In moths, mating behavior is induced by sex pheromones released by the female being recognized by the males’s chemosensory systems. In this study, to understand the recognition of sex pheromones in Maruca vitrata, chemosensory genes were identified via transcriptome analysis of male and female antennae and heads. Approximately, 11.1Gb, 10.8Gb, 12.1Gb, and 11.6Gb of data were obtained from the antennae and heads of the male and female, respectively. Thirty-seven odorant binding proteins (OBPs), 21 chemosensory proteins, 7 sensory neuron membrane proteins, 102 odorant receptors (ORs), 36 ionotropic receptors, and 39 gustatory Receptors were identified as chemosensory genes from the M. vitrata. Among these genes, 5 OBPs and 4 ORs were specifically expressed in male antennae. These genes are likely to be involved in the sex pheromone recognition of M. vitrata.

콩명나방은 콩과작물 특히 팥을 가해하는 해충으로 알려져 있다. 본 연구는 콩명나방의 생물적 특징을 알아보기 위해 발육단계별 발육기 간, 성충의 수명과 번식능력을 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34°C 항온조건에서 조사하였다. 알은 모든 항온조건에서 부화하였고 유충은 16~ 31°C 온도조건에서 성공적으로 성충까지 발육을 완료하였다. 알의 발육기간은 31°C까지 온도가 상승할수록 짧아지다가 이후 온도에서 길어지 는 경향을 보였다. 유충, 번데기의 발육기간과 성충수명은 온도가 상승할수록 감소하였다. 콩명나방 발육단계별 발육 최저, 최고 한계는 LRF와 SSI모델을 이용하여 계산하였고 발육영점온도와 유효적산온일도는 선형회귀분석을 이용하였다. 1령 유충 부화부터 성충출현까지의 발육영점온 도와 유효적산온일도는 12.8°C와 280.8DD였다. SSI모델을 이용하여 추정한 부화부터 성충출현까지 발육최저 및 최고온도는 14.2°C과 31.9°C였고 이들간의 차이 즉 발육적정온도범위는 17.7°C였다. 온도와 관련된 콩명나방 성충의 생존, 수명, 산란기간, 산란수 자료들을 이용하 여 산란모형을 작성하였다. 본 연구에서 제시한 온도발육모형과 산란모형은 야외에서 콩명나방의 개체군동태를 이해하고 콩과작물의 종합적인 해충군관리체계 확립에 기여할 것으로 보인다.

나방류의 페로몬 생합성은 식도아래 신경절에서 생산된 페로몬 생합성 촉진 신경펩타이드(pheromone biosynthesis activating neuropeptide, PBAN)의 분비로부터 시작된다. 분비된 PBAN은 페로몬샘의 상피세포막에 있는 PBAN 수용체와 결합하고, 신호전달과정을 거쳐 페 로몬 생합성과정이 활성화되어, 페로몬이 외부로 방출된다. 본 종설은 콩명나방(Maruca vitrata)의 성페로몬, PBAN과 수용체, 성페로몬 생합성 경로를 소개한다.

In moth, pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) regulates pheromone biosynthesis by binding to its receptor (PBANr). In this study, we cloned a PBANr gene (Mvi-PBANr) from sex pheromone gland in M. vitrata, which encodes 475 amino acid and includes 7 transmembrane domains. As a results of phylogenetic analysis, Mvi-PBANr is clustered with lepidopteran PBANrs. Mvi-PBANr was investigated for the effect of pheromone biosynthesis via RNA interference (RNAi), gas chromatography (GC) and bioassay. Consequently, expression level of Mvi-PBANr suppressed via RNAi, resulting in decrease pheromone component (E10E12-16:Ald). Mating rate was also reduced when performing the RNAi. These results revealed that Mvi-PBANr played important role in the pheromone biosynthesis in M. vitrata, and Mvi-PBANr can be used as new pest control targets.

Insulin/IGF signaling (IIS) regulates multiple physiological processes such as larval growth, reproduction, and life span in many organisms including legume pod borer, Maruca vitrata (Lepidoptera: Crambidae). RNA interference of IIS components, insulin receptor (InR) and Forkhead Box O (FOXO), impaired larval growth and female reproduction. To further validate the physiological roles of InR and FOXO, we generated knock-out (KO) mutants using CRISPR/Cas9-mediated genome-editing technology. Both KO mutants exhibited delayed larval growth and reduced pupal and adult body sizes. In conclusion, these results demonstrated the critical role of insulin signaling (IIS) pathway to control M. vitrata growth and development.

콩명나방(Maruca vitrata)은 열대ꞏ아열대성 해충으로 콩의 주요 해충으로 알려져 있으나 국내에서는 팥에서 피해가 큰 해충이다. 콩명나방의 유충에 콩과작물인 콩(대두, 소청자, 풍산나물콩), 팥(홍언), 동부(장채)와 인공사료를 각각 먹이로 제공하여 콩명나방의 발육상을 조사하였다. 조사결과 인공사료를 먹이로 제공한 콩명나방 유충의 용화율과 우화율이 가장 높았고 다음으로 팥과 풍산나물콩을 먹이로 제공했을 때 용화율과 우화율이 높았다. 장채의 경우 유충이 한 마리도 용화하지 못했다. 콩명나방 유충이 용화까지 걸리는 기간은 인공사료를 먹이로 제공했을 때 가장 짧았고 다음으로 팥과 풍산나물콩을 먹이로 제공했을 때 짧았다. 용의 무게 또한 인공사료를 먹이로 제공했을 때 가장 높았고 다음으로 팥과 풍산나물콩을 먹이로 제공했을 때 높았다. 실험결과 팥 이외에 콩과작물에서도 유충이 성충까지 우화할 수 있음을 확인하였다.

Maruca vitrata is one of the destructive pests of tropical legumes. Radiofrequency dependent development and adult performances of M. vitrata were examined at five radiofrequencies of 0 (control), 5, 10, 20, and 30 kHz on artificial diet. The results showed that radiofrequency have significant effects on the life variables of M. vitrata. Radiofrequency exposures on pod borer impacted on life-variables of M. vitrata and negative effects were also transmitted to the successive generations. The adults of M. vitrata were emerged with shorter longevity in case of radio-frequency treatment than untreated. Decreasing the radiofrequency level further reduced the longevity of adults. The shortest adult longevity was recorded for 5 kHz. Radiofrequency treatments have also affected on the adult performance such as weight of adult. The outcomes of this study are discussed in terms of an alternative to chemical treatments.

G protein-coupled receptors (GPCRs) belong to cell membrane protein family, which regulate various physiological process such as reproduction, behavior and immune etc. In other to identify the GPCRs in pheromone gland of Maruca vitrata, we carried out transcriptome analysis from both females. Transcriptome analysis in the pheromone gland yielded approximately 22Gb and 47,528 transcripts showed positive FPKM value. 48 Genes involved in GPCRs were identified such as pheromone biosynthesis activating neuropeptide receptor (PBANr), prostaglandin receptors, neuropeptide receptor, 5-hydroxytryptamine receptor, galanin receptor, calcitonin gene-related peptide receptor, diuretic hormone receptor, gonadotropin-releasing hormone receptor, frizzled and orphan receptors, etc. Various expression of GPCRs in the pheromone gland indicates the role of pheromone gland may not be limited to the production of pheromone.

콩명나방(Maruca vitrata)은 주 기주식물이 콩 , 팥, 녹두, 동부 등 콩과식물로 한국을 비롯하여 일본, 중국, 대만,말레이시아, 오스트레일리아, 아프리카 등 넓은 지역에 결쳐 분포하고 있는 아열대종이다. 콩명나방은 온난화와더불어 그 중요도 및 피해가 커지는 해충으로 성페로믄을 이용한 모니터링에 적합한 트랩을 개발하기 위하여콩명나방 성충의 교미 행동을 관찰하였다. 콩명나방 수컷 성충은 암컷의 주위를 맴돌다 교미하고자 하는 암컷의등에 올라탄다. 이 후 수컷은 암컷의 등위에서 빙그르르 돌아 내려가 교미한다. 콩명나방의 교미 전 사전 행동시간은 3~4초 정도로 짧았다. 암컷 성충을 미끼제로 이용한 유인 실험에서 콩명나방 수컷은 암컷 미끼 트레이주변을 배회하는 모습을 보였는데 가끔 트랩을 벗어나기도 하였다. 그러나. 일정지역(약 30cm) 이상을 벗어나지는않았다. 일부 콩명나방 수컷 성충은 돌진하듯이 암컷 미끼 트레이에 접근한 후 트랩에 포획되는 모습을 보이기도하였다

콩명나방(Maruca vitrata)은 팥과 동부를 포함하는 Vigna 속 작물을 가해하는 해충이다. 다양한 화학 살충제가 이 해충의 유충을 방제하는 데 효과적이다. 특히 Bacillus thuringiensis (Bt) 미생물농약이 이 해충을 방제하는 데 가능성을 제시하였다. 그러나 화학농약에 비해서 비교적 느린 살충 효과는 현장 적용에 어려움을 주었다. 본 연구는 Bt의 살충효과를 증가시키기 위해 면역억제제를 첨가하는 방안을 강구하였다. 콩명나방의 면역반응은 혈구세포의 소낭형성으로 분석하였다. 소낭형성 반응은 아이코사노이드 생합성 억제자인 dexamethasone 처리에 의해 현격하게 낮아졌다. 아이코사노이드 생합성 억제자를 합성하여 분비하는 Xenorhabdus nematophila 세균 배양액을 Bt와 함께 처리한 결과 Bt 단독에 비해 살충효과가 크게 증가하였다. 본 연구는 비티플러스 살충제가 콩명나방 방제에 효과적이라 는 것을 제시하였다.

Pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) produced in the suboesophageal ganglion stimulates pheromone biosynthesis in the pheromone gland, mediating sexual behaviors. Based on the transcriptome of the head, PBAN in the legume pod borer, Maruca vitrata, was identified. To examine the pheromonotropic activity of PBAN in the legume pod borer, Maruca vitrata, a PBAN (Mvi-PBAN) was synthesized. When female adults were injected with a synthetic Mvi-PBAN, pheromone production showed a maximal increase 2 h post-injection. PBAN was expressed in all examined tissues and developmental stages. In contrast, PBAN receptor (PBANr) was detected in the female tissues and all developmental stages except for adult male. In addition, two types of PBANr were identified from the transcriptome of the pheromone gland, suggesting that the molecular signal on the pheromone gland may transduce via PBANr.

Maruca vitrata larvae feed on flowers and pods of several leguminous crops, and can severely reduce seed yield. Adult emergence, mating and oviposition behaviors were observed in a 15h/9h=light/dark and 25℃ condition as a base study for monitoring. Emergence occurred mainly during the first five hours of scotophase. Mating occurred from the two days after emergence, and the mated females started to lay eggs from the next day. A maximal mating rate was observed in the night of five days. Mating occurred significantly more often during the time from 2 hours before to 3 hours after lights-off, but older females mated more frequently during the photophase. Electroanntennographic responses of males to some chemicals, and body extracts and volatile collections of females were measured

Pheromone biosynthesis in the pheromone gland is stimulated by pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) produced in the suboesophageal ganglion. PBAN binds its receptor and transduces biological signal into the molecules for the pheromone biosynthesis. To understand pheromone biosynthesis pathway in legume pod borer, Maruca vitrata, transcriptome of the pheromone gland was analyzed. A total of 191 contigs involved in the pheromone biosynthesis were identified. Putative pheromone biosynthetic pathways for sex pheromone components in M. vitrata were proposed through transcriptomic analysis.

A cDNA isolated from female adult heads of Maruca vitrata encodes 197 amino acids including PBAN. Synthetic Mav-PBAN induced pheromone production in the pheromone gland, indicating that this synthetic peptide was biologically functional. Expression of Mav-PBAN cDNA was found in all examined body parts whereas PBAN receptor only in the pheromone gland. Transcriptomic analysis revealed that 191 contigs involved in the pheromone biosynthesis such as PBAN receptor, PBAN, fatty acid transport proteins, acetyl-CoA carboxylases, fatty acid synthases, desaturases (FAD), β-oxidation enzymes, and fatty acyl-CoA reductases (FARs) were identified.

지구 기후변화에 따라 아열대성 해충이 온대지역으로 이주를 통해 서식지를 넓히고 있다. 아열대성 해충인 콩명나방(Maruca vitrata)이 국 내에서 팥을 비롯한 콩과작물에 경제적 피해를 일으키고 있다. 비교적 유전적 변이가 큰 곤충으로 알려진 콩명나방에 대해서 국내 집단의 기원에 대해서 의문을 갖게 되었다. 국내 콩명나방 집단의 유전적 특성을 이해하기 위해 cytochrome oxidase subunit 1 (cox 1) 유전자의 염기서열을 판독 하였고, 이를 다른 지역 집단들과 분자계통학적으로 분석하였다. 전 세계에 분포하고 있는 콩명나방은 크게 3 그룹(아시아-아프리카, 아메리카, 오세아니아)으로 분류되었다. 이 가운데 국내 콩명나방은 아시아-아프리카 그룹에 속했다. 국내 집단의 살충제 감수성을 분석하기 위해 작용기작이 서로 다른 7 가지(4 종류의 신경독 약제, 1 종류의 곤충성장조절제, 2 종류의 생물농약)의 약제로 평가하였다. 콩명나방의 어린 유충은 분석된 모든 약제에 비교적 감수성이 높았다. 그러나 노숙 유충의 경우는 어린 유충에 비해 감수성이 현저하게 저하되었다. 처리 후 7 일간 분석된 살충력 조사에서 조사된 어느 약제도 콩명나방의 최종령 유충을 효과적(> 50% 방제가)으로 방제하지 못하였다.

Pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) produced in the subesophageal ganglion is known to stimulate pheromone production in the pheromone gland. A cDNA isolated from female adult heads of Maruca vitrata encodes 197 amino acids including PBAN, designated as Mvi-PBAN, and four other neuropeptides (NPs): diapause hormone (DH) homologue, α-NP, β-NP and γ-NP. All of the peptides are amidated in their C-termini and shared a conserved motif, FXPR(or K)L-NH2 structure. Mvi-PBAN consists of 35 amino acids as previously reported (Chang and Ramasamy, 2014). RT-PCR analysis revealed that Mvi-PBAN cDNA was expressed in all examined body parts. Nucleotide sequence analysis of RT-PCR products indicated the Mvi-PBAN sequence was identical in all examined body parts of both sexes. These results suggest that Mvi-PBAN expression is maintained in examined stages or tissues.