배추좀나방과 파밤나방의 pyrethroids약제에 대한 감수성 및 전기적 신경 반응 비교 Toxicological and Electrophysiological Activities of Pyrethroids between Larvae of Diamondback Moth, plutella xylostella and Beet Armyworm, Spodoptera exigua원문보기
본 실험은 배추좀나방과 파밤나방 유충에 처리방법에 따른 살충 효과를 토대로 신경계를 작용점으로 하는 pyrethroid계 약제를 이용하여 신경반응을 비교해 보았다. 배추좀나방과 파밤나방 모두 충체분무처리시 세 약제에서 50%이하의 살충률을 나타내었다. 엽면침지시 배추좀나방은 50ppm에서 deltamethrin은 100%, fenvalerate는 80%의 살충률을 보였으며 permethrin은 63.3%로 나타났다. 하지만 파밤나방은 모든 농도에서 control과 비슷한 낮은 활성을 보여주었다. 세 약제가 배추좀나방과 파밤나방 유충 신경에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 전기생리반응을 통해 신경감수성을 살펴본 결과, 배추좀나방은 deltamethrin은 $10^{-7}M$, fenvalerate는 $10^{-5}M$, permethrin은 $10^{-3}M$에서 높은 반응을 보였으며, 파밤나방은 이 세 약제에서 모두 둔감한 반응결과를 얻었다.
본 실험은 배추좀나방과 파밤나방 유충에 처리방법에 따른 살충 효과를 토대로 신경계를 작용점으로 하는 pyrethroid계 약제를 이용하여 신경반응을 비교해 보았다. 배추좀나방과 파밤나방 모두 충체분무처리시 세 약제에서 50%이하의 살충률을 나타내었다. 엽면침지시 배추좀나방은 50ppm에서 deltamethrin은 100%, fenvalerate는 80%의 살충률을 보였으며 permethrin은 63.3%로 나타났다. 하지만 파밤나방은 모든 농도에서 control과 비슷한 낮은 활성을 보여주었다. 세 약제가 배추좀나방과 파밤나방 유충 신경에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 전기생리반응을 통해 신경감수성을 살펴본 결과, 배추좀나방은 deltamethrin은 $10^{-7}M$, fenvalerate는 $10^{-5}M$, permethrin은 $10^{-3}M$에서 높은 반응을 보였으며, 파밤나방은 이 세 약제에서 모두 둔감한 반응결과를 얻었다.
Based on the insecticidal efficacy by insecticide treatment methods, neurophysiological responses were compared with the larvae of diamondback moth (DBM) and beet armyworm (BAW) using pyrethroids working on nervous system. By body spray method, all pyrethroids were showed lower insecticidal activity...
Based on the insecticidal efficacy by insecticide treatment methods, neurophysiological responses were compared with the larvae of diamondback moth (DBM) and beet armyworm (BAW) using pyrethroids working on nervous system. By body spray method, all pyrethroids were showed lower insecticidal activity below 50% on the larvae of DBM and BAW. By leaf dipping method, DBM larvae were showed the insecticidal activity as 100% at 50 ppm deltamethrin, 80.0% at fenvalervate and 63.3% at permethrin. However, BAW larvae were showed lower insecticidal activity as similar as control in all concentration. In order to examine electrophysiological response on nervous system on DBM and BAW larvae when treated three insecticides, we investigated the voltage and reaction degree. The voltage of DBM were responded as high as $10^{-7}M$ in deltamethrin, $10^{-5}M$ in fenvalerate and $10^{-3}M$ in permethrin. However, those of BAW were showed dull responses with small variation of voltage to all three insecticides.
Based on the insecticidal efficacy by insecticide treatment methods, neurophysiological responses were compared with the larvae of diamondback moth (DBM) and beet armyworm (BAW) using pyrethroids working on nervous system. By body spray method, all pyrethroids were showed lower insecticidal activity below 50% on the larvae of DBM and BAW. By leaf dipping method, DBM larvae were showed the insecticidal activity as 100% at 50 ppm deltamethrin, 80.0% at fenvalervate and 63.3% at permethrin. However, BAW larvae were showed lower insecticidal activity as similar as control in all concentration. In order to examine electrophysiological response on nervous system on DBM and BAW larvae when treated three insecticides, we investigated the voltage and reaction degree. The voltage of DBM were responded as high as $10^{-7}M$ in deltamethrin, $10^{-5}M$ in fenvalerate and $10^{-3}M$ in permethrin. However, those of BAW were showed dull responses with small variation of voltage to all three insecticides.
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문제 정의
본 연구는 피레스로이드 계통 3종 약제에 대한 배추좀나방과 파밤나방 3령유충의 in vivo에서 약제처리 방법에 따른 감수성과 in vivo에서 신경감수성을 비교하였다.
제안 방법
약제의 반응은 농도를 달리하여(10", 10'6, 10-5, IO-4, 10'3WO 준비하였고 신경근 연결부위의 miniature excitatory postsynaptic potentials(mEPSP)의 변화를 살펴보았다. 전 신경 반응은 전압의 파형을 시각적으로 나타내어 측정할 수 있는 장치 인 extracellular preamplifier(2004A, DAGAN Corp.
5 cm)을 소정농도로 희석한 약액 40 ml이 들어있는 플라스틱 비이커(Φ75 mm x H60 mm)에 30초간 침지 후 음건하여 페트리디쉬(cplOxl cm)에 넣어 접종하였다. 분무법과 엽침지처리에서 약제를 각 농도로 희석하여 10마리씩 3 반복으로 수행하였으며, 48시간 후 사충수를 조사하였다. 실험 결과의 분석은 Tukey's Studentized Range Test로 비교하였다(SAS Institute, 1991).
곤충의 해부는 파라핀 플레이트에 유충을 고정시키고 복부절개 후 소화관과 지방세포를 제거하여 신경절을 찾았다. 살아있는 상태를 유지하기 위해 생리식염수에 담가 실험하였다. mEPSP 는 5-10ML의 저항을 가지고 있는 3M KC1 로 채운 유리전극을 이용하여 측정하였다.
05% Tween 20을 포함한 아세톤으로 10배씩 희석하여 준비하였으며, 이용액을 Locke's 식 염수로 희석하여 사용하였다. 실험은 약제와 농도에 따라 10반복으로 수행하였으며, 모든 실험은 상온에서 수행하였다.
약제감수성 실험결과를 토대로 배추좀나방과 파밤나방에 대한 신경생리 반응을 비교하였다(Fig. 1, 2). 신경근 연결 부위의 miniature excitatory postsynaptic potentials(mEPSP)의 약제에 대한 효과를 살펴본 결과(Eg.
5 cm)을 넣고 접종하였다. 엽침지법은 배추 절편(<p5.5 cm)을 소정농도로 희석한 약액 40 ml이 들어있는 플라스틱 비이커(Φ75 mm x H60 mm)에 30초간 침지 후 음건하여 페트리디쉬(cplOxl cm)에 넣어 접종하였다. 분무법과 엽침지처리에서 약제를 각 농도로 희석하여 10마리씩 3 반복으로 수행하였으며, 48시간 후 사충수를 조사하였다.
약제의 반응은 농도를 달리하여(10", 10'6, 10-5, IO-4, 10'3WO 준비하였고 신경근 연결부위의 miniature excitatory postsynaptic potentials(mEPSP)의 변화를 살펴보았다. 전 신경 반응은 전압의 파형을 시각적으로 나타내어 측정할 수 있는 장치 인 extracellular preamplifier(2004A, DAGAN Corp., Minneapolis, MN.), digital-filter(Power lab8-30, AD INSTRUMENTS, Australia)을 이용하였다. 곤충의 해부는 파라핀 플레이트에 유충을 고정시키고 복부절개 후 소화관과 지방세포를 제거하여 신경절을 찾았다.
전기 생리시험은 배추좀나방과 파밤나방 3령 유충의 두 번째 복부신경절에서 생겨난 운동신경세포에 프로브를 연결하여 준비하였다. 약제의 반응은 농도를 달리하여(10", 10'6, 10-5, IO-4, 10'3WO 준비하였고 신경근 연결부위의 miniature excitatory postsynaptic potentials(mEPSP)의 변화를 살펴보았다.
실내 사육조건은 온도 26±1℃, 광주기 16L:8D, 습도 50±10%도를 유지하였다. 파밤나방은 인공사료 제조는 Kim 등(1996a)의 방법을 변형하여 만들어 냉장보관후 필요시 꺼내어 공급하고, 페트리디쉬(<P 10x5 cm)에 넣어 광주기 16L:8D, 습도 60±10% 조건의 항온항습기(Versa til environmental test chamber MLR-351H, Sanyo Electric Co., Osaka, Japan)에서 온도 25℃로 설정하고 사육하였다.
대상 데이터
살아있는 상태를 유지하기 위해 생리식염수에 담가 실험하였다. mEPSP 는 5-10ML의 저항을 가지고 있는 3M KC1 로 채운 유리전극을 이용하여 측정하였다. 약제처리는 leM을 0.
본 시험에 사용된 deltamethrin 1% 유제, fenvalerate 5% 유제는 시판상에서 구입 하였고, 원제인 deltamethrin(93.0%), fenvalerate(96.2%), permethrin(96.2%)은 원제회사에서 공급받아 사용하였다.
본 시험에 사용된 배추좀나방(Plutella xylostella)은 1999 년 한국화학연구원에서, 파밤나방(Spodoptera exigud)은 2009 년 (주)동부하이텍에서 분양받아 살충제에 대한 노출없이 충북대학교 식물의 학과 곤충독성학실험실에서 누대 사육하면서 실험에 사용하였다. 배추좀나방은 온실에서 농약에 노출시키지 않고 재배한 배추유묘를 먹이로 공급하였고, 아크릴 상자(30x30x30 cm)에 넣어 사육하였다.
데이터처리
a)Means followed by the same letter within a column are not significantly different at P=0.05 by Tukey's Studentized Range Test(SAS Institute, 1991).
분무법과 엽침지처리에서 약제를 각 농도로 희석하여 10마리씩 3 반복으로 수행하였으며, 48시간 후 사충수를 조사하였다. 실험 결과의 분석은 Tukey's Studentized Range Test로 비교하였다(SAS Institute, 1991).
이론/모형
배추좀나방과 파밤나방의 접촉독성 반응을 알아보기 위해 분무법을 이용하였다(Table 1). 배추좀나방 유충은 세 가지 약제에 대하여 50 ppm에서 모두 50%이하의 낮은 살충률을 보였으며 세 가지 약제가 비슷한 수치를 나타내었다.
접촉독성 실험은 분무법으로, 섭식독성실험은 엽침지 법으로 하였다. 분무법은 배추좀나방과 파밤나방 유충을 플라스틱 컵(q) 10×4 cm)에 넣고 약액을 펌프타입 스프레이(입자크기 400 um, 노즐직경 0.
성능/효과
1, 2). 신경근 연결 부위의 miniature excitatory postsynaptic potentials(mEPSP)의 약제에 대한 효과를 살펴본 결과(Eg. 1), 배추좀나방은 신경 반응에서 deltamethrin 10'7M(Fig. 1-B) fenvalerate 10'5M (Fig. 1-C), permethrin 10"3M(Fig. 1-D)에서 전하량이 control 에 비해 두 배 이상 증가하였다(Fig. 2). 하지만 파밤나방에서는 deltamethrin(Fig.
3%의 살충율을 보였다. 10 ppm과 Ippm에서도 경향은 유사하였지만 수치는 낮아 낮은 농도에 대해서는 효과가 떨어졌다. 이에 비하여 파밤나방은 50 ppm에서 세 약제 모두에 대하여 섭식독성이 낮았으며, 특히 10과 1 ppm에서는 효과가 없었다.
따라서 본 실험에서 3종의 피레스로이드 약제를 이용하여 생물 활성 검정 결과와 신경생리 반응을 살펴본 결과, 배추좀나방에 비하여 파밤나방이 약제에 대한 감수성이 낮고 신경 반응 또한 둔감하였다. 따라서 위의 세가지 피레스로이드계 약제는 배추좀나방에는 섭식독에 의한 방제효과가 있는 것으로 판단되나 파밤나방에 대한 살충효과는 없는 것으로 평가되어 파밤나방의 방제에 이용하기는 어려울 것으로 판단된다.
이에 비하여 파밤나방은 50 ppm에서 세 약제 모두에 대하여 섭식독성이 낮았으며, 특히 10과 1 ppm에서는 효과가 없었다. 따라서 본 실험을 통하여 세 약제는 배추좀나방에 대해서는 섭식독이 있는 것으로 인정되나 파밤나방에 대해서는 섭식독이 없음을 알 수 있었다.
둔감하였다. 따라서 위의 세가지 피레스로이드계 약제는 배추좀나방에는 섭식독에 의한 방제효과가 있는 것으로 판단되나 파밤나방에 대한 살충효과는 없는 것으로 평가되어 파밤나방의 방제에 이용하기는 어려울 것으로 판단된다.
이용하였다(Table 1). 배추좀나방 유충은 세 가지 약제에 대하여 50 ppm에서 모두 50%이하의 낮은 살충률을 보였으며 세 가지 약제가 비슷한 수치를 나타내었다. 파밤나방 유충은 50 ppm에서 모두 55% 이하로 deltamethrin, fenvalerate, permethrin 순으로 낮은 살충율을 보였다.
배추좀나방은 접촉독성 보다는 섭식독성에 강하게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 처리방법에 따라 살충제 감수성이 차이를 나타내고 있는 것은 살충제의 작용경로와 작용 부위의 차이에 의한 것으로 보고하였는데 본 조사에서도 같은 결과였다(會町 1983).
엽침지법으로 배추좀나방과 파밤나방 유충에 대한 섭식 독성반응을 검토한 결과(Table 1), 배추좀나방 유충은 50 ppm에서 deltamethrine 100%로 높은 살충율을 보였고, fenvalerate는 80%, permethrine 다소 떨어진 63.3%의 살충율을 보였다. 10 ppm과 Ippm에서도 경향은 유사하였지만 수치는 낮아 낮은 농도에 대해서는 효과가 떨어졌다.
파밤나방 유충은 50 ppm에서 모두 55% 이하로 deltamethrin, fenvalerate, permethrin 순으로 낮은 살충율을 보였다. 이상의 결과에서 실험에 사용한 세가지 약제는 최소한 배추좀나방과 파밤나방에 대해서는 접촉독에 의한 살충효과를 볼 수 없었다.
배추좀나방 유충은 세 가지 약제에 대하여 50 ppm에서 모두 50%이하의 낮은 살충률을 보였으며 세 가지 약제가 비슷한 수치를 나타내었다. 파밤나방 유충은 50 ppm에서 모두 55% 이하로 deltamethrin, fenvalerate, permethrin 순으로 낮은 살충율을 보였다. 이상의 결과에서 실험에 사용한 세가지 약제는 최소한 배추좀나방과 파밤나방에 대해서는 접촉독에 의한 살충효과를 볼 수 없었다.
또한 파장이 큰 type 1에서 더 높은 살충효과가 나타나는 것이 아님을 밝혔다. 하지만 본 실험에서는 types I이 II보다 살충 활성이 높았고 신경반응도 민감하였다. 또한 종간차이도 컸다.
참고문헌 (17)
Georghiou, G. P. and T. Saito (1983) Pest resistance to pesticides. Plenum Press. New York
Goh, H. G., J. S. Choi, K. B. Uhm, K. M. Choi and J. W. Kim (1993) Seasonal fluctuation of beet armyworm, Spodoptera exigua (Hubner), adult and larva. Korean J. Appl. Entomol. 32:389-394
Hama, H. (1986) Development of pyrethroid resistance in the diamondback moth, Plutella xylostella Linne (Lepidoptera:Plutellidae). Appl. Entomol. Zool. 22:166-175
Hama, H., Y. Kono, and Y. Sato (1987) Decreased sensitivity of central nerve to fenvalerate in the pyrethroid-resistant diamondback moth, Plutella xylostella linne (Lopidoptera:Yponomeutidae). Appl. Entomol. Zool. 22:176-180
Hatakoshi, M., K. Umeda, T. Ohsumi, N. Itaya, and I. Nakayama (1987) Toxicological and electrophysiological activities of tralomethrin and deltamethrin against larvae of tobacco cutworm, Spodoptera litura. J. Pestic. Sci. 12:193-197
Jang, C., I. C. Hwang, Y. M. Yu and K. R. Choe (1998) Action properties and insecticidal effects of thiamethoxan to the melon aphid, Aphis gossypii, and diamondback moth, Plutella xylostella. Korean J. Pestic. sci. 3:126-136
Kim, G. H., N. J. Park, C. Song, W. K. Shin and Y. H. Choi (1996a) Development of mass-rearing methods of Beet annywonn, Spodoptera exigua Hubner (Lepidoptera: Noctuidae). Final research report of KRlCT. p20, Ministry of ducation, Science and Technology, Seoul, Korea
Kim, S. G., D. J. Kim, S. J. Ko, B. R. Kang, H. J. Kim and K. J. Choi (2009) Determination of economic injury level levels and control thresholds for Spodoptera exigua on Chinese cabbage. Korean J. Appl. Entomol. 48:81-86
Kim, Y. G. and D. G. Chang (1996b) Role of general esterases in deltamethrin resistance mechanism of diamondback moth, Plutella xylostella L. Korean J. Appl. Entomol. 35:74-79
Lee, S. G., C. Y. Hwang, J. K. Yoo, S. W. Lee, B. R. Choi, and J. O. Lee (1997) Insecticidal activity of flupyrazofos against Plutella xylostella (Lepidoptera: Yponomeutidae) and Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). Korean J. Pestic. Sci. 1:48-51
Mahmood, T., E. Funaki, H. Yano, Y. Kasai, and N. Motoyama (1993) In vitro studies on the mechanism of pyrethroid resistance in the German cockroach. J. Pestic. Sci. 18:253-261
Metcalf, R. E. (1980) Changing role of insecticides in crop protection. Ann. Rev. Entomol. 25:219-256
Pauron, D, J. Barhanin, M. Amichot, M. Pralavorio, J. B. Berge, and M. Lazdunski (1989) Pyrethroid receptor in the insect Na $^{+}$ channel: Alteration of its properties in pyrethroid resistant flies. Biochemistry 28:1673-1677
Perng, F. S. and C. N. Sun (1987) Susceptibility of diamondback moth (Lepidoptera: Plutellidae) resistant to conventional insecticides to chitin synthesis inhibitors. J. Econ. Entomol. 80:29-31
SAS Institute (1991) SAS User's Guide. SAS Institute, Cary, N.C., U.S.A
Soderlund, D. M., J. M. Clark, L. P. Sheets, L. S. Mullin, V. J. Piccirillo, D. Sargent, J. T. Stevens, and M. L. Weiner (2002) Mechanism of pyrethroid neurotoxicity: implications for cumulative risk assessment. Toxicology 171:3-59
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