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흰등멸구 [Sogatella furcifera (Horvath)] 온도 발육 모델

Temperature-dependent Development Model of White Backed Planthopper (WBPH), Sogatella furcifera (Horvath) (Homoptera: Delphacidae)

한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, v.52 no.2, 2013년, pp.133 - 140  

박창규 (국립농업과학원 농산물안전성부 작물보호과) ,  박홍현 (국립농업과학원 농산물안전성부 작물보호과) ,  김광호 (국립농업과학원 농산물안전성부 작물보호과) ,  이상계 (국립농업과학원 농산물안전성부 작물보호과)

초록
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흰등멸구, Sogatella furcifera (Horvath), 의 온도에 따른 알 및 약충 발육 기간을 $12.5{\sim}5{\pm}1^{\circ}C$범위에서 $2.5^{\circ}C$ 간격으로 10개 항온, 14:10(L:D) h 광, 상대습도 20~30% 조건에서 조사하였다. 알은 $12.5^{\circ}C$를 제외한 모든 온도 조건에서 1령으로 성공적으로 발육하였으며, $1.5^{\circ}C$에서 22.5일로 가장 길었고, $32.5^{\circ}C$에서 5.5일로 가장 짧았다. 약충은 $15{\sim}32.5^{\circ}C$ 온도범위에서 성충까지 발육 가능하였으며, 약충 전체 발육기간은 $15^{\circ}C$에서 51.9일로 가장 길었으며 온도가 증가함에 따라 짧아져 $32.5^{\circ}C$에서 9.0일로 가장 짧았다. 온도와 발육률과의 관계를 설명하기 위해 선형 및 7개의 비선형(Analytis, Briere 1, 2, Lactin 2, Logan 6, Performance, Modified Sharpe and DeMichele) 모델을 사용하여 분석하였다. 선형 모델을 이용하여 추정한 알과 약충 전기간 발육을 위한 발육영점온도는 각각 $10.2^{\circ}C$$12.3^{\circ}C$였으며 발육에 필요한 유효적산온도는 각각 122.0, 156.3 DD였다. 7가지 비선형 모델 중 Briere 1 모델이 모든 발육단계에서 온도와 발육률과의 관계를 가장 잘 설명하였다($r^2$= 0.88~0.99). 알 및 유충의 발육단계별 발육완료 분포는 사용된 3가지 비선형(2-parameter, 3-parameter Weibull, Logistic) 모델 모두 2령과 5령을 제외한 발육단계에서는 비교적 높은 $r^2$(0.91~0.96) 값을 보여 양호한 모형 적합성을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The developmental times of the immature stages of Sogatella furcifera (Horvath) were investigated at ten constant temperatures (12.5, 15, 17.5, 20, 22.5, 25, 27.5, 30, 32.5, $35{\pm}1^{\circ}C$), 20~30% RH, and a photoperiod of 14:10 (L:D) h. Eggs were successfully developed on each teste...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 과거에 많은 연구자들이 발육임계 하한과 상한 부근에서 해충의 발육속도와 온도와의 관계를 비선형적으로 설명하려는 많은 노력들을 하였으며, 본 연구에서도 발육 임계 상한 온도 부근에서 발육률의 세밀한 해석을 위해 기본적인 7개의 비선형 모델들 각각의 매개변수들을 추정, 제공하고자 하였다(Table 3). 발육률을 기반으로 하는 개체군 밀도 변동 예측 프로그램을 만들 때 목적에 따라 모델이 복잡하나 정확성이 높은 발육률 모델을 사용하거나 정확성은 다소 떨어지더라도 계산이 간단한 모형을 사용하는 등 개발자와 의도, 개발환경 및 사용자의 필요에 따라 다양한 발육률 함수를 사용할 수 있을 것이다.
  • 흰등멸구를 대상으로 온도에 따른 발육 연구들이 일부 수행되었으며 발육영점온도 등도 보고되어 있으나(Suenaga, 1963; Hirao, 1972; Noda, 1989; Uhm, 1991), 수학적 모델을 이용하여 발육률을 분석하고 개체군 밀도 변동 모델 개발에 적용시킬 다양한 정보들을 제공한 연구 자료는 없었다. 따라서 본 연구는 다양한 항온 조건에서 흰등멸구의 온도에 따른 발육 특성을 조사하고, 여러 가지 선형, 비선형 온도 의존적 발육 모델들의 매개변수들을 제공하여 다양한 발육 예측 수단 개발을 위한 기본 자료를 제공하고자 하였다. 또한 동일 연령집단 기반의 개체군 밀도 변동 모델 개발에 필수적인 몇 개의 온도 독립적인 발육완료 함수의 매개변수들을 제공하여 동일연령집단을 기반으로 하는 보다 정밀한 개체군 밀도 변동 모델 개발에 필요한 기초자료를 제공하고자 수행하였으며 이에 그 결과를 보고하고자 한다.
  • 따라서 본 연구는 다양한 항온 조건에서 흰등멸구의 온도에 따른 발육 특성을 조사하고, 여러 가지 선형, 비선형 온도 의존적 발육 모델들의 매개변수들을 제공하여 다양한 발육 예측 수단 개발을 위한 기본 자료를 제공하고자 하였다. 또한 동일 연령집단 기반의 개체군 밀도 변동 모델 개발에 필수적인 몇 개의 온도 독립적인 발육완료 함수의 매개변수들을 제공하여 동일연령집단을 기반으로 하는 보다 정밀한 개체군 밀도 변동 모델 개발에 필요한 기초자료를 제공하고자 수행하였으며 이에 그 결과를 보고하고자 한다.

가설 설정

  • a) Total means total nymphal stage.
  • a) Total represents developmental time (day) of total nymphal stage.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
흰등멸구란 무엇인가? 우리나라에서 흰등멸구 [Sogatella furcifera (Horvath)]는 매년 해외로부터 비래, 정착한 후 2∼3세대를 경과하며 벼의 생육 및 품질 저하에 영향을 미치는 벼의 중요 해충 중 하나이다(Uhm, 1991). 흰등멸구는 국내에서 월동이 불가능하며 매년 6월부터 7월 사이 저기압 통과시 해외로부터 비래하는 것으로 알려져 있으며(Kisimoto, 1971; Seino et al.
25℃에서 흰등멸구 알 발육기간은 몇 일인가? 5일로 가장 짧았다(Table 1). 25℃에서 알의 발육기간은 7.4일로 일본학자들이 보고한 6.1, 6.
우리나라에서 흰등멸구가 비래하는 시기는? 우리나라에서 흰등멸구 [Sogatella furcifera (Horvath)]는 매년 해외로부터 비래, 정착한 후 2∼3세대를 경과하며 벼의 생육 및 품질 저하에 영향을 미치는 벼의 중요 해충 중 하나이다(Uhm, 1991). 흰등멸구는 국내에서 월동이 불가능하며 매년 6월부터 7월 사이 저기압 통과시 해외로부터 비래하는 것으로 알려져 있으며(Kisimoto, 1971; Seino et al., 1987; Uhm, 1991), 비래 근원지에 장시형 성충의 밀도가 형성되어 있고 기상 조건만 충족된다면 연중 언제나 비래하여 올 수 있다(Wada et al.
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참고문헌 (23)

  1. Analytis, S., 1981. Relationship between temperature and development times in phytopathogenic fungus and in plant pests: a mathematical model. Agric. Res. (Athens). 5, 133-159. 

  2. Briere, J.F., Pracros, P., Le Roux, A.Y., Pierre, J.S., 1999. A novel rate model of temperature-dependent development for arthropods. Environ. Entomol. 28, 22-29. 

  3. Campbell, A., Frazer, B.D., Gilbert, N., Gutierrez, A.P., Markauer, M., 1974. Temperature requirements of some aphids and their parasites. J. Appl. Ecol. 11, 431-438. 

  4. Curry, G.L., Feldman, R.M., Smith, K.C., 1978a. A stochasitc model of a temperature-dependent population. J. Theor. Pop. Biol. 13, 197-213. 

  5. Curry, G.L., Feldman, R.M., Sharpe, P.J.H., 1978b. Foundation of stochastic development. J. Theor. Biol. 74, 397-410. 

  6. Hirao, J., 1972. Bionomics of two injurious planthoppers in a paddy field and suitable timing of insecticide application. Bull. Chugoku Natl. Agr. Exp. Stn. Series E. 7, 19-49. 

  7. Huey, R.B., Stevenson, R.D., 1979. Integrating thermal physiology and ecology of ectotherms: a discussion of approaches. Am. Zool. 19, 357-366. 

  8. Kisimoto, R., 1971. Long distance migration of planthoppers, Sogatella furcifera and Nilaparvata lugens. Symp. Rice Insects Trop. Agri. Ser. 5, 201-216. 

  9. Lactin, D.J., Holliday, N.J., Johnson, D.L., Craigen, R., 1995. Improved rate model of temperature-dependent development by arthropods. Environ. Entomol. 24, 68-75. 

  10. Logan, J.A., Wolkind, D.J., Hoyt, S.C., Tanigoshi, L.K.,. 1976. An analytical model for description of temperature dependent rate phenomena in arthropods. Environ. Entomol. 5, 1133-1140. 

  11. Mochida, O., Perfect, T.J., Dyck, V.A., Mahar, M.M., 1982. The whitebacked planthoper Sogatella frucifera (Horvath) (Hom. Delphacidae), its pest status and ecology. Paper presented at the International Rice Research Conference, 8-22. Apr., Los Banos, Philippines. 71pp. 

  12. Neter, J., Wasserman, W., 1974. Applied linear statistical models. Richard D. Irwin, Inc. Homewood, Illinois. 

  13. Noda, H., 1989. Developmental zero and total effective temperature of three rice planthoppers (Homoptera: Delphacidae). Jpn. J. Appl. Entomol. Zool. 33, 263-266. 

  14. Schoolfield, R.M., Sharpe, P.J.H., Magnuson, C.E., 1981. Nonlinear regression of biological temperature-dependent rate models based on absolute reaction-rate theory. J. Theor. Biol. 88, 719-731. 

  15. Seino, H., Shiotsuki, Y., Oya, S., Hirai, Y., 1987. Prediction of long distance migration of rice planthoppers to northern Kyushu considering low-level jet stream. J. Agric. Meteorol. 43, 203-208. 

  16. Sharpe, P.J.H., DeMichele, D.W., 1977. Reaction kinetics of poikilotherm development. J. Theor. Biol. 64, 649-670. 

  17. Shi, P., Ge, F., 2010. A comparison of different thermal performance functions describing temperature-dependent development rates. J. Therm. Biol. 35, 225-231. 

  18. Sharpe, P.J.H., Curry, G.L., DeMichele, D.W., Cole, C.L., 1977. Distribution model of organisms development times. J. Theor. Biol. 66, 21-38. 

  19. Suenaga, H., 1963. Analytical studies on the ecology of two species of planthoppers, the whiteback planthopper (Sogatella furcifera Horvath) and the brown planthopper (Nilaparvata lugens Stal), with special reference to their outbreaks. Bull. Kyushu Agric. Expt. Stn. 8, 1-152. 

  20. SYSTAT software inc. 2002. TableCurve 2D Automated curve fitting analysis: version 5.01. Systat software. inc. San Jose, CA. 

  21. Uhm, K.B., 1991. Characteristics of phenology of and damage by the whitebacked planthopper (Sogatella furcifera Horvath) and the brown planthopper (Nilaparvata lugens Stal) in Korea. Doctoral Dissertation, Seoul National Universtiy, Korea. 

  22. Wada, T., Seino, H., Ogawa, Y., Nakasuga, T., 1987. Evidence of autumn overseas migration in the rice planthoppers, Nilaparvata lugens and Sogatella furcifera analysis of light trap catches and associated weather patterns. Ecol. Entomol. 12, 321-330. 

  23. Wagner, T.L., Wu, H., Sharpe, P.J.H., Coulson, R.N., 1984. Modeling distribution of insect development time: a literature review an application of Weibull function. Ann. Entomol. Soc. Am. 77, 475-487. 

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