The Korea Forest Service has designated seven alpine tree species—Abies koreana, A. nephrolepis, Juniperus chinensis, Picea jezoensis, Pinus pumila, Taxus cuspidata, and Thuja koraiensis—as threatened with extinction in Korea. In 2023, we conducted a study on the seasonal occurrence of insect pests, focusing mainly on two coleopteran taxa (Cerambycidae and Scolytinae) and two hemipteran taxa (Aphrophoridae and Cicadellidae) in subalpine forests dominated by A. koreana, A. nephrolepis, Picea jezoensis, Thuja koraiensis, and Taxus cuspidata. We utilized three types of traps—Malaise trap, Lindgren funnel trap, and window trap—in eight investigation locations in Korea. In this presentation, we present the study results and discuss the effects of insect pests on alpine coniferous trees in Korea.

Climate change has made outbreaks of insect-transmitted plant viruses increasingly unpredictable. Understanding spatio-temporal dynamics of insect vector migration can help forecast virus outbreaks, but the relationship is often poorly characterized. The incidence of Beet curly top virus (BCTV) was examined in 2,196 tomato fields in California from 2013-2022. In addition, we experimentally showed dispersal of the beet leafhopper, the only known vector of BCTV is negatively correlated with plant greenness, and we estimated spring migration timing using a vegetation greenness-based model. Potential environmental factors and spring migration time of beet leafhoppers were associated with BCTV incidence. We found BCTV incidence is strongly associated with spring migration timing rather than environmental factors themselves. In addition, the vegetation greenness-based model was able to accurately predict the severe BCTV outbreaks in 2013 and 2021 in California. The predictive model for spring migration time was implemented into a web-based mapping system, serving as a decision support tool for management purposes.

단백질의 구조 예측은 생명 과학 및 의약학 분야의 핵심적인 연구 주제 중 하나로, 단백질의 기능 및 상호작용을 이해하기 위한 주요 정보를 제공할 수 있어 다양한 연구가 수행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 최근 Google DeepMind의 AlphaFold2가 등장하였으며, 단백질 구조 예측 성능을 대폭 향상시켜 CASP(Critical Assessment of Protein Structure Prediction)에서 뛰어난 평가점수를 받아 단백질 구조 예측 분야의 최신 기술을 크게 향상시켰다. 이러한 컴퓨터 기반의 단백질의 구조 예측 방법은, 고전적인 방법을 사용하여 직접 단백질 구조를 결정하는 방법 에 비해 매우 정확하고 빠르며 경제적인 비용으로 수행될 수 있어 단백질 구조 예측 및 생리학 연구를 수행하는 연구자들에게 유용한 방법론이 될 것으로 사료된다. 따라서 본 연구소에서는 곤충을 포함한 무척추 자생동물을 연구하는 연구자들을 위해 단백질 구조 예측을 수행할 수 있도록 64Core/128Threads의 CPU, 256GB의 RAM과 6장의 GeForce RTX 3090으로 이루어진 GPU(Graphical Processing Unit) 고성능 컴퓨터 시스템에 AlphaFold2 program을 구축하였다. 최근 인간을 대상으로 한 단백질 구조 예측 연구는 상당한 진전을 보이고 있지만, 곤충을 포함한 자연계의 동물을 대상으로 한 연구는 여전히 미비한 상황이다. 이러한 자생동물자원연구의 확대를 위해 본 연구소에서 구축한 GPU 시스템 및 생물정보학적 분석 방법이 많이 활용되어야 하며, 이를 위해서는 연구자들 의 협력과 참여가 필요하다.

Climate change has led to increased insect pests and pest distribution changes. Traditionally, chemical control using synthetic pesticides has been the main method for pest management, but the emergence of pesticide-resistant pests has become a problem. There is a need to develop new pest control agents to overcome these issues. Entomopathogenic fungi used in pest management have minimal environmental side effects and possess a mechanism of action distinct from that of synthetic pesticides. However, there is a need for the development of technologies to maximize the insecticidal effects of fungi against pests, and expressing and releasing dsRNA within the fungi can preemptively knock out the activation of the insect’s defense system, thereby enhancing the insecticidal effect. Controlling insect defense genes and using entomopathogenic fungi as bio-carriers forms a new pest management strategy. This approach, described as a “microbial insecticide agents development strategy of cassette concept, ” can versatilely modify genes and microbes. It is expected to overcome the limitations of synthetic pesticides.

It is well known that invertebrates do not have adaptive immunity because of their short life cycle. Especially, insects have a strong innate immune system, including antimicrobial peptides (AMPs) production, to protect themselves from a wide range of pathogens. Previously, we identified over 60 genes related to AMP production, including Toll and Imd pathways, and characterized their immunological role in response to pathogenic infection through target gene-specific RNAi. This resulted in decreased expression levels of most AMPs in the larvae which were injected with target gene-specific dsRNA and microbes. Currently, we are focusing on studying the regulation of AMP production through epigenesis. It may help us understand how to regulate the innate immune system induced by pathogenic infection.

Over the last decade, there has been growing interest in the plastic degradation capabilities of insect because herbivorous insects may be a valuable resource for microorganisms that can break down synthetic plastics. Insects that can digest plastics using their gut microbiota are gaining interest for use in bioremediation, although their environmental benefits remain unknown. However, most plastics biodegraded by insect gut microbes are polyethylene, polystyrene with little knowledge available on the gut microbiome of insects capable of degrading other synthetic plastics. Therefore, there is an urgent need to secure microbial resources based on insect-microbiome interactions and promote end-of-life solutions for synthetic plastics.

Sensory electrophysiological recording techniques such as EAG (electroantennogram), GCEAD (coupled gas chromatograph-electroantennogram detection) and SSR (single sensillum recording) have been useful in the chemical ecology studies of insects and plants. Numerous pheromones and other semiochemicals have been identified through GCEAD analysis, and the response profiles of antennae and individual olfactory receptor neurons have been characterized by using EAG and SSR techniques. In this talk, the practical aspects of these techniques are presented in detail. Standard setup and procedure of each electrophysiological recording technique, and important parameters and proper data analysis methods will be introduced as well as its applications. Common mistakes and limitations of these techniques will also be discussed.

Global warming and changes in ecosystems are either causing a rapid decline in insect diversity on earth or, on the other hand, are increasing the likelihood of unexpected insect pests emerging. This study summarizes and reports the followings: Introduction to the Insects of Red Data Book of Korea and Nationally Protected species, the establishment of monitoring strategy for exotic insects by the investigation of species distribution range through field surveys and others, the dispersal of exotic insects, and with the expansion of exotic insects and development of ecosystem impact prediction model.

몇 종의 주요 농작물 해충에 대한 식물추출물(cinnamon extract 5% + citronella oil 10% + citrus oil 30% + derris extract 10% + neem extract 20% + penetrating surfactant 25%)의 살란 효과를 분무법으로 검정하였다. 노린재류의 경우 알이 부화하는 과정에서 치사하는 경향을 보였다. 식물추출물(500배액) 처리시 썩덩나무노린재(Halyomorpha halys), 톱다리개미허리노린재(Riptortus clavatus), 홍비단노린재(Eurydema dominulus), 온실가루이(Trialeurodes vaprarorium), 담배가루이(Bemisia tabaci), 파밤나방(Spodoptera exigua), 검거세미밤나방(Agrotis ipsilon) 에 대한 최종 살란 효과는 100%로 높게 나타나, 향후 산업화가 가능할 것으로 생각된다.

The occurrence of eggs and adults of Pochazia shantungensis, Lycorma delicatula, and Lymantria dispar was investigated in 11 cities in the Chungcheongbukdo region. The results showed that the overwintering eggs of P. shantungensis occurred in 24.2% of the region in 2021 and 22.1% in 2022, while adults occurred in 25.2% in 2021 and 24.3% in 2022, indicating the highest occurrence among the pests studied. The occurrence of overwintering eggs of L. delicatula was relatively low, with 2.6% of the region affected in 2021 and 1.9% in 2022. Adult L. delicatula occurred in 3.2% of the region in 2021 and 3.6% in 2022. Overwintering eggs of L. dispar occurred in 4.1% of the area in 2021 and 1.7% in 2022, showing a decreasing tendency compared to the previous year, and their occurrence was only low to middle in terms of the degree of occurrence. Adult L. dispar occurred in 4.6% of the region in 2021 and 2.7% in 2022, showing occurrences that were insignificant compared to L. delicatula. According to a survey of host preferences, both the wintering eggs and adults of P. shantungensis were found in apples and peaches between 2021 and 2022. In both 2021-2022, adult L. delicatula had a high incidence in peaches, apples, and grapes, and winter eggs were the highest in grapes. However, the incidence in apples and peaches was low. A high incidence density of L. dispar moth adults and overwintering eggs was found in apples in both 2021 and 2022.

도심과 교외에 식재 또는 자생하고 있는 수목의 해충 발생 양상을 파악하기 위하여 2022년 5월부터 9월까지 전남 및 전북 내 총 6개소(전북 익산 2개소, 김제 1개소, 광주 3개소)에서 조사를 실시하였다. 조사지 6개소는 조사지역(공원)이 위치한 지역 특성에 따라 산림인접지역, 수변지 역, 도심지역 세 개의 지역으로 구분하여 각 특성 지역에 따라 확인되는 해충의 다양성을 비교, 분석하였다. 조사 결과 6개소의 조사지역에서 총 5 목 27과 49속 51종의 해충 분류군이 총 13과 21종의 주요 가로수종으로부터 확인되었다. 해충 분류군 중에서 노린재목이 12과 20속 22종으로 가장 많은 종이 포함되어 있었으며, 가로수 수종에서는 왕벚나무가 25종의 가장 다양한 해충의 피해를 입는 것을 확인하였다. 조사지역 특성별 비 교를 하였을 때, 수변지역 공원에 식재 또는 자생하는 수종은 상대적으로 적었지만 산림인접지역과 도심지역 공원에 비해서 가장 많은 해충 종 수 를 확인하였다. 해충이 가해하는 부위로는 잎을 가해하는 해충이 총 22종으로 가장 많았다. 본 조사를 통해 확보한 각 가로수 수종에 발생하는 해 충의 분류군 목록을 작성하였으며, 이 중에서 피해가 심한 6종을 선정하였다. 도심 뿐만 아니라 교외지역에서의 다양한 가로수 분포 범위가 확대 됨에 따라 발생할 수 있는 수목 해충이 증가될 수 있으므로 지속적인 해충 발생 양상 조사와 연구가 필요할 것으로 판단한다.

2015년부터 2022년도까지 6개목(딱정벌레목, 노린재목, 나비목, 벌목, 파리목, 총채벌레목) 곤충들에 대해서 식물검역현장 검출실적과 국내 보고된 미기록종을 분석하였다. 해당기간 동안 국경검역에서 6개목 곤충은 총 45,084건이 검출되었다. 같은 기간 국내에서는 총 545종이 미기록종 으로 보고되었으며, 이중 9종은 국경검역에서도 검출된 것으로 확인되었다. 검역현장에서는 딱정벌레목, 총채벌레목, 노린재목이 높은 검출률을 보 였으며, 국내 미기록종 중에서는 벌목이 176종으로 가장 많이 보고되었다. 본 연구를 통해 침입압력(국경검역 검출)과 실제 침입(국내 미기록종 발 견) 사이에 비동시성이 확인되었다. 향후 보다 장기적인 분석이 필요할 뿐만 아니라 지속적인 식물검역시스템 개선이 필요할 것으로 판단된다.

섬은 내륙지역에 비해 상대적으로 외부간섭이 적어 생태계가 잘 보존된 생물다양성이 높은 지역으로 알려져 있다. 하지만 우리나라의 섬 지역의 생물다양성 연구는 일부 지역 또는 한정된 분류군에 국한되어 연구한 경우가 대부분이다. 곤충은 생물다양성 연구에 필수적인 분류군으로 국내에서는 전체 생물종 58,050종의 약35%인 20,274종이 알려져 있다(환경부 2022). 우리나라 섬의 곤충은 6,117종이 알려져 있으며, 대부분 제주도, 거제도, 진도 등 크기가 큰 섬에서 조사 및 연구가 이루어져 있다(국립호남권생물자원관 2022). 국립호남권생물자원관 에서는 섬 곤충다양성 연구를 위해 종목록 구축, 곤충상조사, DNA바코드 연구 등을 수행하고 있으며, 나비목 곡식좀나방상과의 신종·미기록종 발굴 및 계통분류학적 연구를 추진하고 있다. 본 발표를 통해 2021년부터 현재 까지의 주요 연구 추진방향 및 연구결과를 소개하고자 한다.

In this study, Bacillus velesensis TJS119, isolated from freshwater, demonstrated growth inhibition against insect pathogenic fungi. The culture medium of the B. velezensis TJS119 strain underwent sequential fractionation with n-hexane, chloroform, ethyl acetate, n-butanol, and water. Notably, the n-butanol fraction exhibited significant antifungal activity against Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana. LC/MS analysis of antifungal peaks identified the production of various lipopeptides by B. velezensis TJS119, including two types of iturin A (C14, C15), four types of fengycin A (C14, C15, C16, C17), and two types of fengycin B (C16, C17). The antifungal efficacy of Iturin A and Fengycin against insect pathogenic fungi was further validated using the paper disc diffusion method. These findings underscore the potential of B. velezensis TJS119 as a promising candidate for future research and applications in the realm of agricultural biological controls against fungal diseases.

Bacillus velezensis TJS119 was isolated from the freshwater, and antagonistic activity against of pathogenic fungi. Strain TJS119 showed a broad spectrum of antagonistic activities many fungal pathogens, including the green muscardine fungus Metarhizium anisopliae. The whole-genome sequence of B. velzensis TJS119 was analyzed using the illumina platform. The genome comprises a 3,809,913 bp chromosome with a G + C content of 46.43%, 3,834 total genes, 10 rRNA and 73 tRNA genes. The genome contained a total of 8 candidate gene clusters (difficidin, fengycin, bacillaene, macrolactin, bacillibactin, bacilysin, surfactin and butirosin) to synthesize secondary metabolite biosynthesis. Overall, our data will aid future studies of the biocontrol mechanisms of B. velezensis TJS119 and promote its application in insect disease control.

곤충생태원에서 진행되는 진로체험프로그램의 일환으로 ‘곤충 캠프, 파브르의 하루’ 프로그램을 개발하여 시범 적용하였다. 참가자는 전주시 지역에 거주하는 초등·중학생 16명이며, 야간시간(19:00-23:00)대에 활동이 이루어짐에 따라 사전에 보호자로부터 참여 동의를 획득하였다. 야외 활동은 각 개인별로 랜턴과 채집 도구를 지참하였으며, 4-5명씩 한 조를 이루어 담당 교사와 보조 교사가 동행하였다. 주된 활동은 야간등화, 통나무 무더 기, 야생의 서식지, 미리 설치한 곤충 트랩 속 곤충 찾기, 스탬프 미션활동 등으로 구성되었다. 실내활동으로는 곤충 동정하기, 곤충 관찰 수첩, 나만의 곤충도감 만들기 등을 진행하였다. 효과를 분석하기 위해서 프로그램이 진행되기 전과 끝난 후에 설문조사를 실시하였다. 분석 결과, 참여자의 평균 연령은 12.8세이며, 프로그램 참여를 통해 자아존중감의 향상(3.34점→3.61)과 진로인식 향상(3.40점→3.66)에 긍정적인 변화를 가져왔다(p<0.05). 야간에 이루어지는 활동으로 고려해야 할 사항이 많기는 하지만, 참여자의 재참여 의도가 90점으로 만족도가 높은 것으로 나타났기에, 향후 추가적인 연구 및 새로운 시도가 필요할 것으로 보인다.

농가에서 곤충자원을 활용한 치유농업프로그램의 개발 요구가 증가함에 따라 기존 곤충 돌보기 중심의 치유프로그램과 더불어 활용할 수 있는 야간 곤충채집 활동을 치유농업프로그램으로 개발하 고 시범 적용하였다. 야간곤충채집 활동은 대학생 9명에게 사전에 참여 동의를 획득하고, 전남대학교 학술림(장성)에서 1박 2일간 진행하였다. 18시부터 24시까지 야간 채집 활동과 익일 오전에는 채집한 곤충을 이용한 곤충 표본 제작 활동으로 프로그램을 구성하였다. 프로그램의 효과 분석을 위해 사전 (활동 전), 중간(채집활동 직후), 사후(표본제작 직후)에 뇌파, 맥파 검사 그리고 설문조사를 실시하였 다. 뇌파 분석 결과, 야간 채집활동 직후 뇌파의 기초율동이 향상(10.67→11.44)하였다(p<0.05). 요인 분석을 통한 스트레스 분석 결과, 내적 스트레스는 3.22(사전)→2.96(사후)로 감소(p<0.1)하였고, 문제 수행능력 관련 스트레스는 2.92(중간)→2.70(사후)로 감소하였다. 이러한 결과는 야간 채집 활동 속에 서 이용되는 근육의 움직임이 뇌 기능 향상과 스트레스 감소에 영향을 줄 것으로 생각된다. 참여자가 적은 연구의 한계를 극복하기 위해 향후 연령대별, 성별 등 다양한 참여자를 대상으로 추가적인 채집 프로그램의 개발 및 적용이 필요하다.

This study was to psychological effects of insect healing programs in Insect ecological garden. A sample of participated 9 families and non-participated 9 families in the survey from near study area in Sangju and Mungyeong, Gyeongbuk. The nine families in the experimental group participated in an insect experience activity healing programs using emotional insects(butterfly, beetle and endangered insect) and edible insect. All the participants were examined to psychological effect with major family strength, PANAS, POMS-B, PSS, CES-D and GAD-7 in before and after the program. The results of this study showed that the healing program of insect experience activities had a positive effect on the participated families of Family strength, PANAS, POMS-B, PSS, CES-D and GAD-7. The participated families preferred insects more than before healing program of insect experience activities. And participated families in the insect healing program showed high satisfaction. As a result, we were going to investigate the effect of the family type insect healing program in this study. In the future, the insect ecological healing program will be able to be applied to various subjects. These result reveals that the insect healing program performed in insect ecological healing program may improve stress, depressive and anxiety disorders symptoms of people.

기후변화 대응과 새로운 소득작물로 아열대작물이 도입되어 재배면적이 증가하고 있다. 그린빈은 아메리카 중남부가 원산지인 콩과 작물로 미성숙 꼬투리를 다양한 요리에 이용하는데 최근 수요가 증가하면서 재배면적 이 확대되고 있다. 새로운 작물이 도입됨에 따라 안정재배를 위한 방제 대상 해충을 설정하기 위하여 재배시기별 해충 종류와 피해정도를 조사하였다. 4월 중순에 파종한 그린빈에서는 생육초기부터 총채벌레 발생이 많았으 며, 5월 하순 이후 발생밀도가 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 7월 상순에 파종한 그린빈에서는 8월 하순부터 아메리카잎굴파리 피해가 증가하여 9월 상순에 피해엽률이 50% 이상으로 발생이 심하였으며, 응애류와 총채벌 레류 발생이 많은 경향이었다.

본 연구는 우리나라 소나무림 내 나방류 곤충의 분포상을 파악하기 위해 수행되었다. 우리나라 산림면적은 634만 ha로 국토의 약 63.2%를 차지하고 있으며, 그중 소나무림의 면적은 총 156만 ha로 산림면적의 25.9%를 차지하고 있는 중요 수종이라 할 수 있다. 우리나라 주요 소나무림의 나방류 조사를 위해 지형특성별로 동해안 산림, 내륙지대 및 해안지대로 먼저 구분하였고, 이들 지역 중 소나무림 19개소를 조사대상지로 선정하여 2021년 4월부터 2022년 9월까지 수행되었다. Moonlander Moth Trap과 버킷식 유아등 트랩을 이용하여 나방류를 채집하 였고, 본 연구에서 확보된 연구재료 이외에도 과거에 소나무림에서 채집된 한남대학교 동물분류학연구실 소장 나방류 표본을 포함하였다. 조사 결과, 총 32과 407속 589종의 나방류 곤충이 조사되었으며, 이 중 소나무를 섭식 하는 등 소나무류와 직접적으로 관련되는 나방류는 총 10과 26속 30종으로 파악되었다.