홋카이도와 러시아 연해주 지역은 매미나방이 매년 높은 밀도로 발생하는 것으로 알려져 있으며, 이 지역을 통과한 선박에서는 많은 난괴가 부착되어 발견된다고 한다.

한국 및 그 인근에 서식하는 매미나방의 개체군 구조 분석을 수행하였다. 한국 및 러시아의 33개 지역 중 샘플이 채집된 32개 지역 960 개체를 대상으로 COI gene 서열을 분석하였으며, 이 중 서열이 확보된 906개체(n=20~30)를 이용하여 개체군 구조를 분석하였다. 그 결과, 전체 개체에 대한 haplotype diversity는 0.6774±0.0144으로 나타났는데, 33번 지역(러시아)이 0.3034 ± 0.1041로 가장 낮았고, 25번 지역이 0.8128±0.0648로 가장 높았다. 전체 개체에 대한 nucleotide diversity는 0.016701±0.012517로 나타났는데, 2번 지역이 0.005875±0.006619로 가장 낮았고, 25번 지역이 0.027003±0.018376으로 가장 높았다. Fst pairwise distance를 이용한 개체군 구조 분석 결과, 러시아를 비롯한 한국 내 분포하는 매미나방은 2개의 계통이 존재하는 것으로 나타났으며, 이에 대한 F-statistic value는 계통 간(Fct)에는 0.27066 (P=0.00000), 각 계통 내의 개체군 간(Fsc)에는 0.01174 (P=0.00489), 전체 개체군 간(Fst)에는 0.27922 (P=0.00000)으로 나타나 각 계통 간의 유전적 격리가 있음을 확인할 수 있었다. Median joining network에서도 한국의 남부지역에서만 나타나는 haplotype이 확인되었다. 이로 볼 때, 한국 내로의 매미나방 개체군의 형성은 크게 2가지 경로로 이루어진 것으로 사료되었다. mismatch analysis를 통해 각 계통에 대한 demographic history를 추론하였다. 그 결과, 러시아를 비롯한 한국 중부 지역의 개체군은 약 35,000년 전(34,782 (18826~54652) generation time)에 sudden expansion이 있었던 것으로 나타났으며, 지리적 거리와 유전적 거리의 상관관계를 나타내는 mentel's test에서도 지리적 거리가 증가함에 따라 유전적 거리도 증가하는 것으로 나타났다. 남부 지역 개체군은 약 48,000년 전(47,826 (35,478~66,652) generation time)에 확산이 일어난 것으로 나타났다. 다만, 남부지역 개체군의 경우, mentel's test에서 지리적 거리와 유전적 거리의 상관관계가 반비례하는 것으로 나타났으며, 남부지역에만 나타나는 haplotype은 NCBI GenBank Blast search 결과, 한국 내에만 분포하는 유전자형으로 나타나 유전적 병목현상이 발생했을 가능성이 있을 것으로 추론되었다. 그러나 이에 대한 분석은 추후 Mitochondrial control region이나 Microsatellite loci의 분석을 통해 확증할 예정이다. 결과적으로 한국 및 인근 지역의 매미나방 개체군 구조 분석을 통해 지역 개체군간의 관계를 밝힘과 분산에 대한 가설을 제공함으로서 유사한 양상을 나타내는 곤충 종에 대한 한국 내에서의 개체군 형성 모델을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

Next Generation Sequencing을 이용한 분석 서열을 기반으로 매미나방의 Microsatellite loci 탐색 및 marker 개발을 수행하였다. 매미나방의 Genomic DNA 서열 분석은 MiSeq Sequencer (Illumina)의 1/8 plate를 이용하여 실시하였다. 판독된 유전자 서열의 길이는 총 3,974,358,483 bp로 평균 248.58 bp로 구성된 총 15,988,036 개의 분석 단편이 확보되었으며, 이를 CLC workbench를 이용하여 총 367,397,618 bp로 조합하였다. 조합된 Genomic DNA 서열을 대상으로 반복서열길이 2~4 bp, 반복횟수 4회 이상의 조건으로 총 1,864 개의 Microsatellite loci를 탐색하였다. 이 중 반복횟수 6회 이상의 430 loci에 대한 marker 제작 가능성을 TM 55.5~56.5℃, GC contents 30% 이상, primer length 18~22 bp의 조건으로 Primer3을 이용하여 분석하였으며, 총 207 개의 marker를 제작하였다. 선별된 207개 marker 중 150개 마커에 대해 일반 올리고 primer set를 제작하여 PCR을 통한 유용성 평가를 실하였으며, 그 결과 총 29개의 마커에 대한 유효성이 확인되어 Genotyping 용 형광 dye인 FAM을 부착한 분석용 마커로 제작하였다. FAM을 부착한 마커에 대한 PCR 효율 검사를 통해 최종적으로 10개 마커를 선별하여 한국 4개 지역(Korea 1, Korea 22, Korea 26, Korea 31) 및 러시아(Vladivostok), 몽고(Shagaarnur) 각 1개 지역의 개체군을 대상으로 유전적 구조 분석을 수행하였다. 유전적 유사도를 평가하기 위하여 Fst Pairwise UPGMA tree를 분석한 결과, Korea 1과 러시아 개체군, Korea 22와 Korea 26 개체군의 유전적으로 유사도가 높은 것으로 나타났으며, Korea 31과 몽고 개체군은 유사도의 기부에 위치하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Baysian Algorithm을 기반으로 한 유전적 구조 분석에서도 각 개체 및 개체군의 구조는 UPGMA tree 동일한 양상을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서, 현 연구를 통해 개발된 매미나방의 Microsatellite 마커는 한국을 비롯한 인근 지역의 지역적 개체군 분석을 가능하게 할 수 있을 것으로 판단되며, 결국 식물검역에서 매미나방의 유출 국가 및 지역에 대한 판별 분석에 유용할 수 있을 것이다.

한국에 서식하는 매미나방의 개체군 구조 분석을 수행하였다. 한국 전역을 32개 지역으로 구분하여 페로몬 트랩을 이용해 샘플을 채집하였으나, 이 중 31개 지역으 로부터 확보된 930 개체를 대상으로 COI gene 서열이 확보된 876개체(n=20~30) 를 이용하여 분석하였다. 그 결과, Haplotype diversity는 total 0.6853 ± 0.0143으로 나타났는데, 25번 지역이 0.8128 ± 0.0648으로 가장 높았고, 1번 지역이 0.3080 ± 0.1075으로 가장 낮았다. Nucleotide diversity는 total 0.017513 ± 0.012941로 나타 났는데, 25번 지역이 0.027003 ± 0.018376으로 가장 높았고, 2번 지역이 0.005875 ± 0.006619으로 가장 낮았다. 또한, FST는 0.16154로 나타났다. Median joining network에서도 각 지역 간에 뚜렷한 구분점을 발견할 수 없었다. 이로 볼 때, 한국 에서 매미나방은 인접한 지역 간의 개체들이 무작위적 교미가 빈번한 것으로 보인 다. 다만, 이들이 날개의 크기나 무늬 등에 의해 아종으로 구분되는 것으로 볼 때, 추 후 날개 형질과의 연관성을 비교해 볼 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한, Neighbor joining tree에서는 3번 지역에서 확보된 2개체가 다른 개체들에 비해 0.5% 이상의 서열 차이로 뚜렷하게 구분되는 양상을 나타내었다. 이 두 개체들에 대해 NCBI의 blast searching을 해본 결과, 폴란드 개체와 서열이 일치하는 것으로 확인되어 동유럽으로부터 유래한 EGM으로 추정되었다. 결과적으로 국내 매미나 방의 개체군 구조 분석을 통해 지역 개체군간의 관계를 밝힘과 함께 876개체의 매 미나방 DNA 바코드를 확보하였으며, 이는 외래 유입 매미나방에 대한 일차적 모 니터링에 중요하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Next Generation Sequencing을 이용한 분석 서열을 기반으로 매미나방의 Microsatellite loci 탐색 및 marker 개발을 수행하였다. 매미나방의 Genomic DNA 서열 분석은 MiSeq Sequencer (Illumina)의 1/8 plate를 이용하여 실시하였다. 판독 된 유전자 서열의 길이는 총 3,974,358,483 bp로 평균 248.58 bp로 구성된 총 15,988,036 개의 분석단편이 확보되었으며, 이를 CLC workbench를 이용하여 총 367,397,618 bp로 조합하였다. 조합된 Genomic DNA 서열을 대상으로 반복서열 길이 2~4 bp, 반복횟수 4회 이상의 조건으로 총 1,864 개의 Microsatellite loci를 탐 색하였다. 이 중 반복횟수 6회 이상의 430 loci에 대한 marker 제작 가능성을 TM 55.5~56.5℃, GC contents 30% 이상, primer length 18~22 bp의 조건으로 Primer3 을 이용하여 분석하였으며, 총 207 개의 marker를 제작하였다. 선별된 207개 marker 중 150개 마커에 대해 일반 올리고 primer set를 제작하여 PCR을 통한 유용 성 평가를 실하였으며, 그 결과 총 51개의 마커에 대한 유효성이 확인되어 Genotyping 용 형광 dye인 FAM을 부착한 분석용 마커로 제작하였다. 현재는 PCR 을 통한 결과만을 이용하여 유용성 평가를 실시하였다. 추후 분석용 마커를 이용하 여 Genotyping을 통한 유용성 평가를 수행할 예정이다. 주요 검역 해충으로 알려져 있는 매미나방의 Microsatellite 마커의 개발은 한국을 비롯한 인근 지역의 지역적 개체군 분석을 가능하게 할 수 있을 것으로 판단되며, 결국 식물검역에서 매미나방 의 유출 국가 및 지역에 대한 판별 분석에 유용할 수 있을 것이다.