The small brown planthopper (SBPH), Laodelphax striatellus, is a major insect pest for the rice plants. SBPH is also a known vector of rice stripe virus (RSV), which causes severe yield losses in rice crops throughout the East Asia. RSV is persistently transmitted by SBPH and can also be transmitted to offspring through transovarial transmission. SBPH is known to migrate from China to the west coast of the Republic of Korea (ROK). The study investigated the impact of temperature on the acquisition and transmission of RSV by SBPH in ROK, which is expected to experience increased migration and emergence of SBPH due to climate change. The results revealed that the acquisition and transmission rates of RSV were higher at 27°C compared to 24°C, with rates of 100% and 78.3%, respectively. However, at 30°C, the acquisition and transmission rates of RSV was decreased. The results suggests that temperature can impact the transmission of RSV by SBPH. To investigate this further, SBPH adults were fed on RSV-infected plants and infection rates were compared across various tissues, including the head, salivary glands, midgut, Malpighian tubules, ovary, and hindgut. Results showed that at 36 hours post-infection, RSV was highly detected in the Malpighian tubules, ovary, and hindgut. At 48 hours post-infection, RSV was also detected in the thorax. These results suggest that the transmission rates of RSV in SBPH increase with temperature between 24-27°C, but decrease at 30°C, indicating that the vectorial capacity of SBPH for RSV decreases above a certain threshold.

Development, survival, and reproduction of brown planthopper (BPH) Nilaparvata lugens Stål (Hemiptera: Delphacidae), were studied in laboratory at 25±2°C, 65±5% RH and a 16L : 8D hours photoperiodism on five rice cultivars of: Dongjin 1ho, Chungchungbyeo, Jangseongbyeo, Chinnongbyeo and Jungmo 1045. BPH nymphs successfully survived on all rice cultivars, although survival rate was lowest on Jangseongbyeo (36.0%). Developmental time of immature stages ranged from 11.7±0.59 d on Jungmo 1045 to 12.8±0.59 d on Chinnongbyeo. Reproductive period and female longevity were longest on Dongjin 1ho, Chinnongbyeo and Jungmo 1045 while highest fecundity of N. lugens being observed on these three rice cultivars. Highest and lowest net reproductive rates were calculated on rice cultivars, Jungmo 1045 and Jangseongbyeo, respectively. Mean generation time was the longest on rice cultivar Dongjin 1ho. Respective descending order of intrinsic rates of population increase were on Jungmo 1045, Chinnongbyeo, Dongjin 1ho, Chungchungbyeo and Jangseongbyeo. These population parameters showed that N. lugens can successfully survive and reproduce on Chinnongbyeo and Jungmo 1045.

It is necessary to understand of temporal and spatial dynamics by establishing a periodical monitoring system for theproper management in small brown planthopper (SBPH). A dataset is including the number of SBPHs by location, collectionmethod [aerial collection net (AeCN) or light trap (LT)] and period (May~Aug.) for five years (2011~2015), and missingvalues were imputed using multiple imputation methods. Of the 15,848 individuals collected, approximately 47% and 52.9%were collected using the AeCN and LT methods, respectively. A high incidence of migratory SBPHs was observed duringJulian days 144-166 using the AeCN method. Generally, the migratory SBPHs from China composed 39.4% of the totalpopulations of SBPHs. These results would provide valuable information to predict the incidence period of migratory SBPHsand establish a proactive management system against SBPH.

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.

애멸구(Laodelphax striatellus)는 rice stripe virus (RSV)의 매개충으로 벼에 큰 피해를 주는 해충이다. 본 연구에서는 애멸구의 장·단시형, 암·수, 약·성충에 대한 RSV 보독률과 이병률을 비교하였다. 애멸구의 장·단시형의 RSV 보독률은 각각 60.7%, 63.1%로 크게 차이는 없었다. 암·수에 대한 RSV 보독률은 각각 61.9%, 52.2%로 암컷의 보독률이 더 높았으나 유의성은 없었다. 약·성충의 보독률을 비교한 결과 각각 51.2%, 58.7%로 역시 크게 차이가 나지는 않았다. RSV에 감염된 애멸구에 노출된 건전한 벼의 이병률은 장시형은 53.3%, 단시형은 48.2%를 보였으며, 약·성충의 이병률은 각각 38.2%, 42.6%를 보여 유의성은 없었다. 반면 암컷은 50.5%의 이병률을 보이고 수컷은 22.3%의 이병률을 보여 암컷이 수컷에 비해 22.3% 이병률이 높아 유의성이 있었다. 또한 벼와 애멸구의 RSV 감염여부에 의한 애멸구의 발육기간은 건전한 벼에 RSV 감염 애멸구를 접종 했을 때 가장 긴 것으로 나타났으며, 건전한 벼에 건전한 애멸구를 접종 했을 때 발육기간이 가장 짧은 것으로 나타났다.

Rice stripe virus (RSV) is one of the serious plant pathogenic viruses for rice and mediated by small brown planthopper, Laodalphax striatellus. So far, the studies have been mainly focused on the interaction between the host plant and the virus. In this study, for better comprehension of the interactions among Rice stripe virus, rice and small brown planthopper, transcriptomes of the RSV-viruliferous (RVLS) and non-viruliferous L. striatellus (NVLS) were comparatively analysed. For this, non-viruliferous L. striatellus were collected from non-infected rice field and fed RSV-infected rice for 5 days. With the RNAs prepared from the RSV-viruliferous and the non-viruliferous small brown planthoppers, we conducted Illumina RNA sequencing (Hiseq 2000) and then two transcriptome databases were generated from RVLS and NVLS, respectively. The transcriptome of RVLS and NVLS were campared to figure out how the gene expression of the insects affected by Rice Stripe Virus. RSV-dependently regulated genes analysed from this study may have important functions in the transmission and replication of RSV.

벼멸구에 감수성이며 고품질인 ‘황금누리’와 벼멸구 저항성 유전자 Bph18을 가지고 있는 SR30071-3-7-23-6-1-1-1계통을 교배하여 전통육종법과 분자육종법을 활용하여 새로운 벼멸구 저항성 계통을 선발하여 병해충 저항성과 농업형질을 조사 수행하였다. 1. 20개체의 F1을 양성하여 F2 1,200개체를 포장에 전개하 였다. 포장에서 선발된 개체에 대해 실내미질선발을 수행하여 23개체의 F3를 공시하였으며 벼멸구 유묘검정, 도열병 밭못자 리검정, 흰잎마름병 K1 균계 접종검정을 실시한 후 F4 세대 를 거쳐 100계통을 F5 세대로 공시하였다. 2. F5 세대에서 DNA 마커 검정으로 100계통 중 Bph18은 92계통, Xa3는 96계통, Stv-bi는 98계통에서 저항성 유전자가 확인되었다. 생물검정에서는 100계통 중 벼멸구 유묘검정은 94계통이 저항성을, 흰잎마름병 K3 균계검정은 27계통 및 73 계통이 각각 저항성 및 중도저항성 반응을 보였다. 3. F5 세대 100계통 중 주요 농업적 형질이 우수한 11계통 을 생산력검정시험에 공시하였고, 보통기 보비재배에서 농업 형질이 양호하고, 수량이 높으며 병해충 저항성을 보이는 우 량한 4계통을 선발하여 이삭모양과 초형이 우수하며 출수기는 중만생종이며, 간장이 작고 수량이 높은 HR28011-1-2-3을 ‘익 산562호’로 계통명을 부여하였다. 본 실험에서 육성한 ‘익산562호’는 지역적응성 평가를 통한 품종화를 추진 중이며 벼멸구 및 기타 주요 병해충에 복합저 항성 벼품종육성을 위한 유전자원으로 활용되기를 기대한다.

Rice stripe virus disease (RSVD), one of the most serious disease of rice is mediated through the sucking by small brown planthopper, Laodalphax striatellus. So far, the studies have been mainly focused on the interaction between the host plant and the virus. In this study, for better comprehension of the interactions among the host plant, vector insect and plant-pathogenic virus, we investigated transcriptome of the vector insect and the differences between viruliferous and naïve L.striatellus. For this, naïve L. striatellus were collected from non-infected rice field and 50 L.striatellus of them were fed RSV-infected rice for 5 days. With the RSV-viruliferous and the naïve insects, we conducted Illumina RNA sequencing (Hiseq 2000) and obtained 175,243,488 and 146,031,348 reads from viruliferous and naïve L.striatellus, respectively. These reads were assembled into contigs and two transcriptome databases were generated. The transcriptome of naïve and RSV-viruliferous L. striatellus were campared to figure out up-regulated or down-regulated genes. These RSV-dependently regulated genes may have important function in the behavior of planthoppers or the transmission of RSV.

Among hemipteran insects which is the most important insect vector of plant viruses, small brown planthopper, Laodelphax striatellus, transmits the rice stripe virus (RSV) causing rice stripe disease. For effective control of RSV, it is important to understand interaction between RSV and L. striatellus. Therefore, in this study, expressed sequence tag (EST) databases were generated based on 454 GS-FLX pyrosequencing for comparative transcriptome analysis between nonviruliferous and RSV-viruliferous L. striatellus. By comparing the two EST libraries, we showed that 108 host genes were significantly up-regulated and 28 host genes were significantly down-regulated in viruliferous insects. Interestingly, genes encoding ribosomal proteins were mainly up-regulated in viruliferous L. striatellus, whereas genes related to translation were concentrated in the downregulated cohort. These RSV-dependently regulated genes may have important function in the behavior of planthopper or the transmission of RSV.

Rice stripe virus (RSV), the type member of the genus Tenuivirus, causes rice stripe disease and the viral transmission is mediated through the sucking by small brown planthopper, Laodelphax striatellus. Considerations have been mainly focused on the protection of rice from RSV and/or the planthopper, rather than the interaction between RSV and the insect. To clarify the interaction, in this work, mRNA was extracted from RSV-viruliferous planthopper with non-viruliferous control, and expressed sequence tag (EST) databases were generated based on 454 GS-FLX pyrosequencing technology for comparative analysis. RSV-viruliferous planthopper had ca. 2500 isotigs, which included genes on biological process (19%), cellular component (13%), molecular function (22%) and no hits (46%) from gene ontology (GO) analysis; this structure was similar to the control. However, in the viruliferous planthopper, 109 isotigs were up-regulated and 660 isotigs were down-regulated, compared to the non-viruliferous control. These RSV-dependently regulated genes may have important function in the behavior of planthopper or the transmission of RSV.

The small brown planthopper (SBPH), Laodelphax striatelleus (Fallén), is a insect vector of Rice stripe virus (RSV) in temperate countries such as Korea, Japan, China, and Taiwan. As SBPH is able to overwinter successfully in these areas, RSV disease in subsequent rice fields has been believed to be endemic. In Korea, however, the RSV disease outbreaks have been observed mainly but not continuously at some western regions since 2001, caused a severe damage to the rice production. Although many efforts are underway to explain the outbreak phenomenon, the exact related factors are not known yet. In the meantime of the study on SBPH population dynamics in 2009, we catched unusually large numbers of SBPH adults by aerial net traps, maximally over 900, in early June at western coastal counties such as Taean, Seocheon, Buan, Sinan, and Jindo in Korea. Age distribution changes of SBPH in winter and post-winter seasons at some selected fields shows that the adults might be not related to overwintering population. The adults of overwintering population emerged from early April. Newly hatched nymphs of first generation were found from mid-May. In late May, just before the unusual catch of adults, the developmental stages of SBPH were mostly below 5th instars. This means that the big adult populations would be results of mass migration of SBPH abroad. We present also spacial distribution and host relationship of overwintering population as well as viruliferous rate changes of immigratory population.

Root zone application of several systemic insecticides was tested for control of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål), in Vietnam and Korea. In Vietnam, the results indicated that carbofuran showed the highest nymphal mortality in all experiments, followed by imidacloprid and carbosulfan. When the insecticides were applied on 10-day old rice, carbofuran was shown almost 100% N. lugens mortality at six days after treatment and the efficacy was extended to twelve days after application. In Korea, various root-zone application methods were tested with carbofuran and carbosulfan. The results showed that carbofuran was the most active in reducing the egg hatching rates. When root-zone treated on 40-50 day-old rice in a greenhouse, no nymphs were hatched in carbofuran treated pots, while average of 20 nymphs were emerged in carbofuran broadcasting pots. Especially the number of nymphs emerged in carbosulfan foliar spray was 54 nymphs per pot even at the eight day after application, which was higher than in control pots. This is the first study ever demonstrated the high egg mortality of N. lugens on rice due to the root-zone application of insecticides.

충남지방에서 많이 재배되고 10개의 벼 품종을 대상으로 벼멸구(Nilaparvata lugens)의 섭식행동을 EPG 패턴으로 분석하였다. 또한 벼의 섭식시간과 감로분비량의 관계를 알아보고 측정한 EPG 패턴을 비교분석하였다. 벼멸구의 각 EPG type을 전기적인 특성에 따라 1-6까지의 6가지로 분류하였다. 이중 Type 1은 구침을 꽂지 않고 쉬거나 돌아다닐 때 나타나는 패턴이고 Type 2는 체관을 흡즙할 때 나타나는 패턴이고 Type 3은 처음으로 구침을 꽂을 때, Type 4는 타액 분비시, Type 5는 물관의 흡즙시, Type 6은 구침의 세포내 이동시 나타난다. 벼멸구의 각 품종에 대한 섭식시간은 금남벼에서는 짧은 시간동안 이루어졌고 동전벼, 대안벼, 동안벼, 대산벼에서는 오랜 시간 흡즙을 하였다. 또한 금남벼에서는 장시간 구침을 삽입하지 않는 시간이 길었다. 감로의 분비량은 동진벼에서 가장 많았고 금남벼에서 가장 적은 감로를 분비했다. 이 감로의 분비량은 체관의 흡즙시간과 비례하여 나타났다. EPG type과 감로의 분비량을 분석한 결과 벼멸구가 선호하는 품종은 동진벼, 동안벼, 대산벼, 대안벼 등이었고 그렇지 않은 품종은 금남벼, 다산벼, 남천벼 등이었다.

우리나라의 벼논에는 벼를 기주로 하는 여러 종류의 멸구, 즉, 벼멸구, 애멸구, 흰등멸구 들이 혼재하고 있지만 이들간의 구분은 쉽지 않다. 이들의 정확한 식별은 예찰과 방제 전략에서 필수적인 과정이다. 특히, 벼멸구는 가장 중요한 벼의 해충이기 때문에 비전문가에 있어 쉽고, 신뢰성 높은 식별 방법이 요구된다. 따라서 벼논에 분포하고 있는 벼멸구의 정확한 구분을 위하여 벼멸구, 애멸구, 흰등멸구의 약충을 조사한 결과. 두 종류의 해충에 비하여 벼멸구 약충은 다른 특징을 지니고 있었다. 측, 벼멸구 약충은 겹눈 아랫부분과 촉각 사이에 흰색형광성광택을 가지고 있었지만 애멸구나 흰등멸구의 약충에는 없었다. 그리고 형광성 반점은 부화직후 가장 선명하였고, 령기가 진행될수록 약해지다가 성충이 되어서는 없어졌다. 따라서 두부의 형광성반점은 벼멸구 약충의 판별에 활용하는데 있어 혁신적인 방법이라 할 수 있을 것이다.

벼멸구를 저항성 품종에서 도태시켰을 때 새로운 생태형으로 발전되는 속도와 벼멸구의 생태형과 벼의 품종저항성 간에 유전적으로 대응하고 있는지를 알아보고자, 감수성품종(동진벼)으로 사육하던 벼멸구를 Bph1 gene을 가진 저항성품종(청청벼)으로 각각 3세대 및 6세대 도태시킨 후, 같은 Bph1 gene을 가진 4개 품종(Mudgo, IR26, IR64, 청청벼)과, 다른 bph2 gene을 가진 2개 품종(밀양63호 및 가야벼)및 저항성이 없는 2개 품종(동진벼, TN-1)을 공시하여 각 계통의 벼멸구의 산란 및 섭식선호성, 수명, 발육기간, 사충율, 산란수 등을 조사하였다. 그 결과 감수성 벼멸구(생태형-1)를 저항성 Bph1 유전자를 갖인 청청벼에서 3세대(청청3세대계)및 6세대(청청6세대계)로 도태시켰을 때, 사육세대가 많아질수록 청청벼에서의 성충의 수명은 길어지고, 산란수는 많아지며, 또한 약충의 우화율이 높아지고, 약충기간이 짧아지는 등 빠르게 저항성을 극복하였다. 청청3세대계 및 6세대계 벼멸구는 청청벼와 같은 Bph1저항성 유전자를 가진 다른 품종들(Mudgo, IR26, IR64)에 대해서도 도태세대수가 많아지면서 선호성이 점점 높아지는 경향이었다. 성충의 수명과 산란수에 있어서도 청청3세대계, 청청6세대계 등으로 도태세대가 많아질수록 같은 저항성 Bph1유전자를 가진 Mudgo, IR26, IR64등에서 수명이 길어지고 산란수도 많아졌다. 벼멸구의 약충기간은 품종과 벼멸구 도태계통간에 큰 차이가 없었다. 그러나, 약충기간 중 사망률은 도태가 진행되면서 역시 Bph1저항성 gene의 4개 품종 모두에서 낮아졌고, 죽은 개체의 수명도 길어졌다. 밀양 63호(bph2 gene)와 가야벼(Bph1+bph2 gene) 등 2개 품종에서는 벼멸구의 3개 계통 모두 우화하지 못했다.-44.55개 및 18.1-28.15개로 온도조건에 관계없이 끝동매미충, 흰등멸구, 애멸구 및 벼멸구의 난 순으로 많았다. 하지만 4종 먹이를 함께 제공한 성충의 포식량은 24, 28 및 32에서 각각 3.95-28.9개, 2.9-28.95개 및 1.7-13.6개로 제공된 먹이간에 차이가 현저하였다. 따라서 먹이간 성충 포식량의 현저한 차이는 기주선호성에 따른 것으로 생각된다.군에서 높았으며, elongation index(20:46⇒22:46)는 old군에서 낮았다. 대부분의 elongation과 desaturation 단계는 연령에 따라 유의한 차이를 보이지 못하였으나, 3계 지방산의 전체적 elongation-desaturation 단계를 나타내는 products-fatty acid(3)/a-LNA(3) 비율이 old군에서 young군보다 유의하게 높아, 연령에 따른 PUFA 대사의 변화가 관찰되었다. 이 상에서와 같이, 콩 단백질의 섭취로 흰쥐 혈장 인지질의 ∑MUFA조성은 낮고 ∑SFA 조성은 높아 다른 지질 강화성 분의 섭취와 유사한 결과를 나타내었다. 혈중 콜레스테롤 수준이 높은 old군에서 체내 막조직의 유동성을 유지하기 위해 PUFA의 합성 특히 3계 지방산의 elongation-desaturation이 증가하여 총 PUFA 조성이 young군보다 높았다. 연구결과로 이소플라본을 포함한 콩 단백질의 혈중 지질저하 기전에 대해 체계적인 설명은 할 수 없지만, 콩 단백질이

벼멸구선충(Agamermis unka)은 우리나라에서 벼멸구와 흰등멸구의 중요한 천적이다. 따라서 1992년부터 1998년까지 그리고 2001년 우리나라의 논에서 벼멸구선충의 분포를 조사하였다. 1992년부터 1998년까지 고성과 경상남도농업기술원, 남해, 통영의 예찰포에서 월동 벼멸구선충의 밀도를 조사한 결과 지역과 연도별로 차이가 있었다. 2001년 5개도 30개 시.군 예찰포를 대상으로 벼멸구선충의 월동 밀도를 조사한 결과, 전남의 장흥과 해남, 경남의 남해, 진주, 산청, 사천, 고성, 통영, 의령, 창원, 김해 지 역에서만 분포가 확인되었다. 그리고 경남 남해지 역 이 1,045마리/㎥로 밀도가 가장 높았고, 진주의 경상남도 농업기술원, 고성 예찰포에서는 각각 947마리와 395마리/㎥가 발견되어 다른 지역의 예찰포보다 높았다. 벼멸구선충의 밀도는 무방제구가 살균제처리나 살충제처리구에 비하여 높았으나 유의성은 없었다. 경남 지역 19개 시군의 예찰포에서 벼 수확 후의 벼멸구선충 밀도를 2001년 가을에 조사한 결과는 고성, 진주, 남해, 사천 지역에서만 분포가 확인되었는데, 밀도는 남해지역이 692마리/㎥로 가장 높았다.

벼멸구는 촉각 기부의 등쪽으로 알모양의 24ㅐ의 겹눈을 가지고 있다. 벼멸구의 겹눈은 각각의 단안이 분리되어 있고, 각각의 낱눈이 단지 그들의 각막렌즈를 통해서만이 빛을 받는 연립상 겹눈이다. 각각의 낱눈은 큐티클성 각막렌즈와 그 안쪽에 수정체가 자리잡고 있다. 망막세포는 수정체 바로 아래쪽에 자리하며, 이들은 중심축쪽으로 감간소체들이 밀집결합되어 감간체를 형성한다. 감간체는 수정체 말단부분에서 시작되어 기저막에 까지 다달으며, 그 길이는 약 110~120 정도이다. 수정체는 4개로 구성된 한쌍의 1차색소세포에 의하여 둘러 쌓여 있으며 이것은 또한 부속색소세포에 의하여 둘러 쌓여 있다. 수정체의 기저부위는 망막세포에 의하여 일부가 둘러 쌓여 있고 망막세포의 내벽에서 발생한 감간소체들로 구성된 감간체와 닿아있다. 낱눈의 상층부분은 7개의 망막세포로 구성되어 있으나 3/4부분에서 8번째의 망막세포가 자리잡고 있다. 중앙부위에 위치하고 있는 감간체는 미세용 모들로 구성된 감간소체들로 구성되어 있는데, 이들 미세융모의 단면도는 6각형의 모양을 가지고 있다. 색소세포는 수정체를 감싸고 있는 1차색소세포, 기저막까지 닿아 있는 부속색소세포, 기저막 부위의 기저막색소세포 등 3가지의 색소세포들이 있다.