This study aimed to develop a new eco-friendly control method of B. tabaci using a trap plant treated with systemic insecticide. Due to high preference, tobacco plant was selected as a trap plant among solanaceous plants. Out of all 6 systemic insecticides, dinotefuran WG showed the highest mortality (> 97.3 %) against B. tabaci. The concentrations of dinotefuran in tobacco leaves after systemic treatment showed the sharp increase in the pesticide from 2 hrs until 48 hrs (2 d) and steady increase over 35 d. The mortality of B. tabaci in tobacco leaves was about 80% at 9 hrs after treatment and over 90% at 1, 2, 3, 6, 9, and 35 d after treatment. The number of B. tabaci was counted every week after dinotefuran-treated tobacco pots were placed in the tomato greenhouse cultivation. The density of the insects with 3 tobacco plants was app. 75% lower than the control (w/o tobacco plant).

식물의 이차대사산물은 곤충-식물 상호관계에서 중요한 역할을 한다. 식식성 곤충은 식물의 방어물질에 대처하는 다양한 전략을 가지고 있 다. 광식성 곤충은 넓은 범위의 다양한 식물들을 섭식하고 그 해독 기작도 보다 복잡한데, 이는 많은 종류의 식물유래 화합물에 반응하는 경향이 있 기 때문으로 보인다. 이와는 달리 협식성 곤충은 몇몇 유사한 식물에 국한되어 살아가며 보다 효율적인 적응 방식을 지니고 있을 것으로 여겨진다. 이러한 협식성 곤충의 적응은 식물의 방어물질에 대한 해독효소를 다량 생산하거나 방어물질 또는 그 대사산물을 격리하는 전략을 마련하였기 때문 으로 보인다. 담배나방은 담배와 고추 등 주로 가지과의 몇몇 식물만을 가해하는 협식성 곤충이다. 담배나방의 기주식물 적응성을 이해한다면, 이 해충에 의한 작물의 피해를 줄이는 방법을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 담배나방과 같은 협식성 곤충의 생리, 생태, 진화를 연구하는 데에도 중요한 단서를 제공할 것이다. 본 종설에서는 담배나방의 기주식물 범위, 유충과 기주식물의 상호작용, 그리고 기주식물에서 특이적으로 나 오는 니코틴과 캡사이신에 대한 곤충의 반응과 해독 메카니즘을 중심으로, 지난 반세기 동안의 연구결과를 요약하고 앞으로의 전망을 제시하고자 한다.

High-performance carbon materials were prepared via a one-step molten salt carbonization of tobacco waste used as electrode materials for supercapacitors. Carbon material prepared by carbonization for 3 h in molten CaCl2 at 850 °C exhibits hierarchically porous structure and ideal capacitive behavior. In a three-electrode configuration with 1 mol L− 1 H2SO4 aqueous solution, it delivers specific capacitance of 196.5 F g− 1 at 0.2 A g− 1, energy density of 27.2 Wh kg− 1 at 0.2 A g− 1, power density of 983.5 W kg− 1 at 2 A g− 1, and excellent cyclic stability with 94% capacitance retention after 5000 charge–discharge cycles at 1 A g− 1. Moreover, in a symmetrical two-electrode configuration with 6 mol L− 1 KOH aqueous solution, it delivers specific capacitance of 111.1 F g− 1 at 0.2 A g− 1, energy density of 3.8 Wh kg− 1 at 0.2 A g− 1, and power density of 482.0 W kg− 1 at 2 A g− 1. The relationship between hierarchically porous structure and capacitive performance is also discussed.

The Agrobacterium tumefaciens mediated gene transfer is widely used to generate genetic transformation of plants and transient assay of temporal exogenous gene expression. Syringe infiltration system into tobacco (Nicotiana benthamiana) leaves is a powerful tool for transient expression of target protein to study protein localization, protein-protein binding and protein production. However, the protocol and technical information of transient gene expression, especially double strand RNA (dsRNA), in tobacco using Agrobacterium is not well known. Recently, dsRNA is crucial for insecticidal effect on destructive agronomic pest such as Corn rootworm. In this study, we investigated the factor influencing the dsRNA expression efficiency of syringe agro-infiltration in tobacco. To search the best combination for dsRNA transient expression in tobacco, applied two Agrobacterium cell lines and three plant vector systems. The efficiency of dsRNA expression has estimated by real-time PCR and digital PCR. As a result, pHellsgate12 vector constructs showed the most effective accumulation of dsRNA in the cell. These results indicated that the efficiency of dsRNA expression was depending on the kind of vector rather than Agrobacterium cells. In summary, the optimized combination of transient dsRNA expression system in tobacco might be useful to in vivo dsRNA expression for functional study and risk assessment of dsRNA.

친환경 해충 방제 방법 중 LED를 비롯한 빛을 이용한 해충방제가 활발하게 연구되고 있으며, 해양, 농장, 축사 등 산업적인 측면뿐만 아니라 사회 전반적인 분야에서 활용되고 있다. 해충 기피램프의 광원은 주로 LED(550~630mm)가 활용되고 있으나 출력이 약해 넓은 면적에 적용이 힘든 단점이 있다. 이에 제논램프를 이용한 넓은 면적에 적용 가능한 식물재배용 해충 기피램프를 적용하여 담배거세미나방에 의한 작물 및 피해과실률을 비교하였다. 특정 파장(870~920mm, 자외선:가시광선:적외선=2:34:64)을 방출하는 제논램프를 높이 2.5m, 2/10a개 설치하였다. 광원의 처리는 3수준(일몰 후 2시간 경과 시점부터 2시간, 4시간, 무처리)으로 하였으며, 나방의 유입을 원활하게 하기 위하여 모든 출입구를 개방하였다. 과실 피해가 발생한 후 출입구를 폐쇄하여 제논램프가 유입된 나방의 작물 및 과실 가해를 억제하는지 조사하였다. 토마토 재배는 경상남도 함안(35° 15’ 0”N / 128° 25’ 0”E)의 유리온실(6*10*5m)에 토마토(데프니스, 유럽종)를 재식간격 1m(줄 간격), 0.5m(포기사이거리)재배하였다. 생육기간은 4월 12일 정식하여 8월 2일까지이다. 토마토 재배기간 동안 격주간격으로 생육(초장, 엽면적, 잎, 과실, 줄기의 생체중 및 건물중)조사를 하였으며, 매주 피해과, 정상과의 수량을 조사하였다. 조사 결과 대조구에서 엽의 건조 중량이 21%정도 낮았으며, 줄기의 건조 중량은 2.5배 높았으며, 초장, 엽면적은 차이가 없었다. 제논램프 처리 시간에 따라 피해과실률((피해과실 중량(g)/총 과실 중량(g))*100)은 제논램프 4시간 : 초기 7.59 → 2주 후 0.02a, 2시간 : 초기 3.41 → 2주 후 6.32b, 대조구 초기 10.00 → 2주 후 42.71c% (Analysis of variance, p < 0.1) 로 조사되었다. 대조구에서는 유입된 담배거세미나방이 온실 내에서 번식함에 따라 엽의 생체중은 감소하였으나 엽면적에서는 유의한 차이를 보이지 않았는데, 이는 대조구의 잎이 심하게 황화된 경우가 많았고, 이 때문에 엽면적은 증가하였으나 중량감소 하였다. 제논램프 2시간, 4시간 처리에서는 담배거세 미나방에 의한 작물 및 피해과실률이 감소하였으며, 제논램프 4시간 처리에서 유의하게 높은 방제 효과를 보였다.

The tobacco cutworm, Spodoptera litura(Fabricius) is serious pest that hurts tomato crops, actives long time of the year. Without pesticide applications, sex pheromone delta traps through experiment first and second half setting during cultural seasons in glasshouse and greenhouse. We investigated captured number of S. litura both in and out side of the two type of tomato cultivated greenhouse. As a result of investigation, captured number of S. litura showed the wave and three high peak typed graph throughout 10 months experiment. First time expression of S. litura was late April in outside installed traps and after that occurrence rate increased gradually until late August. In september, the rate decreased remarkably to middle November in both in and out side treated traps. The result also expressed that captured average number of S. litura in inside of the greenhouse were 8~10 units, and were 15~20units in outside treated traps. Simultaneous installation of internal and external sex pheromone traps succeeded in eliminating a considerable number of S. litura male moths, and the number of larvae was expected to be considerably reduced. Consequently in the experiment, captured male number of S. litura were about 220 units in outside, on the other about 80 of S. litura captured in inside installed traps.

토마토 작물에 발생하는 B. tabaci에 대한 예찰을 위해 시설재배지뿐만 아니라 노지 재배에서도 노란색 점착 카드트랩이 주로 사용되고 있다. 그러나, 예찰트랩의 색상과 굴절되는 빛의 강도 및 환경 변화에 따라 B. tabaci 유인력은 차이를 나타내고 있다. 따라서, 온실에 발생하는 B. tabaci 성충에 대한 light 트랩의 시설 재배 지내의 이용 가능성을 평가하기 위해 white light (450- 625nm) 및 yellow light (590nm) 트랩과 광원이 장착되지 않은 트랩을 이용하여 유인 활성을 비교하였다. 본 시험결과 광원별 B. tabaci 포획밀도는 yellow light 트 랩(525 nm)에서 168±7.6(마리/트랩)로 가장 높은 유인 활성을 나타내었으며, white light 트랩에서는 106±4.6( 마리/트랩)으로 다소 낮은 개체수가 포획되었다. 그러나 대조구로 사용된 광원이 설치되지 않은 트랩의 경우 광원이 설치된 트랩보다 적은 60±4.8(마리/트랩)의 개체수가 포획되었다. 따라서, yellow light trap과 white light 트랩에서 높은 B. tabaci 성충의 유인력을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 yellow light 및 white light 트 랩이 토마토 시설 재배지에서의 B. tabaci 성충에 대한 친환경적 해충 방제법의 일환으로 적용 될 수 있을 것으로 판단되었다.

폴리드나바이러스(polydnavirus: PDV)는 일부 내부기생봉에 공생하는 이중나선형 DNA 바이러스 분류군이다. Cotesia plutellae bracovirus (CpBV)는 프루텔고치벌(C. plutellae)에 공생하는 일종의 PDV이다. 프루텔고치벌은 어린 배추좀나방(Plutella xylostella) 유충에 기 생한다. 기생 초기에 발현하는 CpBV-ELP1 유전자는 혈구세포에 세포독성을 발휘하면서 기주의 세포성 면역을 억제하여 기생에 중요한 역할을 담당하고 있다. 본 연구는 이 유전자를 담배 식물에서 발현하여 해충에 대한 경구독성을 분석하는 데 목적을 두었다. 재조합 CpBV-ELP1 단백질 이 배큘로바이러스 발현시스템을 통해 합성되어 세포배양액에 분비되었다. 수거된 세포배양액은 일련의 단백질 분리과정(ammonium sulfate 단백질 분획, size exclusion 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피)을 통해 CpBV-ELP1 단백질을 분리하는 데 이용되었다. 분리된 rCpBV-ELP1 단백질은 파밤나방(Spodoptera exigua) 혈구에 대한 뚜렷한 세포독성을 보였다. CpBV-ELP1은 파밤나방 5령충에 대해서 혈강 주입하여 살충력을 나타냈고, 엽침지법을 이용하여 경구독성을 갖고 있는 것을 확인하였다. CpBV-ELP1 유전자를 CaMV 35S 유전자 프로모터 와 opaline synthase 유전자 전사종결신호를 갖는 pBI121 벡터에 클로닝하여 Agrobacterium tumefaciens LBA4404 세균에 형질전환을 유도하였 다. 형질전환된 세균은 담배(Nicotiana tabacum Xanthi)잎에 감염하여 캘러스를 유도하게 하였고 이후 차세대(T1)를 확보하였다. T1 세대 담배 는 파밤나방에 대한 해충저항성을 갖고 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 CpBV-ELP1 유전자가 형질전환작물을 통해 해충방제에 응용될 수 있 다는 것을 제시하고 있다.

A cDNA (814 bp) encoding ornithine decarboxylase (ODC) antizyme (Az) was cloned from the Tobacco cutworm, Spodoptera litura. The open reading frame (ORF) showed an internal stop codon (TGA) on bases 223-224-225, encoding 270 amino acids except for the 223-T. A modified ODC Az cDNA (Slit ODC AzM) by point mutation for removal of the 223-T was introduced into a yeast (Saccharomyces cerevisiae) strain expressing a cloned ODC from the Tobacco cutworm. The transformed strain with ODC AzM exhibited a remarkable inhibition on ODC action, showing 56 % lowered cellular proliferation rate and the decreased cellular polyamine levels by 40.1 % (putrescine), 64.1 % (spermidine) and 58.6 % (spermine) at 48 hrs of cultivation in comparison with the original ODC Az cDNA. These results suggest that the modified ODC Az is expressed regardless of the frame-shifting and the expressed functional protein effectively inhibits the ODC activity.

Polydnaviruses (PDVs) are a group of insect viruses and symbiotic to some endoparasitoid wasps. Genome analyses of different PDVs provide a number of genes putatively associated with alteration of host insect physiological processes. Especially, PDV gene products assist host wasp development by suppressing immune responses and delaying larval development of parasitized lepidopteran hosts. Thus, PDV genes can be applied to control insect pests by incorporating them into crop genomes. This talk illustrates two examples of PDV genes: CpBV-CST1 and CpBV-ELP1. CpBV-CST1 has been known to inhibit insect cysteine proteases to suppress immune and development, while CpBV-ELP1 exhibits a high cytotoxicity to insect cells. Transgenic tobaccos expressing CpBV-CST1 or CpBV-ELP1 were constructed by using Agrobacterium-mediated transgenic system and exhibited antixenosis against chewing and sucking insect pests on tobacco.

It is well known that smoking generates harmful air pollutants. With smoking in buildings as well as in the streets prohibited, the need for smoking rooms has emerged. In this study, particle and CO contamination in a 63.6 m3 smoking room was experimentally investigated using Korean tobacco. Tobacco smoking was artificially simulated using a smoking machine. The number and size distribution of particles ranging from 10-420 nm and 0.25-32 μm were measured using a Nanoscan (TSI model 3910) and a portable aerosol spectrometer (Grimm model 1.109), respectively. CO concentration was also monitored using an IAQ monitor (Graywolf IAQ-Xtra 610). Four tobaccos were simultaneously smoked in each experiment, and the experiment was repeated four times. Maximum CO concentrations of 7-10 ppm were observed and high concentrations of particles (176,000-1,115,000 particles/cm3 for 10-420 nm, 3,700-5,200 particles/cm3 for 0.25-32 μm) were also monitored. The dominant size of tobacco particles was about 100 nm in diameter.

작물재배에 있어서 관행 스프레이 처리에 의한 병해충방제는 노동집약적, 농약중독 그리고 작업 기피성 등으로 문제가 되어 왔다. 이러한 작업 개선을 위하여 수도작 방제용으로 도입된 농업용 무인헬기의 활용도가 낮아 경제성 확보를 위해 방제 대상 작물의 다양화와 더불어 다양한 농작업에 그 활용성을 확대할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 무인헬기의 활용성에 대한 다양화를 위하여 무인헬기를 이용한 콩재배포장에서의 해충방제 연구를 통하여 해충방제용으로 농업용 무인헬기의 활용가능성에 대한 효과를 검증하고자 수행하였다. 담배거세미나방의 방제를 위하여 에토펜프록스를 두 시기에 걸쳐 고농도저약량(8배 희석)으로 농업용 무인헬기로 방제하였고, 관행방제는 경운기 부착용 동력분무기로 약제를 1,000배로 희석하여 처리하였다. 그 결과 농업용 무인헬기방제는 관행방제와 같은 방제효과를 보였고 고농도 저약량처리의 무인헬기방제에서도 약해의 증상은 나타나지 않았으며 방제비용을 37% 절감하고 노동시간도 90%를 줄일 수 있었다.

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.

폴리드나바이러스의 일종인 CpBV (Cotesia plutellae bracovirus) 바이러스 게놈에 포함된 시스타틴(CpBV-CST1) 유전자의 과발현이 곤 충의 면역 및 발육을 교란한다. 이 연구는 바이러스 유래 시스타틴의 생물적 기능의 심화 연구와 해충저항성 작물 개발을 위해 담배형질전환체를 구축하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 형질전환체를 대상으로 목표유전자의 발현분석과 곤충에 대한 발육억제에 대한 생물검정을 수행했다. 시 스타틴 유전자를 pBI121 운반체에 재조합한 pBI121-CST를 제작하고, 이를 아그로박테리움(Agrobacterium tumefasciens) 세균 매개에 의한 담 배 형질전환 및 재분화를 유도하여 약 92%의 높은 신초 재분화율을 나타냈다. 이들 재분화된 개체 가운데 담배 genomic DNA에 시스타틴 유전 자가 삽입된 형질전환 추정 개체를 PCR 분석법으로 선발하였다. 다시 quantitative real-time PCR (qRT-PCR) 분석을 통해 이들 목표유전자 의 발현을 분석하였다. qRT-PCR 결과는 형질전환 추정 개체가 비형질전환체에 비해 유전자 발현이 약 17 배 높게 나타나 형질전환계통에서 목 표유전자가 안정적으로 발현되고 있음을 확인했다. 선발된 형질전환담배를 대상으로 갓 부화한 담배나방(Helicoverpa assulta) 1령 유충에 대한 살충효과를 확인하였다. 살충력에 있어서 형질전환계통간의 차이가 있었다. 특히 T9와 T12계통은 섭식 후 7 일차 조사에서 95% 이상의 살충효 과를 보였다. 이상의 결과들은 CpBV-CST1이 해충저항성 작물 개발에 필요한 유용 유전자 자원으로서 활용될 수 있음을 제시하고 있다.

담배가루이(Bemisia tabaci)는 바이러스 매개 역할과 함께 참외에 심각한 경제적 피해를 주고 있다. 담배가루이는 기주 작물과 농약 감수성 정도에 따라 다양한 생태형으로 분류되고 있다. 본 연구는 안동시 풍천면에 소재한 참외밭에서 성충을 채집하여 PCR 분자진단기법으로 동정하 였다. 전체 11 곳의 채집 장소에서 Q 생태형 담배가루이를 진단하였고, 이 가운데 4 곳의 채집 장소에서 B 생태형도 검출되었다. 이러한 결과는 경북지역 참외 재배지에서 담배가루이가 발생한다는 최초의 보고이며, 특히 두 생태형이 동일한 재배지에 혼재한다는 것을 나타낸다.

담배훈연을 이용한 진딧물의 살충효과를 검정하기 위해 건조 담뱃잎을 이용하여 실험실과 온실에서 훈연시험을 실시하였다. 아크릴케이지 에서 담배를 훈연하였을 때 담배품종은 버어리종이 황색종보다 싸리수염진딧물에 대한 살충력이 높게 나타났다. 세 종의 진딧물 복숭아혹진딧 물, 목화진딧물, 싸리수염진딧물을 각각 기주를 이용하여 아크릴케이지에서 50 mg의 담뱃잎으로 훈연시험을 실시한 결과 살충율은 싸리수염진 딧물(97.2%)>목화진딧물(94.4%)>복숭아혹진딧물(63.9%) 순으로 나타났다. 복숭아혹진딧물은 기주를 가지로 했을 때 훈연에 의한 살충율이 배추를 기주로 했을 때보다 높게 나타났다. 100 m 2 규모의 온실에 황색종의 담뱃잎을 2시간 훈연 시 200 g을 이용하였을 때 싸리수염진딧물에 대 해 95.4%의 방제가를 보여주었으나 100 g을 이용하였을 때는 28.9%의 방제가를 보여주었다. 100 g의 담뱃잎은 14시간 훈연하였을 때는 2시간 훈연보다 살충효과가 2배 이상 높아졌다. 오이재배 농가 온실에서 담배훈연을 하였을 때 처리 후 목화진딧물의 방제효과는 80% 이상이었다. 온 실 환경에 따라 적절한 양과 시간을 선택해 사용한다면 담배훈연은 온실 내 발생하는 진딧물에 대한 효과적인 방제방법으로 사용할 수 있을 것이다.