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문제 정의
- 그러나 국내에서는 저장해충의 종류와 발생생태에 관한보고는 많이 있으나 식물 정유를 이용한 저곡해충의 방제에 관한 논문은 그리 많이 보고되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 식물정유 8종에 대한 어리쌀바구미 성충에 훈증독성과 기피효과를 정리하여 저곡해충 방제 연구의 기초자료로 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
- arm 말단부 한쪽은 처리구로 식물정유 1, 10 ㎕로 각각 처리한 filter paper를 놓았고, 반대편은 무처리한 filter paper를 놓았다. Stem 말단부에 어리쌀바구미 성충 40마리씩을 접종하여, 5분 내에 각각의 arm의 말단부로 이동한 성충을 계수하여 기피율을 조사하였다. 또한, 각각의 오일의 기피지속효과를 알아보기 위하여 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간별로 각각 어리쌀바구미를 위와 같은 방법으로 접종하여 시간경 과에 따른 오일의 기피효과를 5반복으로 조사하였다.
- Stem 말단부에 어리쌀바구미 성충 40마리씩을 접종하여, 5분 내에 각각의 arm의 말단부로 이동한 성충을 계수하여 기피율을 조사하였다. 또한, 각각의 오일의 기피지속효과를 알아보기 위하여 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간별로 각각 어리쌀바구미를 위와 같은 방법으로 접종하여 시간경 과에 따른 오일의 기피효과를 5반복으로 조사하였다. 결과 분석은 binomial sign test(Zar, 1996)를 이용하였다.
- 어리쌀바구미 성충에 대한 오일의 기피효과는 Y-tube olfactometer(ID 1.5 cm, arm 12 cm, stem 15 cm)를 이용하여 검정하였다. Y-tube olfactometer의 내부는 진공펌프(THOMAS MEDI PUMP®)로 Y-tube 내부로 흐르는 공기의 유속을 100 ml/min으로 설정하였으며, 각 arm을 통해 들어오는 공기는 activated charcoal, silica gel blue로 여과하여 신선한 공기가흐르도록 유지하였다.
- 어리쌀바구미 성충에 대한 오일의 훈증독성은 400 ml 플라스틱 용기(7.2 × 7.2 × 10.0 cm)안에 쌀을 각각 100 g씩 넣고 어리쌀바구미 성충 30마리씩 접종하였다.
- 접종 후 플라스틱 용기 윗부분을 거즈로 덮어 고정한 다음에 직경 5.5 cm의 filter paper 에 각각의 오일을 0, 1, 5, 10 ㎕씩 적정 농도로 처리하였으며, 오일이 휘발되는 것을 방지하기 위해 400 ml 플라스틱 용기(7.2 × 7.2 ×10.0 cm)로 덮고 파라필름으로 틈을 밀봉하였다.
- 0 cm)로 덮고 파라필름으로 틈을 밀봉하였다. 처리 24 시간 후 훈증독성을 확인한 후 LD50값을 구하였으며, 훈증시험은 암조건 하에서 5반복으로 수행하였다. 결과 분석은 Tukey’s studentized range test(SAS Institute, 2008)를 이용하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 식물정유들은 6개의 과로 이루어져 있으며(Table 1), 오일 중 pennyroyal과 cypress 2종은 Berje Inc에서, lavender 외 5종은 (주)royal nature에서 구입하여 시험에 사용하였다.
- 실험곤충인 어리쌀바구미는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 분양받아 국립농업과학원 작물보호과 곤충사육실(25±1℃, 60±5% RH, 16L:8D)에서 쌀을 먹이로 공급하였으며, 플라스틱 사육용기(직경 15 × 7 cm)에서 누대 사육하면서 우화하는 성충을 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 결과 분석은 Tukey’s studentized range test(SAS Institute, 2008)를 이용하였다.
- 또한, 각각의 오일의 기피지속효과를 알아보기 위하여 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간별로 각각 어리쌀바구미를 위와 같은 방법으로 접종하여 시간경 과에 따른 오일의 기피효과를 5반복으로 조사하였다. 결과 분석은 binomial sign test(Zar, 1996)를 이용하였다.
성능/효과
- 8종의 오일에 대한 살충활성은 오일에 따라 확연한 차이를 보였다(Table 2). 10 ㎕/L air의 약량에서 pennyroyal oil의 살충률은 97%로 가장 높게 나타났으며, 다음으로 tea tree oil이 63%로 효과가 높게 나타났다. 그 외 오일들은 효과가 40% 미만의 살충률을 나타내어 살충활성이 저조함을 알 수 있었다.
- 어리쌀바구미 성충에 대한 훈증독성효과는 400 ml 플라스틱용기를 이용하여 실내에서 수행하였다. 8종의 오일에 대한 살충활성은 오일에 따라 확연한 차이를 보였다(Table 2). 10 ㎕/L air의 약량에서 pennyroyal oil의 살충률은 97%로 가장 높게 나타났으며, 다음으로 tea tree oil이 63%로 효과가 높게 나타났다.
- 8종의 오일을 이용하여 어리쌀바구미 성충에 대한 Y-tube olfactometer에서 수행한 후각반응은 cedarwood, cinnamon, cypress, patchouli, pennyroyal, tea tree oil이 10 ㎕의 약량에서 각각 80.0, 83.3, 81.1, 71.0, 97.1, 87.1%로 기피반응을 보였다 (Table 5). 기피반응에 유의성을 보인 오일을 중심으로 농도를 낮추어 1 ㎕를 처리했을 때에도 기피효과가 나타났으나, tea tree oil에서는 기피반응에 대한 유의성이 없었다.
- 80 ㎕/L으로 나타났다(Table 3). pennyroyal oil은 5 ㎕/L air의 농도에서도 87%의 높은 살충활성을 보인 반면, tea tree oil에서는 살충 활성이 급격히 떨어짐을 알 수 있었다. 또한, 활성이 높은 두 오일에 대한 살충속도를 비교를 해본 결과, pennyroyal oil과 tea tree oil이 각각 3.
- 1). pennyroyal oil은 다른 오일에 비해 시간 경과에 따라 기피효과가 완만하게 감소하는 것을 알수 있었으며, 농도별에 따른 기피지속효과에서 기울기가 비슷하게 나타나 약량에 따른 감소비율이 비슷하게 진행되는 것을알 수 있었다. Cedarwood oil은 처리 10분까지는 기피효과가지속되다가 그 후 기피효과가 급격히 떨어지는 경향을 보였다.
- 각각의 오일의 기피지속효과를 알아보기 위하여 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간별로 어리쌀바구미에 대하여 Y-tube olfactometer를 이용하여 시간경과에 따른 오일의 기피효과를 조사한 결과, 6 종의 오일 모두 시간이 경과함에 따라 기피율이 감소하는 경향을 보였다(Fig. 1).
- 또한, 활성이 높은 두 오일에 대한 살충속도를 비교를 해본 결과, pennyroyal oil과 tea tree oil이 각각 3.87, 4.09 hour의 LT50 값을 나타내어 빠른 살충속도를 보였다(Table 4).
- (2003)은 Pulegone을 포함하는 monoterpenoid들은 전형적인 휘발성 물질로 곤충 체내로 급속하게 침투 할 수 있으며 그것들의 생리적인 기능을 방해하지만 정확한 작용 기작은 아직 알려져 있지 않다고 하였다. 본 실험결과에서 보듯이 어리쌀바구미에 대해 높은 훈증독성을 나타낸 pennyroyal oil은 그 안에 함유되어 있는 성분인 pulegone이 어리쌀바구미 성충에 대해 상당한 영향을 준 것으로 생각된다.
- , 1982). 본 실험에서 기피유발 물질인 식물정유의 함유량이 증가할수록 기피효과도 대체적으로 증가함을 나타냈다. Cedarwood, Cinnamon, Cypress, Patchouli, pennyroyal, tea tree oil 모두 70%이상의 기피효과를 나타내어 기피제로서의 가능성이 있다고 생각된다.
- 이러한 결과로 볼 때, 살충활성이 높은 pennyroyal과 tea tree oil은 10 ㎕/L air의 농도에서는 살충속도는 비슷하게 진행하였으나, 시간이 경과함에 따라 살충효력에 차이가 남을 알 수 있었다.
- 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 사용된 식물오일들 중에서 pennyroyal, tea tree oil이 우수한 살충활성을, cedarwood, cinnamon, cypress, patchouli, pennyroyal, tea tree oil에서 기피 효과의 잠재 활성을 갖는 것으로 탐색되었다. 향후 식물정유를 이용하여 기존의 화학 살충제에 대한 저곡 해충 훈증제를 대체하는 물질을 개발할 가능성이 충분하다고 판단된다.
- 그 외 오일들은 효과가 40% 미만의 살충률을 나타내어 살충활성이 저조함을 알 수 있었다. 효과가 좋았던 위 두 오일을 가지고 약량을 낮추어서 농도 별 시험을 해 본 결과 pennyroyal oil의 LD50값은 1.79 ㎕/L, tea tree oil의 LD50값은 8.80 ㎕/L으로 나타났다(Table 3). pennyroyal oil은 5 ㎕/L air의 농도에서도 87%의 높은 살충활성을 보인 반면, tea tree oil에서는 살충 활성이 급격히 떨어짐을 알 수 있었다.
후속연구
- 본 실험에서 높은 훈증독성을 나타내었던 oil들은 공기가 통하는 Y-tube olfactometer를 이용하여 실험한 기피효과에서는 처리후 10분까지는 지속되다가 그 후 시간이 경과됨에 따라 기피효 과가 감소하는 경향을 보였는데, 이러한 결과는 식물정유와 식물유래 화합물들의 운반작용이 대부분 증기상으로 활동하기 때문에 곤충의 호흡기관을 통해 체내로 침투하여 독성을 일으키는 것으로 생각되며 앞으로 보다 면밀한 실험을 통해 식물정유와 식물유래 화합물의 운반작용과 곤충에 대한 침투기작에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다. 기피효과가 높은 식물정유들에 함유된 휘발성 물질의 기피지속시간을 오랫동안 유지하기 위한 노력이 필요할 것이며, 더 적은 함유량으로 우수한 기피 지속 효과를 나타낼 수 있는 전착제, 코팅 등 제형의 개발이나 기피효과를 얻기 위해 다른 성분의 혼합 및 협력제 등의 혼합에 대한 상승효과의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- (1989)은 5종의 저장물해충의 성충에 대해 Acorus calamus oil의 독성 효과를 연구하였는데, 팥바구미, 그라나리아바구미(Sitophilus granarius), 쌀바구미, 거짓쌀도둑 거저리, 가루개나무좀(Rhizopertha dominica)의 순서로 모든 약량과 노출 시간에서 감수성이 감소함을 보고하였다. 본 실험에서 높은 훈증독성을 나타내었던 oil들은 공기가 통하는 Y-tube olfactometer를 이용하여 실험한 기피효과에서는 처리후 10분까지는 지속되다가 그 후 시간이 경과됨에 따라 기피효 과가 감소하는 경향을 보였는데, 이러한 결과는 식물정유와 식물유래 화합물들의 운반작용이 대부분 증기상으로 활동하기 때문에 곤충의 호흡기관을 통해 체내로 침투하여 독성을 일으키는 것으로 생각되며 앞으로 보다 면밀한 실험을 통해 식물정유와 식물유래 화합물의 운반작용과 곤충에 대한 침투기작에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다. 기피효과가 높은 식물정유들에 함유된 휘발성 물질의 기피지속시간을 오랫동안 유지하기 위한 노력이 필요할 것이며, 더 적은 함유량으로 우수한 기피 지속 효과를 나타낼 수 있는 전착제, 코팅 등 제형의 개발이나 기피효과를 얻기 위해 다른 성분의 혼합 및 협력제 등의 혼합에 대한 상승효과의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 사용된 식물오일들 중에서 pennyroyal, tea tree oil이 우수한 살충활성을, cedarwood, cinnamon, cypress, patchouli, pennyroyal, tea tree oil에서 기피 효과의 잠재 활성을 갖는 것으로 탐색되었다. 향후 식물정유를 이용하여 기존의 화학 살충제에 대한 저곡 해충 훈증제를 대체하는 물질을 개발할 가능성이 충분하다고 판단된다.
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