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초음파 처리에 따른 파밤나방(Spodoptera exigua)의 발육 및 교미행동 교란 분석
Analysis of Physiological Alterations in Development and Mating Behavior by Ultrasound Treatment in the Beet Armyworm, Spodoptera exigua 원문보기

한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, v.51 no.3, 2012년, pp.223 - 230  

김용균 (안동대학교 자연과학대학 생명자원과학과) ,  손예림 (안동대학교 자연과학대학 생명자원과학과) ,  박복리 (안동대학교 자연과학대학 생명자원과학과)

초록
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일부 고주파 음파 처리가 파밤나방(Spodoptera exigua)의 생리변화를 유발시킨다. 이 연구는 초음파(${\geq}$ 20 kHz) 처리가 파밤나방 유충 섭식, 용 발육 및 성충 교미행동에 미치는 영향을 분석하였다. 초음파 처리는 5령충의 섭식 활동을 억제시켰다. 특별히 30 kHz 또는 45 kHz 초음파 처리를 받은 유충은 50% 이상의 섭식활동이 감소하였다. 이러한 초음파 처리를 받은 유충은 혈장의 주요 영양물질 함량이 변동되었다. 혈장 단백질은 처리 초음파의 주파수 증가에 따라 감소하였다. 그러나 혈당은 처리 초음파의 주파수 증가에 따라 증가하였다. 지질 함량은 30 kHz 처리까지는 증가하다가 이후 감소하였다. 파밤나방 5령의 혈구, 지방체 및 표피세포의 세 조직은 스트레스 관련 유전자들인 세 종류의 열충격단백질과 apolipophorin III를 발현시켰다. 그러나 초음파를 처리할 경우 일부 스트레스 관련 유전자들의 발현을 크게 억제시켰다. 초음파 처리는 또한 용발육을 억제시켜, 용기간을 연장시키고 성충으로 우화를 현격하게 낮추었다. 끝으로 초음파 처리는 성충의 교미행동을 억제시켜 암컷의 산란력을 뚜렷하게 낮추었다. 이러한 결과는 초음파가 파밤나방의 생리적 스트레스로 작용하고 있다는 것을 제시하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Some high frequency sounds alter physiological processes of the beet armyworm, Spodoptera exigua. This study investigated the effect of ultrasound (${\geq}$ 20 kHz) on larval feeding, pupal development, and adult mating behavior of S. exigua. Ultrasound suppressed feeding behavior of fift...

주제어

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문제 정의

  • 이후 성충의 교미행동에 미치는 초음파의 영향을 분석하였다. 또한 본 연구는 초음파가 생체내 생화학적 변화를 유발하는 지를 밝히고자 혈장 영양물질의 변동을 조사하고 스트레스 관련 유전자 발현을 분석하였다. 본 연구 결과는 초음파가 파밤나방의 생리적 및 생화학적 변화를 야기시키는 스트레스 자극원으로 작용한다는 것을 보여주었다.
  • 분석된 이들 곤충에서 고주파(특히, 5,000 Hz)는 발육 생리, 섭식 행동 및 산란 생리과정에 저해를 주었다. 본 연구는 초음파(≧ 20 kHz)가 파밤나방의 생리적 교란에 미치는 영향을 분석하였다.
  • 본 연구는 초음파가 파밤나방으로 하여금 생리적 스트레스 음파로 작용할 수 있다는 것을 유충 섭식 저하, 용발육 지연 및 성충 교미행동 저하 및 체내 영양물질 변화로 보여 주었다. 그러나 초음파를 감지하여 이러한 생리 및 생화학적 변화를 유도하는 경로에 대해서는 추후 연구에서 이뤄져야 한다.
  • , 2011). 본 연구에서는 파밤나방에서 밝혀진 3 가지 hsp 유전자들을 대상으로 초음파 처리에 따른 발현을 분석하였다. 모든 열충격단백질의 유전자 발현이 초음파 처리에 따라 억제되는 것을 세 조직에서 관찰하였다.
  • 이러한 기존 연구를 바탕으로 본 연구는 초음파가 밤나방의 일종인 파밤나방에게 주는 생리적 교란 현상을 분석하였다. 먼저 유충과 용의 발육에 미치는 초음파의 영향을 분석하였다.
  • 초음파의 세기에 따라 밤나방의 회피행동은 차이를 보여 높은 자극에는 땅에 떨어지는 행동을 보이는 반면 낮은 자극에 대해서는 음파 근원지로부터 멀어지는 비행행동을 보이게 되며, 이때 가장 감각이 높은 주파수는 20-30 kHz로 보고되었다(Miller and Surlykke, 2001). 이러한 회피반응은 야외 조건과 유사한 연구가 수반되어야 하나 본 연구는 초음파가 성충의 정상적 교미행동에 저해를 주어 교미율을 낮추었다는 가능성을 제시한다. 그러나 용의 경우 어떻게 초음파를 감지하였는 지에 대해서 궁금하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
몸의 상호 부위가 줄과 마찰편의 구조를 지닐 때 이 두 부위를 비비면서 발생되는 소리는 무엇인가? 충돌음은 여치류(Meconema thalassinum)가 풀잎 위에 앉아서 뒷다리로 잎 표면을 일정한 속도로 두드리면서 나오는 낮은 주파수의 소리 형태가 주변의 같은 종에게 통신 신호로 이용되는 경우이다(Sismondo, 1980). 반면에 몸의 상호 부위가 줄과 마찰편의 구조를 지닐 때 이 두 부위를 비비면서 발생되는 소리는 마찰음이 되며, 메뚜기와 귀뚜라미 등 많은 종류의 곤충이 이러한 소리로 교신하게 된다(Haskell, 1957; Stephen and Hartley, 1995). 진동음은 얇은 진동막을 활처럼 진동시키며 발생되는 소리로 교신하는 매미류에서 찾아 볼 수 있다(Young and Bennet-Clark, 1995).
급성 스트레스 음파는 쥐에게 어떤 영향을 미치나? 스트레스 음파에 대한 연구는 척추동물을 중심으로 연구되 었다. 쥐의 경우 급성 스트레스 음파에 대해서 스트레스성 무통 각증(antinociception)을 유발하는 반면, 장시간 스트레스 음파 노출에 대해서는 반대로 섬유성근통증(fibromyalgin) 또는 류마티스 관절염을 유발하여 스트레스 음파가 신경계와 면역계에 해로운 영향을 줄 수 있다고 밝혔다(Khasar et al., 2005).
곤충이 짝을 찾는 통신수단인 소리는 어떻게 나눠지나? 일부 곤충은 짝을 찾는 통신수단으로 소리를 이용하고 있다. 이러한 소리는 비교적 낮은 주파수를 이용하는 충돌음과 비교적 높은 주파수를 갖는 마찰음과 진동음으로 나눌 수 있다. 충돌음은 여치류(Meconema thalassinum)가 풀잎 위에 앉아서 뒷다리로 잎 표면을 일정한 속도로 두드리면서 나오는 낮은 주파수의 소리 형태가 주변의 같은 종에게 통신 신호로 이용되는 경우이다(Sismondo, 1980).
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