겨울과 같은 환경에서 곤충은 생존과 번성을 위해 생리학적, 생화학적 및 행동적 메커니즘을 이용하고 있다. 대부분의 곤충은 생리학적 적응가운데 급속내한성(Rapid cold hardiness, RCH) 유기를 통해 기온이 급격히 낮아 지는 외부 환경에 대해 빠르게 적응하고 저온조건에서 생존율을 높인다. 열대거세미나방의 경우 행동적 메커니 즘을 통해 따뜻한 곳을 찾아 장거리 비행을 하며, 생존에 유리한 환경으로 이동한다. 본 연구에서는 열대거세미나 방의 생리적 월동능력과 RCH 능력에 관해 조사하였다. 그 결과, RCH에 의해 혈중 글리세롤의 농도가 증가와 체내빙결점이 하강하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, RCH(-10℃, 1h)에 노출된 2령 유충기를 대상으로 4령과 5령 유충기에 단기저온(5℃, 30min)에 노출 시 글리세롤 생합성에 관여하는 유전자(glycerol kinase 1, 2)의 발현이 RCH에 노출되지 않은 대조구와 비교하여 빠르게 발현되었다. 이는, 열대거세미나방의 유전자 수준에서 저온에 대한 단기기억이 존재하는 것을 제시한다.

벌목 개미과의 일본열마디개미는 국내 토착종이다. 지금까지 야외에서 이 종의 월동기작을 이해하기 위한 내한성 연구는 진행되지 않았다. 저온에서 다양한 온도별 노출시간에 따른 발육태별 저온 저항성을 조사하였다. 성충인 일개미가 다른 발육태와 비교하여 5°C와 10°C의 저온에서 높은 생존율을 보였으며, 급속내한성 유기 조건인 15°C에서 12시간 노출 후 내한성을 획득하였다. 급속내한성 유기는 10°C에서 최대 44%까 지 생존율이 향상되었으며, 체내과냉각점과 체내빙점은 각각 -10.0°C에서 -14.2°C, -11.3°C에서 -15.3°C까지 낮아졌다. 저온처리는 저온 또는 스트레스 관련 유전자인 글리세롤 인산화효소와 열충격 단백질의 발현을 증가시켰다. 이상의 결과는 일본열마디개미의 내한성이 급속내한성 유기에 의해 야기된다는 것을 의미한다.

A subtropical insect species, Maruca vitrata, is invasive to temperate zones. Supercooling capacity of M. vitrata was confirmed in all developmental stages, in which egg exhibited the lowest supercooling point (SCP) at –22.5oC. However, low temperature lethality was observed at much higher temperatures than SCPs in all developmental stages. In addition, this nonfreezing injury increased with incubation time at rearing condition. Uncontrolled phenoloxidase activation appeared to cause the nonfreezing injury. Preexposure to a cool temperature before lethal low temperature significantly increased survival of M. vitrata. This cold hardening accompanied with increase of glycerol content in hemolymph. Transcriptome of M. vitrata under cond-hardening was assessed.

A rapid cold hardening (RCH) and supercooling capacity usually play crucial roles in survival during the overwintering period in the tobacco budworm, Helicoverpa assulta, a freeze-susceptible species. Cryoprotectants such as polyol or sugar affect RCH and maintain fluid status of hemolymph. This study is performed to identify cryoprotectants as a RCH factor in H. assulta. Pre-exposure of H. assulta larvae to 4℃ significantly increased survival at -10℃ in all developmental stages from egg to adult. RCH was dependent on the duration of the pre-exposure period. RCH also significantly enhanced the supercooling capacity. Analysis of cryoprotectants from the hemolymph revealed that the pre-exposure treatment allowed the larvae to accumulate glycerol and trehalose among polyols examined. In addition, unknown materials from 2 peaks were also increased. TIC analysis revealed 3 predicted formulas for unknown materials, C26H24O20S or C3H4N6OS and C22H20O21. Glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPDH) and glycerol 3-phosphatase (G3P) that involving in glycerol biosynthesis were identified from the transcriptome of H. assulta 4th instar larvae. Based on the expression level of transcripts, the expressions of GPDH and G3P were relatively increased when compared to that of the control, suggesting that these genes contribute to overwintering and biosynthesis of glycerol.

The tobacco budworm, Helicoverpa assulta, is a freeze-susceptible species that overwinters in temperate zones with pupa diapause. A rapid cold hardening (RCH) and supercooling capacity usually play crucial roles in survival during the overwintering period. This study is performed to identify a cryoprotectant as a RCH factor in H. assulta. Pre-exposure of H. assulta larvae to 4°C significantly increased survival at -10°C in all developmental stages from egg to adult. RCH was dependent on the duration of the pre-exposure period. RCH also significantly enhanced the supercooling capacity. Cryoprotectant analysis using HPLC showed that the preexposure treatment allowed the larvae to accumulate glycerol in the hemolymph. Two genes, glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPDH) and glycerol 3-phosphatase (G3P), that involing in glycerol biosynthesis were identified from the transcriptome of H. assulta 4th instar larvae. From the result of transcriptome, the expressions of GPDH and G3P were relatively increased when compared to that of the control, suggesting that these genes contribute to overwintering and biosynthesis of cryoprotectant.

파밤나방(Spodoptera exigua(Hubner))은 아치사온도(, 2시간)에 노출된 뒤에는 빙점이하의 저온에서 내한성이 증가하였으며 내한성 및 내한성유기는 집단별로 차이가 났다. 파밤나방의 내한성에 관한 생리현상을 분석하기 위해서 내한성이 다른 집단들의 내한성유기, 체내글리세롤 함량, 혈림프의 몰 삼투압 농도, 체내빙결점, 저온유기단백질을 분석하였다. 처리된 5령충은 혈림프의 삼트압 및 체내글리세롤 함량의 뚜렷한 증가를 보였다. 이들 상승효과는 서로 다른 집단간 차이를 보였다. 아치사온도에서 유기되는 저온유기단백질은 10~20 kD에서 특이적으로 발현되었으며 체내빙결점의 변화는 나타나지 않았다.

Because ordinary concrete cannot be hardened well under sub-zero temperatures, anti-freeze agents are typically added to prevent the frost damage and to ensure the proper hardening of concrete. With the advantage of a rapid exothermic reaction property, jet set concrete may be used as a cold weather concrete because it can reach the required strength before being damaged by cold weather. Recent studies are reported that magnesia-phosphate composites can be hardened very quickly and hydrated even in low temperature, which can be used as an alternative of severe cold weather concrete in arctic regions. This study developed the magnesia-phosphate composites that can be used in severe cold regions and suggested an appropriate mixture design from the experimental results.