[국내논문]북방수염하늘소(Monochamus saltuarius), 솔수염하늘소(Monochamus alternatus), 털두꺼비하늘소(Moechotypa diphysis) 성충의 표피탄화수소 비교 Comparison of Cuticular Hydrocarbons of the Pine Sawyer (Monochamus saltuarius), Japanese Pine Sawyer (Monochamus alternatus) and Oak Longicorn Beetle (Moechotypa diphysis)원문보기
북방수염하늘소, 솔수염하늘소, 털두꺼비하늘소 성충 암·수의 표피탄화수소를 GC와 GC-MS로 분석하고 비교하였다. 북방수염하늘소와 솔수염하늘소는소나무재선충병의 대표적 매개충이지만 같은 과에 속한 털두꺼비하늘소는 그렇지 않다. 이들은 표피탄화수소 사슬을 다르게 가지고 있는데, 북방수염하늘소의 표피탄화수소 사슬은 $C_{23-35}$, 솔수염하늘소는 $C_{25-32}$, 그리고 털두꺼비하늘소는 $C_{23-29}$로 종간 차이를 보였다. 주 구성성분의 암 수간 차이에서 함량에 대한 차이는 있었지만, 조성에 대한 차이는 없었다. 북방수염하늘소는 n-pentacosane > n-nonacosane > n-heptacosane, 솔수염하늘소는 n-nonacosene > n-pentacosane > n-nonacosane을 가장 많이 포함하고 있었으며, 털두꺼비하늘소는 n-heptacosane > 13-methylheptacosane > 3-methylheptacosane을 가장 많이 포함하고 있는데 반해 n-nonacosene, n-pentacosane의 함량은 적었다. 3종하늘소 표피의 대부분은 n-alkane인 포화탄화수소로 이루어져 있고(40.2 - 65.7%) 그 다음으로, 북방수염하늘소와 솔수염하늘소는 하나 또는 두 개의 이중결합을 갖는 olefins > monomethylalkanes 순이었다. 이와 달리, 털두꺼비하늘소는 monomethylalkanes > olefins 순으로 함량에 차이가 있었다.
북방수염하늘소, 솔수염하늘소, 털두꺼비하늘소 성충 암·수의 표피탄화수소를 GC와 GC-MS로 분석하고 비교하였다. 북방수염하늘소와 솔수염하늘소는 소나무재선충병의 대표적 매개충이지만 같은 과에 속한 털두꺼비하늘소는 그렇지 않다. 이들은 표피탄화수소 사슬을 다르게 가지고 있는데, 북방수염하늘소의 표피탄화수소 사슬은 $C_{23-35}$, 솔수염하늘소는 $C_{25-32}$, 그리고 털두꺼비하늘소는 $C_{23-29}$로 종간 차이를 보였다. 주 구성성분의 암 수간 차이에서 함량에 대한 차이는 있었지만, 조성에 대한 차이는 없었다. 북방수염하늘소는 n-pentacosane > n-nonacosane > n-heptacosane, 솔수염하늘소는 n-nonacosene > n-pentacosane > n-nonacosane을 가장 많이 포함하고 있었으며, 털두꺼비하늘소는 n-heptacosane > 13-methylheptacosane > 3-methylheptacosane을 가장 많이 포함하고 있는데 반해 n-nonacosene, n-pentacosane의 함량은 적었다. 3종하늘소 표피의 대부분은 n-alkane인 포화탄화수소로 이루어져 있고(40.2 - 65.7%) 그 다음으로, 북방수염하늘소와 솔수염하늘소는 하나 또는 두 개의 이중결합을 갖는 olefins > monomethylalkanes 순이었다. 이와 달리, 털두꺼비하늘소는 monomethylalkanes > olefins 순으로 함량에 차이가 있었다.
Cuticular hydrocarbons (CHCs) of the pine sawyer (Monochamus saltuarius), Japanese pine sawyer (M. alternatus) and oak longicorn beetle (Moechotypa diphysis) were analyzed by GC, GC-MS and compared. Monochamus beetles are typical vectors of pine wilt disease but Moechotypa diphysis, which belongs to...
Cuticular hydrocarbons (CHCs) of the pine sawyer (Monochamus saltuarius), Japanese pine sawyer (M. alternatus) and oak longicorn beetle (Moechotypa diphysis) were analyzed by GC, GC-MS and compared. Monochamus beetles are typical vectors of pine wilt disease but Moechotypa diphysis, which belongs to the same family, is not. They possess different CHCs in carbon number: 23-25 in M. saltuarius, 25-32 in M. alternatus, and 23-29 in M. diphysis. In comparison to inter-species, these three species of adult beetles have different numbers and chains of constituents of CHCs. In comparison between male and female in intra-species, the quantities of CHCs show the difference but constituents are not. Major constituent of M. saltuarius were analyzed as n-pentacosane > n-nonacosane > n-heptacosane; those of M. alternatus were n-nonacosene > n-pentacosane > n-nonacosane; and those of M. diphysis were n-heptacosane > 13-methylheptacosane > 3-methylheptacosane. From the body surface, most saturated carbohydrates of 3 species beetles are composed of n-alkane (40.2 - 65.7%) and followed by olefines > monomethylalkanes that one or two double bonds in M. saltuarius and M. alternatus. Otherwise, M. diphysis have the difference in order of monomethylalkanes > olefins.
Cuticular hydrocarbons (CHCs) of the pine sawyer (Monochamus saltuarius), Japanese pine sawyer (M. alternatus) and oak longicorn beetle (Moechotypa diphysis) were analyzed by GC, GC-MS and compared. Monochamus beetles are typical vectors of pine wilt disease but Moechotypa diphysis, which belongs to the same family, is not. They possess different CHCs in carbon number: 23-25 in M. saltuarius, 25-32 in M. alternatus, and 23-29 in M. diphysis. In comparison to inter-species, these three species of adult beetles have different numbers and chains of constituents of CHCs. In comparison between male and female in intra-species, the quantities of CHCs show the difference but constituents are not. Major constituent of M. saltuarius were analyzed as n-pentacosane > n-nonacosane > n-heptacosane; those of M. alternatus were n-nonacosene > n-pentacosane > n-nonacosane; and those of M. diphysis were n-heptacosane > 13-methylheptacosane > 3-methylheptacosane. From the body surface, most saturated carbohydrates of 3 species beetles are composed of n-alkane (40.2 - 65.7%) and followed by olefines > monomethylalkanes that one or two double bonds in M. saltuarius and M. alternatus. Otherwise, M. diphysis have the difference in order of monomethylalkanes > olefins.
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문제 정의
본 연구에서는 소나무재선충의 매개충으로 알려진 북방수염하늘소와 솔수염하늘소 그리고 표고버섯 골목의 주요 해충인 털두꺼비하늘소 성충의 표피 탄화수소를 추출 분석하여 종간 성분과 함량의 차이를 비교하여 화학분류의 기초자료로서 제공을 하고 최종적으로 종간차이를 구명하고자 수행하였다.
제안 방법
얻어진 각각의 표피탄화수소를 다시 1 ml의 hexane 에 녹여 gas-chromatographer(GC), gas chromato- grapher-mass spectrometer(GC-MS)로 분석을 하였다. 각 하늘소의 표피탄화수소의 분석은 3반복으로 수행하였다.
Baker, USA)에 헹궈 추출흐]였고 추출된 hexane 혼합액을 glass wool (Sigma, St Louis, MO), sodium sulfate (Junsei chemical, Tokyo, Japan), silica gel (Merck, Darmstadt, Germany)로 충진된 glass Pasteur pipette (Poulten & Graf, Barking, UK) 컬럼에 흘려 정제한 후, 농축하였다. 얻어진 각각의 표피탄화수소를 다시 1 ml의 hexane 에 녹여 gas-chromatographer(GC), gas chromato- grapher-mass spectrometer(GC-MS)로 분석을 하였다. 각 하늘소의 표피탄화수소의 분석은 3반복으로 수행하였다.
frwzcorwm에 대해서도 탄화수소를 비교하여 종간 탄화수소의 사슬에서 차이가 있음을 확인하였다. 전체 탄화수소의 종류와 함량에 있어서 하늘소류는 본 실험을 통해서 종 특이적인 종간 차이를 확인하였다 3종의 하늘소 - 북방수염하늘소 솔수염하늘소 털두꺼비하늘소 - 의 수컷과 암컷 성충의 표피추출물질을 3와 GC-MS를 이용하여 분석하여 표피탄화수소의 조성과 함량의 차이를 비교하였고 11-C23부터 DiMe-C33까지 총 35개의 물질을 분석하였다 (Table 1). 그 결과, 표피탄화수소의 사슬은 북방수염 하늘소에서 C23-35, 솔수염 하늘소는 C25-꼬로 구성 되고 속이 다른 털두꺼비하늘소는 C2329의 탄화수소사슬로 구성되어 있음을 확인하였다.
대상 데이터
1 ml의 Hexane 에 녹인 각각 표피탄화수소와 표준물질은 1 国씩 주입시켜 분석하였으며, 표준물질로 사용된 nC2o-nC4o 포화탄화수소는 Sigma (St Louis, MO)에서 구입하여 사용하였다.
북방수염하늘소 성충은 충북 청원군 미원면 산림환경연구소에서, 솔수염하늘소 성충은 남부산림 연구소에서 분양받았고 털두꺼비하늘소 성충은 충북 청원군 가덕면 표고버섯 골목 재배지에서 채집하였다. 실험에 사용된 부위는 안테나를 포함한 몸 전체를 사용하였으며, 실험에 사용하기 전, 건전한 암수 성충만 선별하여 영하 18℃ 에서 동결 보관하였다.
채집하였다. 실험에 사용된 부위는 안테나를 포함한 몸 전체를 사용하였으며, 실험에 사용하기 전, 건전한 암수 성충만 선별하여 영하 18℃ 에서 동결 보관하였다.
Oven 온도는 초기 150℃ 에서 10분간 유지한 후 분당 5℃ 씩 상승 시켜 310℃까지 올려주었으며 10분간 유지하였다. 주입구와 검출기 온도는 각각 250℃ 와 300℃ 로 설정하였고, 이동상으로 분당 2 ml의 질소를 흘려주었다 GC/MS 분석은 Agilent Technologies 7890A/5975C (Agilent Technologies, Santa Clara, CA) 기기를 사용하였고, HP-5MS (J&W, 30 mx0.25 mm IDx0.25)im film thickness) 컬럼을 사용하였다 각 온도조건은 GC분석과 동일하게 설정하였으며, 이동상으로 헬륨을 사용하였다.
이론/모형
GC 분석은 FID (flame ionization detector) 가 장착된 Agilent Technologies 6890N 기기 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA)를 사용하였고, DB-1 (J&W, 30m><0.25 mm IDx0.25 gm film thickness) 컬럼을 사용하였다. Oven 온도는 초기 150℃ 에서 10분간 유지한 후 분당 5℃ 씩 상승 시켜 310℃까지 올려주었으며 10분간 유지하였다.
성능/효과
탄화수소의 구성성분을 조성별로 분류한 결과 3종 하늘소의 대부분은 "-alkane (40.2 ~ 65.7 %)인 포화 탄화수소로 이루어져 있었다(Fig. 3). 그 다음으로 북방수염하늘소와 솔수염하늘소는 하나 또는 두 개의 이중결합을 갖는 olefins > monomethylalkanes 순으로 나타났다.
이와 달리, 털두꺼비하늘소는 monomethylalkanes > olefins 순으로 종간에 함량 차이를 보였다. 3종 하늘소 모두 dimethyl alkanes 은 적게 함유된 것으로 나타났다 (1-3 ~ 7.4 %).
1, Table 2). 3종 하늘소간 표피탄화수소의 조성의 차이를 살펴보면 C25, C27, C29와 methyl-alkane 이나 methyl-alkene 성분의 탄화수소가 주로 공통적으로 존재하며 그 함량이 높았지만 (Peak No.: 5, 9, 11, 18, 19), 일부 탄화수소(Peak No.: 8, 14, 16, 20A, 21, 22A)는 Monochamus 속에만 존재하고, 일부는 털두꺼비하늘소에만 존재하여(Peak No.: 2, 12B, 15, 20B), 그 조성이 다른 것을 확인하였다 (Table 2). 이들 조성은 3종간에 공통적으로 존재하는 주요조성은 아니지만 종 특이적으로 존재하는 조성으로 3종간 차이를 구분할 수 있으며 화학적 분류로 적용이 가능할 것으로 기대된다.
구성성분 중에서 포화탄화수소의 비율이 높게 나타났으며 공통적으로 비슷하게 존재하는 조성이라 할지라도 함량에 있어서 큰 차이를 보였다 (Tables 1 and 2). 종내 암수 간 약간의 차이는 있었지만 북방수염하늘소의 표피는 C25 > C29 > C27 (w-pentacosane > n-nonacosane > n-heptacosane) C29 (n-nonacosene> H-pentacosane > w-nonacosane), 털두꺼비하늘소는 C27 > 13-MeC27 > 3-MeC27 (n-heptacosane > 13-methytheptacosane > 3-methytheptacosane)의 순이었고 C29와 C*의 함량은 적 었다.
전체 탄화수소의 종류와 함량에 있어서 하늘소류는 본 실험을 통해서 종 특이적인 종간 차이를 확인하였다 3종의 하늘소 - 북방수염하늘소 솔수염하늘소 털두꺼비하늘소 - 의 수컷과 암컷 성충의 표피추출물질을 3와 GC-MS를 이용하여 분석하여 표피탄화수소의 조성과 함량의 차이를 비교하였고 11-C23부터 DiMe-C33까지 총 35개의 물질을 분석하였다 (Table 1). 그 결과, 표피탄화수소의 사슬은 북방수염 하늘소에서 C23-35, 솔수염 하늘소는 C25-꼬로 구성 되고 속이 다른 털두꺼비하늘소는 C2329의 탄화수소사슬로 구성되어 있음을 확인하였다. 털두꺼비하늘소는 C3。이후로는검줄되지 Monochamus 속 2종의 표피 탄화수소와는 조 성상 차이를 보였다.
종내 암수 간 약간의 차이는 있었지만 북방수염하늘소의 표피는 C25 > C29 > C27 (w-pentacosane > n-nonacosane > n-heptacosane) C29 (n-nonacosene> H-pentacosane > w-nonacosane), 털두꺼비하늘소는 C27 > 13-MeC27 > 3-MeC27 (n-heptacosane > 13-methytheptacosane > 3-methytheptacosane)의 순이었고 C29와 C*의 함량은 적 었다. 다시 한번, 북방수염하늘소와 솔수염하늘소의 표피 구성성분은 비슷하게 나타났으며, 털두꺼비하늘소는 그 조성과 함량에 있어서 많은 차이를 보였다(Tables 1 and 2).
그 결과, 표피탄화수소의 사슬은 북방수염 하늘소에서 C23-35, 솔수염 하늘소는 C25-꼬로 구성 되고 속이 다른 털두꺼비하늘소는 C2329의 탄화수소사슬로 구성되어 있음을 확인하였다. 털두꺼비하늘소는 C3。이후로는검줄되지 Monochamus 속 2종의 표피 탄화수소와는 조 성상 차이를 보였다. 같은 속에 해당하는 북방수염하늘소와 솔수염하늘소 간에도 적지만 차이를 보였다 (Fig.
표피탄화수소 개수에 있어서도 북방수염하늘소의 수컷과 암컷이 각각 22, 23개, 솔수염하늘소는 18, 19개, 털두꺼비하늘소는 12, 14개로 그 조성에 큰 차이를 보였다 (Fig. 1, Table 2). 3종 하늘소간 표피탄화수소의 조성의 차이를 살펴보면 C25, C27, C29와 methyl-alkane 이나 methyl-alkene 성분의 탄화수소가 주로 공통적으로 존재하며 그 함량이 높았지만 (Peak No.
후속연구
: 2, 12B, 15, 20B), 그 조성이 다른 것을 확인하였다 (Table 2). 이들 조성은 3종간에 공통적으로 존재하는 주요조성은 아니지만 종 특이적으로 존재하는 조성으로 3종간 차이를 구분할 수 있으며 화학적 분류로 적용이 가능할 것으로 기대된다. 하지만 각 탄화수소별로 구체적으로 어떠한 역할을 수행하고 생태적인 차이나 병 매개능력과의 차이는 연구되지 않아 현 상태로서는 정확히 알 수 없다 다만 표피탄화수소 전체추출물이 솔수염하늘소나 북방수염하늘소에서 교미과 정에서 성페로몬의 역할은 보고된 바 있다.
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