G protein-coupled receptors (GPCRs) belong to cell membrane protein family, which regulate various physiological process such as reproduction, behavior and immune etc. In other to identify the GPCRs in pheromone gland of Maruca vitrata, we carried out transcriptome analysis from both females. Transcriptome analysis in the pheromone gland yielded approximately 22Gb and 47,528 transcripts showed positive FPKM value. 48 Genes involved in GPCRs were identified such as pheromone biosynthesis activating neuropeptide receptor (PBANr), prostaglandin receptors, neuropeptide receptor, 5-hydroxytryptamine receptor, galanin receptor, calcitonin gene-related peptide receptor, diuretic hormone receptor, gonadotropin-releasing hormone receptor, frizzled and orphan receptors, etc. Various expression of GPCRs in the pheromone gland indicates the role of pheromone gland may not be limited to the production of pheromone.

경남과 전남지역의 단감원에서 밤알락명나방의 발생소장과 성페로몬샘의 성분별 및 트랩 종류별 유인력을 조사하였다. 2014년부터 2016 년까지 발생소장을 조사한 결과, 밤알락명나방은 년 3회 발생하는 것으로 조사되었다. 각 세대 성충의 발생시기는 월동세대는 4월 상순-5월 하순, 제1세대는 6월 상순-7월 하순, 제2세대는 8월 상순-10월 중순이었다. 성페로몬샘 성분별 유인력은 (Z9,E12)-tetradeca-9,12-dien-1-ol (Z9, E12-14OH) 단독 루어가 (Z)-tetradec-9-en-1-ol (Z9-14OH) 단독 루어보다 유인력이 뛰어났으며, 두 물질을 9:1로 혼합한 루어와 차이가 없었 다. 깔대기 트랩과 흰색 및 붉은색 트랩을 비교해 본 결과 트랩 종류 간에는 유인수의 차이가 없었다.

A cDNA isolated from female adult heads of Maruca vitrata encodes 197 amino acids including PBAN. Synthetic Mav-PBAN induced pheromone production in the pheromone gland, indicating that this synthetic peptide was biologically functional. Expression of Mav-PBAN cDNA was found in all examined body parts whereas PBAN receptor only in the pheromone gland. Transcriptomic analysis revealed that 191 contigs involved in the pheromone biosynthesis such as PBAN receptor, PBAN, fatty acid transport proteins, acetyl-CoA carboxylases, fatty acid synthases, desaturases (FAD), β-oxidation enzymes, and fatty acyl-CoA reductases (FARs) were identified.

Pheromone biosynthesis-activating neuropeptide (PBAN), produced in subesophageal ganglion, is known to stimulate pheromone biosynthesis in Plutella xylostella. The pheromone production is more active in the scotophase than in the photophase, which suggests that there may be changes of gene expression in the pheromone glands. To analyze gene expression involving in pheromone biosynthesis for 24 hrs, we performed transcriptomes of pheromone glands which were isolated at every 4 h. Eleven pheromone biosynthesis-related genes, acetyl-CoA carboxylase (ACC), fatty acid synthase (FAS), acyl-CoA dehydrogenase, enoyl-CoA hydratase, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, Δ9 desaturase, Δ11 desaturase, fatty acid reductase (FAR), alcohol oxidase, aldehyde oxidase, and aldehyde reductase were identified. Among these genes, ACC, FAS and chain shortening enzymes involving in early stage of pheromone biosynthesis exhibited their highest expression between AM9 and PM5. Desaturases, Δ9 and Δ11, showed the peak of expression at PM1 and AM5 or PM5, respectively. Interestingly, FAR expression was the highest at AM1, active reproductive period. These results suggest that genes involving in pheromone biosynthesis can be sequentially regulated for their biological roles.

The pheromone biosynthesis in Plutella xylostella is stimulated a neuropeptide, pheromone biosynthesis activating neuropeptide which is produced in subesophageal ganglion. The pheromone production is more active in the scotophase than in the photophase, which suggests that there may be changes of gene expression in the pheromone glands. To analyze gene expression related to pheromone biosynthesis, we performed transcriptomes of pheromone glands which were isolated at every 4 h. Eleven pheromone biosynthesis-related genes, acetyl-CoA carboxylase, fatty acid synthase, acyl-CoA dehydrogenase, enoyl-CoA hydratase, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, Δ9 desaturase, Δ11 desaturase, fatty acid reductase, alcohol oxidase, aldehyde oxidase, and aldehyde reductase were identified. Among these genes, the expression of aldehyde reductase and aldehyde oxidase were relatively higher in the scotophase than in photophase, which may affect increase of pheromone production in the scotophase. Expression of signal genes involving in pheromone biosynthesis such as acyl-CoA desaturase, FAR, PBAN receptor, fatty acid transporter and acyl-CoA binding protein did not exhibited any significant difference.

The pheromone biosynthesis in Plutella xylostella is more active in the scotophase than in the photophase, which suggests that there may be changes of gene expression in the pheromone glands. To identify genes contributing to change in pheromone production, we analyzed transcriptomes from pheromone glands of both decapitated females in the photophase and normal ones in the scotophase. Comparative analysis were performed with transcriptomes of pheromone glands from non-decapitated (PG) females and decapitated ones for identification and expression of putative genes associated with pheromone biosynthesis pathway. Deep sequencing for mRNAs in the pheromone gland yielded approximately 7.5Gb and totally 17265 transcript were constructed under a homology cutoff of 10-6 Evalue. Genes putatively involved in pheromone biosynthesis were identified such as acetyl-CoA carboxylase, acetyl-CoAdehydrogenase, fatty acid synthase (FAS), desaturases (Δ9 and Δ 11) and fatty acid reductases (FAR) including pgFAR, alcohol oxidase, aldehyde oxidase and aldehyde reductase, etc. Expression of 6 signal genes involving in pheromone biosynthesis such as acyl-CoA desaturase, FAR, PBAN receptor, fatty acid transporter, acyl-CoA binding protein did not exhibited ant significant different in both transcriptomes. Quantitative RT-PCR revealed that expressions of FAS, Δ11 desaturase and pgFAR were higher in PG than that in ΔPG. Based on results, Δ11 desaturase and pgFAR may have a crucial role in sex pheromone biosynthesis of P. xylostella.

같은 속의 복숭아순나방(Grapholita molesta)과 복숭아순나방붙이(G. dimorpha)는 기주범위와 야외에서의 성충 발생 양상이 유사하다. 또한 두 종은 성페로몬 성분으로 cis-8-dodecenyl acetate (Z8-12:Ac)와 trans-8-dodenceyl acetate (E8-12:Ac)을 공통으로 사용하고 있는데, 이 두 성분으로 구성된 상용 성페로몬 유인제에 두 종이 혼합되어 유인된다. 본 연구는 복숭아순나방붙이 트랩에 복숭아순나방이 혼합유인되는 현상을 줄이기 위해 성페로몬 미량성분의 효과를 분석했다. 복숭아순나방붙이 성페로몬인 Z8-12:Ac/E8-12:Ac = 85/15에 cis-8-tetradecenyl acetate(Z8-14:Ac)를 첨가했을 때, 복숭아순나방붙이의 유인은 유지되면서 복숭아순나방의 유인은 유의하게 억제되었다. Dodecyl acetate (12:Ac)와 tetradecyl acetate (14:Ac)의 첨가는 두 종의 유인력에 영향을 주지 않았다. 한편 Z8-12:Ac/E8-12:Ac/Z8-14:Ac = 85/15/10의 세 성분 성페로몬에 trans-8-tetradecenyl acetate (E8-14:Ac)를 첨가했을 때, 복숭아순나방붙이의 유인이 오히려 유의하게 억제되었다. 이상의 결과로부터 Z8-12:Ac/E8-12:Ac/Z8-14:Ac = 85/15/10의 조성이 개선된 복숭아순나방붙이의 성페로몬으로 제시되었다.

우리나라 사과나무 잎의 주요해충인 사과굴나방(Phyllonorycter ringoniella)의 발생예찰을 위한 성페로몬조성을 이해하기 위하여 그들의 인공사료 개발가능성, 생식행동, 성페로몬샘의 구조 및 성페로몬성분을 분석하였다. 사과굴나방 유충을 위한 인공사료를 다각도로 검토하였었지만 거의 돌아다닐 수 없는 1령유충에 인공사료를 어떻게 잘 공급할 수 있느냐 하는 문제와 미생물의 오염을 극복하는 문제가 중요한 과제로 나타났다. 사과굴나방 암컷들의 산란에는 사과잎 추출물이 유인효과가 좋았으며, 산란기질로 사용하는 종이의 재질에 따른 차이는 별로 없었다. 성충들의 유인 행동과 교미는 불이 켜진지 30분 이내에 가장 왕성하였으며, 우화 후 3-4일 된 성충들의 교미율이 가장 높았다. 성페로몬샘은 성충 암컷 복부의 8번째와 9번때 마디 사이에 고리 모양을 이루고 있었으며, 가스 크로마토그래피와 GC-mass spectrometry를 이용한 암컷 복부의 8번째와 9번째 마디 사이에 고리 모양을 이루고 있었으며, 가스 크로마토그래피와 GC-mass spectrometry를 이용해 암컷 복부 추출물을 분석해 본 결과 (E, Z)-4, 10-tetradecadienyl acetate가 성페로몬의 주성분으로 나타났고, 그 외에 (Z)-10-tetradecenyl acetate로 예상되는 물질이 탐지되었으나, 정확하게 확인할 수 는 없었다.

본 연구에서는 조명나방 성충의 우화시간대, 나이에 따른 암컷의 유인해동양상과 교미능역, 1일부터 5일된 암컷이 분비한 성페로몬에 대한 3일된 수컷의 반응 그리고 성페로몬샘의 구조와 위치를 조사하였다. 광주기를 16L/8d로 햇을 때 성충운 일잔벅으로 암시간대 시작 한시간 이전부터 1~2시간이후까지 우화 하였다. 그리고 2일과 3일된 암컷ㅇ에서 6시부터 7시 사이에 가장 황성한 유인행동을 보였으며, 3일된 암컷에 대한 수컷의 반응이 암시간대 5~8 시간에서 가장 높게 나타났다. 교미쌍은 암시간대 4~7시간에서 가장 많이 관찰되었다. 1일부터 4일된 암컷중 성페로몬샘을 돌출시킨 개체들은 65%이상의 교미율을 보여주었다. 그리고, 성페로몬샘을 돌출한 2~3일된 암컷은 1~5일된 각각의 수컷과 60%이상의 교미율을 보여주었다. 암컷의 성페로몬샘으로 추측되는 두꺼운 세포층들은 복부 8번째, 9번째, 그리고 9번째와 10번째 사이의 막질성 표피층에 위치하고 있었다.