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.
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.
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.
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.
식물휘발성 물질에 대한 벼멸구 촉각의 반응을 전기 생리학적인 반응을 관찰하였다. 식물휘발성 물질은 일반적으로 곤충이 그들의 먹이나 산란 장소를 찾는데 아주 중요한 요소로 작용하고 있다. 이러한 기주 특이적인 성질을 파악하기 위하여 벼멸구 촉각에 분포하고 있는 화학감각기의 반응을 AC반응을 통하여 기록하였다. 벼멸구의 plaque organ에서 기된 spike 의 모양은 positive-going biphasic형으로 background spike는 초당 1~22개로 다양하였다. 벼멸구 촉각은 실험한 화학물질들에 광범위하게 반응하고 있는 것을 보여주었으며 농도가 높아짐에 따라 더욱 흥분되지만 일정 수준이상의 농도에서는 더 이상 흥분되지 않거나 억제되는 것을 보여주었다. 본 실험에서는 검정된 대부분의 식물 휘발성물질에서 가장 큰 반응을 보인 농도는 단위 용기 안에 100의 물질이 있을 때였고, 가장 큰 반응을 보인 화합물은 hexanal 과 acetophenone이었다.
벼멸구의 식이행동을 전기적인 측정 방법을 통하여 관찰하였으며 이들을 각각의 특성에 따라 분류하였고, 그결과 type P, S, SB, O, X, Ph 등 6가지로 나누어 볼 수 있었다. Type P는 벼멸구가 식물에체 처음 접근하여 기주를 탐색할 때 볼 수 있었으며, 구침을 조직내에 찔어 넣거나조직내에서 이동할 때에는 type S를 관찰 할 수 있었다. 또한 매우 규칙적인 S패턴은 체관부에 구침을 찔어 넣을때만 볼 수 있어 type SB로 따로이 분류하였다. X와 Ph패턴은 각각 물관부와 채관부에서 흡즙할 때 나타나는 것을 확인하였으며, type O는 기타 다른 조직내에 구침이 있을 때 이러한 전기적 패턴을 보여 주었다. 이러한 각각의 전기적 패턴을 확인하기 위하여 원하는 패턴이 나타날 때에 식흔이 있는 벼의 조직을 잘라서 현미경으로 관찰하였으며, 각각의 타입별로 벼멸구 배설물을 측정하였다.
비 이앙직전 carbofuran 토양혼화처리의 본논초기 발생해충 방제효과 및 비래성 해충인 벼멸구에 대한 약효지속효과를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 포장에서 5월 하순 이앙직전 carbofuran 토양혼화처리는 6월 중순 carfuran 수면시용처리나 diazinon (3G) +BPMC (50% EC) 2회처리보다 본논초기 발생해충인 애멸구, 끝동매미충, 이화명나방 1화기에 대한 방제효과가 우수하였다. 폿트에서 carfuran 토양혼화처리의 벼멸구 암컷성충에 대한 직접살충효과는 약처리 1개월후에 50%정도로 떨어졌으나 그의 차세대에 대한 밀도억제효과는 약처리 37일후까지 90%이상, 46일후에도 70%정도를 유지하였다. 따라서 이상의 결과로부터 이앙직전 carfuran 토양혼화처리는 본논초기 발생해충 전반에 대한 효과적인 방제수단이 될 수 있으며 6월중 비래하는 벼멸구에 대해서 90%이상 그리고 7월 초순에 비래하는 벼멸구에 대해서도 어느정도의 밀도 억제효과를 발휘할 수 있을 것으로 생각된다.
벼멸구에 대한 벼품종의 저항성요인으로 주목되고 있는 선호성, 란 및 약충기간, 부화 및 우화률, 성비, 성충의 수명 및 산란력 등을 조사하였다. 식이 및 산란선호성은 동률벼에서 생태형 모두 높은 선호성을 보였으며, 청청벼와 밀양63호에서는 각각 생태형-2와 3에서 약간 높은 선호성을 보였으나, 동률벼에 비해서는 현저히 낮은 선호성이었다. 난 및 약충기간과 부화율, 우화률 및 생장 지수는 생태형-1의 경 우 타 품종에 比해 密陽 23號에 서 짧고, 높았으며 , 또態型-2와 3 은 各各 좁 팍벼 와 密陽 63號에 서 密陽 23號에서와 같이 짧고, 높게 나타났다. 성충의 수명과 산란수도 생태형-1의 경우 타 품종에 비해 밀양 23호에서 길고, 많았으며, 생태형-2와 3은 각각 청청벼와 밀양 6 63호에서 밀양 23호에서와 같이 수명이 길고 산란수도 많았다.
Experiments were conducted to investigate the locational and ovipositional preferences of the single and mixed populations of the brown planthopper(BPH), Nilaparvata lugens (Stal), and the whitebacked planthopper(WBPH),Sogatella furcifera (Hovath), with the different popula-tion densities at seeding, max-tillering, booting and heading stages of rice variety seonam by대. The WBPH showed a locational preference for the upper portion while the BPH was observed to stay generally on the lower portion regardless of rice growth stages, population density-levels and the single or the mixed populations of two species. At seeding, max-tillerinf, boo-tring and heading stage, the preference for the lower portion of the rice plants was found to be slighty reduced with the lapse of time, respectively, from the single or the mixed popula-tions of both the species. Ovipositional lication of both the species was found not to be affected by the different population densities at rice growth stage. Although the BPH prefered a ovi-positional location for the lower portion at seeding, booting and heading stages, its preference-was somewhat reduced with the developmental stages of rice plants, whereas the WBPH showed a ovipositional preference for lower portion at seeding stages, but prefered the same tendency of ovipositional preference for the upper and the lower portion, The location and ovipositional preferences were likely to be affected by the competition between species with the mixed populations rather than single.
벼의 주요 생육단계(최고분얼기, 수잉기, 출수기, 유숙기, 출수후유 수제거구)에서 사육한 성충과 차세대 약충의 생육학적 특성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 장시형 암컷 성충의 수명, 산란시기 및 총산란수는 최고분얼기>출수기>유숙기>수잉기의 순이였고 단시형 암컷은 유수제거구에서 최대치를 얻었다. 2. 각 처리구에서 얻은 난은 부화율, 부화약충의 생육기간에는 큰 차가 없었으나 약충기 치사율은 유숙기 사육구에서 가장 높고 최고분얼기와 유수제거구에서 가장 낮았다. 3. 수컷 성충의 수명은 최고분얼기의 가이 가장 길었고 유숙기(장시형)와 수잉기(단시형)에서 가장 짧았으나 처리구간의 차는 암컷에 비하여 적었다. 4. 출수직후 유수제거가 성충의 수명, 산란수 기지의 생물학적 특성에 유리한 영향을 미치며 이러한 영향이 암컷 단시형에서 유리하다는 것은 동화물질의 이동동태와 밀접한 관계가 있다. 5. 벼멸구의 야외증식동태와 관계 벼의 최고분얼기와 비래후 제1세대와의 일치성은 극히 중요한 것으로 사료되면 7월하순8월상순의 야외개체군의 밀도와 연령분포는 해충개체군 관리체계 수립에 중요한 의미가 있을 것으로 사료된다.