Spodoptera eridania and S. ornithogalli (Lepidoptera: Noctuidae), which are polyphagous pests that damage various crops such as tomatoes and beans are regulated quarantine species that are highly likely to invade South Korea. Therefore, it is crucial to promptly and accurately identify the presence of S. eridania and S. ornithogalli in crop fields to effectively eradicate as a regulated quarantine species. In this study, we developed a loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay, which allows for rapid in-field identification. To develop the LAMP　assay, we selected target species-specific genomic regions from the whole-genome sequences of one target and 13 other lepidopteran species. We validated each five and six primer sets that consistently produced positive reactions in S. eridania and S. ornithogalli, respectively. To test the sensitivity of the each locus, LAMP reactions were performed using various reaction times using crude DNA, which was extracted from various types of adult tissues. All sensitivity tests were also successful.

Spodoptera 속의 담배거세미나방, 열대거세미나방 및 파밤나방은 여러 나라에 분포하는 광식성 해충으로, 본 연구에서는 이들의 페로몬 및 식물냄새물질과 관련한 화학통신시스템에 대해 이해하기 위해 냄새감각기의 종류와 분포, 냄새활성물질 동정 및 야외행동 반응에 대한 연구를 진행하였다. 주사전자현미경 관찰을 통해, 세 종 나방의 암, 수컷 촉각에 여러 종류의 냄새감각기가 존재하며, 형태적으로 구분되는 종특이적 또는 성특이적 냄새감각기들이 존재한다는 것을 확인하였다. GC-EAD 실험을 통해 세 종 나방에 냄새활성을 나타내는 식물 냄새물질과 페로몬 관련 물질들을 동정하고, 이들을 개별 또는 조합하여 야외 트랩실험을 통해 행동활성을 검정 한 결과, 이 중 여러 물질이 담배거세미나방과 파밤나방의 성페로몬에 대한 유인행동 반응을 저해하는 것을 알 수 있었다. 열대거세미나방은 발생이 저조하여 야외에서의 행동반응을 확인할 수 없었다.

Spodoptera species (S. exigua and S. litura) are important pests of several crops and vegetables in Korea. We investigated development processes of Spodoptera species under constant temperatures (20, 25 and 30 oC) regimes and relative humidity (RH) (30-35, 50-55, 70-75, and 90-95%) conditions. We collected eggs of Spodoptera species by releasing them into a rectangular box inner walls covered with a sheet of white paper. Temperature and RH significantly impacted on oviposition, immature survival, adult emergence and longevity of Spodoptera species. Maximum number of eggs, shorter developmental time, higher adult emergence with longer longevity were reported in 70-75% at 30 oC. Minimal eggs and larval survival were recorded in 30-35% and 90-95% RH, respectively. This results suggest that temperature and RH had individual apparent effect on the developmental processes of Spodoptera species instead interactive effect. Therefore, there is chance to cause a significant damage to field crops and vegetables in 70-75% at 30 oC.

담배거세미나방(Spodoptera litura), 열대거세미나방(Spodoptera frugiperda) 및 파밤나방(Spodoptera exigua) 은 광식성 해충이지만, 종특이적인 기주범위를 갖는다. 이들이 기주식물을 찾아가는 과정에 냄새감각이 어떤 역할을 하는지 알아보기 위해, 기주 및 비기주 식물에서 발산되는 46가지 휘발성 물질을 선정하여, 이들에 대한 나방 3종의 냄새반응을 GC-EAD(gas chromatography-electroantennogram detection)를 통해 확인하였다. 그 결과, 46가지의 식물유래화합물 중 9가지 물질이 3종의 나방 모두에서 냄새활성을 나타냈으며, 2가지 물질은 담배거세 미나방과 열대거세미나방에만 냄새활성을 나타냈고, 다른 몇 가지 물질은 담배거세미나방에만 냄새활성을 나 타냈다. 이 결과는 세 종 나방이 식물냄새물질 탐지를 위해 유사한 냄새감각세포를 가지며, 일부 종에서는 종특이 적인 냄새감각세포가 존재한다는 것을 보여준다. 이 결과를 바탕으로 냄새활성을 나타낸 물질들의 나방 3종에 대한 행동활성을 야외트랩실험을 통해 확인할 예정이다.

국내 유입 가능성이 높은 검역 관리해충인 Spodoptera eridania 및 S. ornithogalli는 전 세계적으로 토마토, 콩 등 여러 종의 작물을 가해하는 광식성 해충이다. 이에 따라 국내 유입 시 해당 작물에 높은 경제적 피해를 입힐 가능성 이 있으므로 신속 정확한 진단이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기 두 종을 대상으로 현장 활용이 가능한 LAMP 진단법 개발을 수행하였다. 표적종 두 종 및 비표적종 11종(국내 발생 Spodoptera 종 및 동일 기주 가해종 등)의 전장유전체 정보를 확보한 후 비교 분석을 통해 각 표적종 별 특이적 영역을 확보한 후 해당 영역을 대상으로 LAMP 프라이머를 제작하였다. DNA 농도 10 ng/μL, 반응시간 40분을 기준으로 LAMP 진단을 수행한 결과, Spodoptera eridania는 5개의 LAMP 진단 마커를 개발하였고, S. ornithogalli는 3개의 LAMP 진단 마커를 개발하였다.

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), which is native to tropical and subtropical regions of the Western Hemisphere is now annually arrives in Korea. In this study, we developed loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay, one of the main merits of which is a rapid identification of target species. Five among 11 FAW-specific loci tested successfully provided a consistent reaction when ten FAWs, which were collected from eight localities in four countries were tested, whereas the 13 non-target species were not amplified. To increase in-field applicability of the method all life stages, reaction time, and different periods after death was tested using the quick extracted DNA. Our FAW diagnostic protocol can be completed within 30 min, from the process of extracting genomic DNA from an egg or a 1st instar larva to species determination.