최근 지구온난화로 인한 기후변화는 육상 및 해양 생태계에 다양한 영향을 미치고 있다. 농업생태계 역시 이들 생태계에 의존하고 있는 생물 및 인간에게 생물학적, 경제학적, 사회학적으로 다양한 영향을 주고 있다. 기후변화를 쉽게 감지할 수 있는 지표종은 기후변화에 비교적 민감하게 반응을 나타내기 때문에 농업생태계와 같은 경제 사회적 영향을 많이 받는 곳에서 다양하게 활용될 수 있다. 2017년 농업과학원에서는 농업생태계에서 기후변화에 따른 영향을 잘 나타낼 수 있는 식물과 무척처동물 30종을 지표종으로 선정하였다. 30종 중 나비목에 속하는 종으로는 배추흰나비(Pieris rapae), 남방노랑나비(Eurema mandarina), 노랑나비(Colias erate), 호랑나비(Papilio xuthus) 4종이다. 이 연구는 나비 지표종 중 농업생태계에서 가장 풍부하고 확인이 쉬운 배추흰나비를 대상으로 전남, 충북, 경기, 강원지역에서 4월부터 월 1-2회 모니터링을 실시하여 생물계절의 차이를 알아보았다. 조사는 각 지역에서 논과 밭, 산림 등을 포함하는 경로를 선정하여 30분간 이동하면서 좌우 5m내외 출현하는 나비를 조사하는 선 조사법을 실시하였다. 4월 이후부터 조사한 결과 전남에서는 4월초인 14째 주에 이미 많은 수가 관찰된 반면 충북, 경기 등지에선 15째 주 이후 관찰되기 시작하였다. 강원도에서는 6월 중순인 24째부터 관찰되어 위도별 출현 양상의 차이를 나타내었다. 9월말까지 관찰된 생활사 수는 전남에서는 5회, 경기도에서는 4-5회, 충북에서는 4회, 강원에서는 2회로 지역별 차이를 나타내었다. 이러한 결과는 농업생태계에서 흔히 볼 수 있는 배추흰나비가 위도별로 출현시기와 출현횟수를 달리하면서 나타나는 것을 통해 기후변화를 나타낼 수 있는 지표종으로 적절하다고 여겨지며 앞으로도 전국적으로 지속적인 모니터링을 통해 정밀한 출현양상과 미래 분포 변화 모델링 작업에 효과적으로 이용될 수 있는 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

Most traditional genome sequencing projects involving infectious viruses include culturing and purification of the virus. This can present difficulties as an analysis of multiple populations from multiple locations may be required to acquire sufficient amount of high-quality DNA for sequence analysis. The electrophoretic method provides a strategy whereby the genomic DNA sequences of the Korean isolate of Pieris rapae granulovirus (PiraGV-K) were analyzed by purifying it from host DNA by pulsed-field gel electrophoresis, thus simplifying sampling and labor time. The genomic DNA of infected P. rapae was embedded in agarose plugs, digested with a restriction nuclease and methylase, and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) was used to separate PiraGV-K DNA from the DNA of P. rapae, followed by mapping of fosmid clones of the separated viral DNA. The double-stranded circular genome of PiraGV-K encodes 120 open reading frames (ORFs), covering 92% of the sequenced genome. BLAST and ORF arrangement showed the presence of 78 homologs to other genes in the database. The mean overall amino acid identity of PiraGV-K ORFs was highest with the Chinese isolate of PiraGV (~99%), followed up with Choristoneura occidentalis ORFs at 58%. PiraGV-K ORFs were grouped, according to function, into 10 genes involved in transcription, 11 involved in replication, 25 structural protein genes, and 15 auxiliary genes. Genes for Chitinase (ORF 10) and cathepsin (ORF11), involved in the liquefaction of the host, were found in the genome. The recovery of PiraGV-K DNA genome by pulse-field electrophoretic separation from host genomic DNA had several advantages, compared with its isolation from particles harvested as virions or inclusions from the P. rapae host. We have sequenced and analyzed the 108,658 bp PiraGV-K genome purified by the pulsed field electrophoretic method. The method appears to be applicable to the analysis of genomes of large viruses. The chitinase, identified by PiraGV-K genome sequence, was functionally characterized by quantitative PCR, Western blot analysis, immunohistochemistry and transmission electron microscopy.

The flight behavior of Pieris rapae were compared to understand how temperature affects flight behavior. The effects of temperature on insect thermal performance curves are generally poorly understood but significant for understanding responses to insect gardening. Temperature is a physical factor as well as a stimulus for insects behavior. In Pieris rapae, we examine the physiological effects of temperature-dependence of flight behavior. At test temperature increased, flight speed typically increased. The maximum flight speed of P. rapae at given temperatures show a straight line relationship between 20, 25 and 30℃. Therefore, the effects of test temperature were significant for flight behavior.

배추흰나비의 연중 실내 계대사육법을 확립하기 위하여 에서 사육시험한 결과 기주식물육에 의해 산란된 알의 부화율은 89.2%이었으며 산란후 부화까지의 평균 소요일수는 3.9일이었다. 고온장일조건(, 16L:8D)에서 사육시 유충기간이 18.1일이었고 용화율 및 우화율 97.8%를 보였다. 그러나 저온단일조건(, 10L : 14D)에서는 유충기간이 23.6일로 길어졌으며 용화율은 70%로 낮았는데 모두 휴면용이 되었다. 배추흰나비의 기주(배추,양배추,순무,케일)의 즙, 메탄올추출물 및 열탕추출물에 대한 산란선호성을 조사한 결과 열탕추출물이 즙 또는 메탄을 추출물보다 산란선호성이 높았다. 또한 배추보다는 양배추, 케일, 순무에 대해 산란성이 좋았다. 산란지색에 대한 산란성 및 인공산란용 키트의 재질에 대한 산란성을 시험한 결과에 따라 실내 산란용 키트를 고안, 제작하였다. 배추흰나비의 산란후 24, 48시간째 채란하여 냉장가능 기간을 조사해 본 결과 산란후 48시간째 에 냉장한 것이 7일 후에도 부화율이 70%로 비교적 양호하였다. 한편 비휴면 번데기의 냉장가능기간을 조사해 본 결과 와 15에서 30일까지 냉장하여도 우화율 85%이상으로 냉장이 가능하였으며,에서 냉장한 것이 냉장가능기간이 더 길었고 우화율도 높았다. 이상의 시험결과를 근거로 배추흰나비의 실내 연중 계대사육 체계도를 완성하였다.

배추흰나비 P. rapae와 P. brassicae GV의 정제조건, 형태 및 P. rapae 유충을 숙주로한 병원성을 비교하였다. 바이러스봉입체 자당밀도구배원심법(52,000g, 2시간)으로 정제하여 순도 높은 바이러스를 얻을 수 있었다. 봉입체의 크기는 P. rapae GV의 경우 3963823825nm, P. brassicae GV의 3754025528nm였으며, 바이러스 입자는 P. rapae GV가 250-27563-73 nm이며, P. brassicae GV가 243-25063-75 nm였다. 한편 nucleocapsid는 P. rapae GV가 22531 nm, P. brassicae GV가 22529 nm로 관찰되었다. P. rapae를 숙주로 하여 P. rapae GV와 P. brassicae GV의 병원성을 검정한 결과, P. rapae GV의 TEXLC50/TEX(-log)식은 5.5673, P. brassicae GV의 경우는 5.8104로 P. brassicae GV의 병원성이 약간 간하게 나타났으며, TEXLT50/TEX(바이러스농도 TEX10-6/TEX)의 경우는 P. rapae GV는 8.17일 P.brassicae GV에서는 7.16일로 P. brassicae GV에서 약간 짧았다.

배추흰나비 P. rapae와 P. brassicae GV에 대한 봉입체 및 바이러스단백질의 물리화학적 성상을 비교 분석한 결과 전기영동법에 의한 봉입체단백질은 그 분자량이 P. rapae GV는 30kd, P. brassicae GV는 31 kb의 단일단백질이었으며, trypsin, chymotrypsin, papain 및 staphylococcus aureus V8 protease에 의한 peptide mapping에서는 두 바이러스 간에 큰 차이가 없었다. 바이러스입자단백지르이 전기영동법에 의한 분석결과, 두 바이러스 간에 큰 차이가 없었다. 바이러스입자단백질의 전기영동법에 의한 분석결과, 두 바이러스에서 각각 42개의 band가 나타났으며 고분자량 부분에서 P. rapae GV의 경우는 115, 110, 105 및 103 kd의 4개 band인데 반해 P. brassicae GV는 107 kd의 한 band만 관찰되었다. 그리고 봉입체단백질의 아미노산 분석비교에서 두 바이러스 간의 큰 차이는 없었으며 일반적으로 곤충에 많이 존재하는 산성아미노산인 aspartic acid와 glutamic acid의 함량이 많았고 염기성 아미노산에서 lysine의 함량이 특히 많았으며 봉입체단백질의 면역학적인 시험결과에서는 P. rapae GV 항혈청에 대해 두 바이러스는 공통 침강선을 형성하였다.

배추흰나비 P. rapae와 P. brassicae GV의 DNA성상과 이를 기초로한 상동성을 검정한 결과 Tm값에서는 P. rapae GV DNA는 이고, P. brassicae GV DNA의 경우는 로 G+C 함량은 전자가 35.5%, 후자가 35.9%였다. 그리고 제한산소처리에 의한 DNA의 분석에서는 P. Rapae GV의 genome의 크기는 103 kb, P. brassicae GV DNA는 108kb로 나타났으며, 두바이러스 간의 상동성은 97.0%였다.