[논문]고랭지 감자밭의 진딧물 월동기주 및 감자잎말림바이러스(PLRV) 보독진딧물의 시기별 변동

권민; 김주일; 김창석; 이영규

doi:10.5656/ksae.2018.11.0.052

고랭지 감자밭의 진딧물 월동기주 및 감자잎말림바이러스(PLRV) 보독진딧물의 시기별 변동
Aphid Over-wintering Host Plants and Seasonal Transmission Rates of Potato Leafroll Virus by Aphids in the Highland Fields of Korea 원문보기

한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, v.57 no.4, 2018년, pp.415 - 423

권민 (농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소) , 김주일 (농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소) , 김창석 (농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소) , 이영규 (농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소)

초록
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진딧물은 감자에 다양한 바이러스병을 옮기는 대표적인 매개충이다. 따라서 감자밭으로 날아오는 진딧물을 방제하는 것은 매우 중요하다. 비래진딧물의 종류, 비래시기와 비래량, 바이러스 보독률 및 진딧물의 겨울철 월동기주를 구명하기 위하여 강원도 고랭지의 씨감자 생산지역 3곳을 중심으로 진딧물 비래양상을 조사하였고, 비래초기부터 6월 하순까지 날아오는 진딧물의 잎말림바이러스(PLRV) 보독 여부를 조사하였다. 또한 진딧물의 이동방향을 따라 57종의 수목류 가지와 수피를 채집하여 월동중인 진딧물 알의 존재 여부를 조사하였다. 강릉 왕산 지역과 홍천 내면 지역의 여름기주 비래최성기는 모두 6월 중순이었고 평창 횡계 지역은 5월 하순으로 나타났다. 겨울기주로 날아가는 비래최성기는 3개 지역 모두 10월 상순이었다. 비래진딧물의 2.8%가 PLRV를 갖고 있었으며, 진딧물 종류별 보독률은 복숭아혹진딧물 15.4%, 감자수염진딧물 9.1%였다. 시기별로는 5월 하순부터 PLRV 보독 진딧물이 비래하였고 6월 중순에 비래한 진딧물의 바이러스 보독률이 10.4%로 가장 높게 나타났다. 고로쇠나무(Acer pictum subsp. mono (Maxim.)), 당단풍나무(Acer pseudosieboldianum (Pax)) 등 17종의 수목류에서 진딧물알이 월동하였다. 월동 진딧물은 복숭아혹진딧물(Myzus persicae), 홉사마귀진딧물(Phorodon humuli) 등 14종으로 동정되었다. 특히 자작나무진딧물(Betula platyphylla var. japonica), 단풍알락진딧물(Yamatocallis hirayamae) 등은 아직까지 감자에서 바이러스를 옮기는지 여부는 알려진 바 없지만, 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 기주식물에서 월동하기 때문에 앞으로 바이러스 매개 능력에 대한 연구가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Aphid is a typical vector that transfers various kinds of viruses to potatoes. Therefore, it is very important to control aphids moving into potato fields. We investigated the seasonal movement pattern of aphids and its virus transmission rates mainly in the three seed potato production regions at highland in Gangwon-do, Korea. In addition, we identified the aphid species with over-wintering eggs collected from barks or twigs of total 57 tree species around potato fields in winter season. The peak time of summer and winter migration of aphid was at the mid-June and the early October, respectively. A 2.8% of total aphid trapped in yellow water-pan trap was turned out PLRV-borne, and the virus transmission rate was 15.4% by Myzus persicae and 9.1% by Macrosiphum euphorbiae. PLRV-borne aphids started to flow in from the late May, and virus transmission rate of aphid trapped in mid-June was the highest with 10.4%. Totally 14 species of aphid eggs wintered in the 17 species of trees including Acer pictum subsp. mono and Acer pseudosieboldianum at the 11 sites. In particular, because it is not certain that Betula platyphylla var. japonica and Yamatocallis hirayamae do transmit potato virus, but they over-wintered in host plants distributed over a wide area, further research on transmission ability is necessary.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Collection sites of aphid egg from the bark or twigs of trees growing along main roads in Gangwon-do, 2017. Each site included 1-8 sampling locations that were spaced 1-3 km apart.
표 Table 1. List of 57 plants and 11 sites to collect aphid egg over-wintered in the bark or twigs
표 Table 1. Continued
그림 Fig. 2. Seasonal fluctuation of migratory aphid at three highland regions in Gangwon-do Province. Surveyed aphids using a yellow water-pan trap in 2017.
표 Table 2. Aphid species over-wintered in the host plants growing along main roads near potato fields at several regions in Gangwon-do. Aphid eggs were identified with MtCO1-based molecular identification
그림 Fig. 3. Fluctuation of migratory aphids and virus infection rate at Daegwallyeong highland region during late April to late June in 2018. Aphids trapped were inoculated on the young leaves of P. floridana and PLRV detected by ELISA.
그림 Fig. 4. PLRV transmission rates (%) by aphid species migrated to Daegwallyeong area in 2018.

AI 본문요약
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문제 정의

, 2016). 따라서 씨감자 채종포가 운영되고 있는 강원 3개 시군의 고랭지 포장에 비래하는 진딧물의 발생소장과 진딧물 월동기주를 파악하고 평창 지역 비래진딧물의 바이러스 보독률에 대한 시기별 변동을 확인하고자 본 시험을 수행하였다.
, 1989). 본 조사에서는 바이러스 매개 진딧물의 여름기주 이동시기를 파악하기 위하여 평창, 강릉, 홍천 등 3개 지역을 중심으로 감자밭으로 날아오는 진딧물의 발생소장을 조사하였다. 그 결과 세 지역 모두 여름기주로 날아오는 시기는 5월 상순부터 6월 하순에 집중하였다(Fig.

제안 방법

1). 2017~2018년 동계기간(1~3월)에 수목류 57종의 수피와 가지를 채취하여 실험실에서 실체현미경(LEICADFC-450)으로 진딧물 월동난을 조사하였다(Table 1). 채집한 월동난은 분자동정을 수행하였는데, 채집한 월동난은 분자동정을 수행하였는데, 핀셋을 이용하여 떼어낸 월동난을 PCR 튜브에 넣은 후 mtCO I 영역의 LCO1490과 HCO2198 프라이머 세트를 이용하여 유전자를 증폭하였다(Folmer et al.
감자밭 입구에 철제 황색 수반(30 cm × 50 cm × 10 cm)을 지상 60 cm 높이에 설치한 후 깨끗한 물을 절반정도 채운 후 1주일 간격으로 황색수반에 빠진 진딧물을 그림붓으로 채집하여 75% 에탄올에 보관하였다.
강원 고랭지 씨감자 재배단지에 비래하는 진딧물의 PLRV보독률을 조사하기 위하여 4~6월에 날아오는 진딧물을 황색수반으로 생포한 후 지표식물에 접종하여 육안조사 및 ELISA를 실시하였다. 그 결과 비래진딧물의 2.
강원도 평창군 대관령 지역의 씨감자 채종포를 중심으로 동서방향(강릉, 정선, 삼척, 홍천, 횡성)으로 주요지점을 설정한 후 주요 도로 주변에 있는 수목류를 중심으로 진딧물 월동난을 조사하였다(Fig. 1). 2017~2018년 동계기간(1~3월)에 수목류 57종의 수피와 가지를 채취하여 실험실에서 실체현미경(LEICADFC-450)으로 진딧물 월동난을 조사하였다(Table 1).
강원도 평창군 대관령면 소재 국립식량과학원 고령지농업연구소 시험연구포장에 황색수반을 설치하고 4월 하순부터 6월 하순에 걸쳐 날아오는 진딧물 유시충을 대상으로 Kwon et al. (2002)의 방법으로 감자잎말림바이러스(PLRV) 보독 여부를 조사하였다. 매일 아침 10시와 오후 4시에 황색수반에 빠진 진딧물 중 살아있는 유시충을 채집하여 온실내에서 PLRV 지표 식물의 하나인 땅꽈리(Physalis floridana) 3~5엽기 잎에 접종하였다.
(2002)의 방법으로 감자잎말림바이러스(PLRV) 보독 여부를 조사하였다. 매일 아침 10시와 오후 4시에 황색수반에 빠진 진딧물 중 살아있는 유시충을 채집하여 온실내에서 PLRV 지표 식물의 하나인 땅꽈리(Physalis floridana) 3~5엽기 잎에 접종하였다. 땅꽈리에 접종한 진딧물이 도망가지 못하도록 포트의 상단부 전체를 투명아크릴원통(ø 10 cm)으로 덮었고, 48~72시간 후에 진딧물을 땅꽈리로부터 수거하였다.
여름기주(감자, 배추 등)에서 겨울기주(주로 장미과 수목류)로 이동하여 월동하는 진딧물 종류를 알아보기 위하여 6개 시군의 11개 지역을 중심으로 각각 1~8종의 수목류 가지와 수피를 채취하여 실험실에서 월동중인 진딧물 알을 조사하였다. 그 결과 고로쇠나무(Acer pictum subsp.
증폭한 PCR 산물(약 750 bp)은 정제키트(Qiaquick PCR purification kit, Qiagen, Hilden, Germany)를 사용하여 정제 후 염기서열을 분석하였다(Macrogen, Seoul, Korea). 염기서열 분석 결과는 BLAST N을 이용한 염기서열의 유사도 분석 결과에 따라 종을 동정하였다.
감자밭 입구에 철제 황색 수반(30 cm × 50 cm × 10 cm)을 지상 60 cm 높이에 설치한 후 깨끗한 물을 절반정도 채운 후 1주일 간격으로 황색수반에 빠진 진딧물을 그림붓으로 채집하여 75% 에탄올에 보관하였다. 조사는 월동 진딧물이 감자 등의 여름기주로 날아가는 5월 초순부터 다시 월동기주로 날아가는 11월 중순까지 수행하였으며, 광학현미경하에서 진딧물 종을 분류동정하여 시기별 및 진딧물 종류별 유시충의 비래량을 조사하였다.
PCR 조건은 기존의 진딧물 분자동정에 사용한 조건과 같이 KOD-FX polymerase (TOYOBO, Osaka, Japan)를 이용하여 증폭하였다(Kim and Kwon, 2018). 증폭한 PCR 산물(약 750 bp)은 정제키트(Qiaquick PCR purification kit, Qiagen, Hilden, Germany)를 사용하여 정제 후 염기서열을 분석하였다(Macrogen, Seoul, Korea). 염기서열 분석 결과는 BLAST N을 이용한 염기서열의 유사도 분석 결과에 따라 종을 동정하였다.
땅꽈리에 접종한 진딧물이 도망가지 못하도록 포트의 상단부 전체를 투명아크릴원통(ø 10 cm)으로 덮었고, 48~72시간 후에 진딧물을 땅꽈리로부터 수거하였다. 진딧물 접종 2~3주 후에 땅꽈리에 나타나는 PLRV 증상을 육안으로 1차 조사하였고, 접종 4주 후에 ELISA (Enzyme linked immuno-sorbent assay, Buffers and Anti-PLRV purchased from AGDIA)로 땅 꽈리 잎의 바이러스 감염여부를 최종 확인하였다.
2017~2018년 동계기간(1~3월)에 수목류 57종의 수피와 가지를 채취하여 실험실에서 실체현미경(LEICADFC-450)으로 진딧물 월동난을 조사하였다(Table 1). 채집한 월동난은 분자동정을 수행하였는데, 채집한 월동난은 분자동정을 수행하였는데, 핀셋을 이용하여 떼어낸 월동난을 PCR 튜브에 넣은 후 mtCO I 영역의 LCO1490과 HCO2198 프라이머 세트를 이용하여 유전자를 증폭하였다(Folmer et al., 1994). PCR 조건은 기존의 진딧물 분자동정에 사용한 조건과 같이 KOD-FX polymerase (TOYOBO, Osaka, Japan)를 이용하여 증폭하였다(Kim and Kwon, 2018).

대상 데이터

강원 고랭지에 위치한 3개 지역(평창군 대관령면, 홍천군 내면, 강릉시 왕산면)의 씨감자 채종포로 날아오는 진딧물 비래량은 황색수반을 이용해서 채집하였다. 감자밭 입구에 철제 황색 수반(30 cm × 50 cm × 10 cm)을 지상 60 cm 높이에 설치한 후 깨끗한 물을 절반정도 채운 후 1주일 간격으로 황색수반에 빠진 진딧물을 그림붓으로 채집하여 75% 에탄올에 보관하였다.

성능/효과

감자 바이러스를 매개하는 진딧물의 월동기주를 강원도 6개 시군별로 겨울철 기간 조사한 결과, 해발 780~830미터에 위치한 평창군 대관령면 지역에서 6종의 수목류에서 8종의 진딧물이 알 상태로 월동하였다(Table 2). 복숭아혹진딧물의 경우 아로니아에서 월동하는 것이 처음으로 확인되었는데, 최근 이 작물의 재식면적이 증가하고 있기 때문에 채종포 지역에서는 많은 주의가 요구된다.
강원 고랭지 씨감자 재배단지에 비래하는 진딧물의 PLRV보독률을 조사하기 위하여 4~6월에 날아오는 진딧물을 황색수반으로 생포한 후 지표식물에 접종하여 육안조사 및 ELISA를 실시하였다. 그 결과 비래진딧물의 2.8%가 PLRV를 매개한 것으로 나타났다(Fig. 3). 진딧물 종류별로는 복숭아혹진딧물은 15.
본 조사에서는 바이러스 매개 진딧물의 여름기주 이동시기를 파악하기 위하여 평창, 강릉, 홍천 등 3개 지역을 중심으로 감자밭으로 날아오는 진딧물의 발생소장을 조사하였다. 그 결과 세 지역 모두 여름기주로 날아오는 시기는 5월 상순부터 6월 하순에 집중하였다(Fig. 2). 강원도 평창 대관령지역(해발 800 m)의 경우는 진딧물 비래가 매월 4월말~5월초에 시작된다(Kwon et al.
4%) 가장 높게 나타났다. 또한 6월 중순에 비래한 진딧물 가운데 복숭아혹진딧물 15마리 가운데 7마리가 PLRV 증상을 나타내어 46.7.%의 보독률을 보였고, 미동정 진딧물은 8.3%로 나타났다.
rufiabdominalis)은 PVY 등의 감자 바이러스를 매개하는 것으로 알려졌는데(Salazar, 1996), 이들의 기주식물인 산벚나무가 고지대 야산에서 많이 자라고 있기 때문에 씨감자 채종포를 선정할 경우 격리거리를 반드시 감안해야 안정적 씨감자 생산이 가능할 것으로 판단된다. 또한 복숭아가루진딧물(H. pruni)의 경우 평창군 진부면의 사과나무와 복숭아나무, 횡성군 안흥면의 복숭아나무와 사과나무, 횡성군 둔내면의 벚나무에서 월동하는 것을 확인하였다. 이 진딧물 역시 감자에 PVY를 옮기는 매개진딧물로 알려진 종이다.
다만 딸기진딧물, 배나무동글밑진딧물, 전나무잎말이진딧물 등은 2018년 조사에서는 확인할 수 없었다. 본 조사에서 산벚나무, 자두나무 등에서 월동하는 홉사마귀진딧물(P. humuli)과 아로니아, 산벚나무등에서 월동하는 붉은테두리진딧물(R. rufiabdominalis)은 PVY 등의 감자 바이러스를 매개하는 것으로 알려졌는데(Salazar, 1996), 이들의 기주식물인 산벚나무가 고지대 야산에서 많이 자라고 있기 때문에 씨감자 채종포를 선정할 경우 격리거리를 반드시 감안해야 안정적 씨감자 생산이 가능할 것으로 판단된다. 또한 복숭아가루진딧물(H.
하나의 기주에 두 종의 진딧물 알이 월동하는 경우도 있었다. 산벚나무(Prunus sargentii Rehder)에는 홉사마귀진딧물과 붉은테두리진딧물이, 자두나무(Prunus salicina Lindl.)에는 홉사마귀진딧물과 복숭아가루진딧물이, 아로니아(Aronia melanocarpa(Michx.))에는 복숭아혹진딧물과 붉은테두리진딧물이 같은 나뭇가지에서 월동하는 것으로 나타났다.
또한 미동정 진딧물 265마리 중 7마리가 땅꽈리에서 PLRV 증상을 보였다. 시기별로는 5월 하순부터 PLRV 보독 진딧물이 비래하였고, 6월 중순에 비래한 진딧물은 115마리 가운데 12마리가 바이러스를 보독하여(보독률 10.4%) 가장 높게 나타났다. 또한 6월 중순에 비래한 진딧물 가운데 복숭아혹진딧물 15마리 가운데 7마리가 PLRV 증상을 나타내어 46.
씨감자 채종포가 집중적으로 운영되고 있는 강원도 고랭지 3개 지역에 발생하는 진딧물 발생소장을 2017년 5월 초순부터 11월 중순까지 1주일 간격으로 조사한 결과 3개 지역 모두 두 번의 비래 최성기를 보였다(Fig. 2). 5월 하순부터 6월 중순까지 많은 발생량을 보이다가 기온이 높아지는 7월 상순부터 8월 중순까지는 발생량이 대폭 줄었다.
)) 등 17종의 수목류에서 진딧물 월동알을 확인하였다(Table 2). 월동 진딧물알은 BLASTN으로 종동정하였는데, 복숭아혹진딧물(Myzus persicae), 홉사마귀진딧물(Phorodon humuli), 복숭아가루진딧물(Hyalopterus pruni), 자작나무진딧물(Euceraphis betulae), 붉은테두리진딧물(Rhopalosiphum rufiabdominalis) 등 14종이 월동하는 것으로 나타났다. 하나의 기주에 두 종의 진딧물 알이 월동하는 경우도 있었다.
, 2002). 이를 바탕으로 2018년에 비래 초기인 4월 하순부터 6월 하순까지 날아오는 진딧물을 대상으로 바이러스 보독 여부를 조사한 결과 PLRV 보독 진딧물은 5월 하순에서 6월 하순에 날아오는 것을 확인하였다(Fig. 3). 2018년 조사에서는 6월 중순에 비래하는 진딧물의 10.
이 진딧물 역시 감자에 PVY를 옮기는 매개진딧물로 알려진 종이다. 조사지역에서 진딧물 알이 월동하는 것으로 확인된 기주식물은 모두 16종이었는데, 이 가운데 자작나무는 평창군 대관령면과 용평면 지역에서 자작나무진딧물(E. betula)의 월동기주였고, 당단풍나무는 평창군 진부면, 횡성군 안흥면, 강릉시 왕산면, 삼척시 하장면 지역에서 단풍알락진딧물(Y. hirayamae)의 월동기주로 확인되었다. 이 진딧물 종들은 아직까지 감자에서 바이러스를 옮기는 매개충 여부는 아직 알려진 바 없지만, 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 기주식물에서 월동하기 때문에 앞으로 바이러스 매개 능력에 대한 연구가 이루어져야할 것으로 보인다.
가을철의 비래최성기는 3개 지역 모두 10월 상순이었다. 진딧물 총비래량은 홍천 내면(4,557마리), 평창 횡계(3,227마리), 강릉 왕산(2,805마리) 순으로 많았으며, 복숭아혹 진딧물과 감자수염진딧물 같은 영속형 바이러스 매개진딧물의 발생량도 같은 순서로 나타났다.

후속연구

hirayamae)의 월동기주로 확인되었다. 이 진딧물 종들은 아직까지 감자에서 바이러스를 옮기는 매개충 여부는 아직 알려진 바 없지만, 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 기주식물에서 월동하기 때문에 앞으로 바이러스 매개 능력에 대한 연구가 이루어져야할 것으로 보인다.
, 1986). 이러한 결과는 2018년 조사와 차이가 있었는데, 평창 진부 지역의 복숭아나무에서 월동하는 진딧물의 경우 복숭아잎혹진딧물(1986)과 복숭아가루진딧물(2018)로 서로 달랐고 이는 형태적 분류에 의존한 결과로 인한 오류로 추정하지만 정확한 이유에 대해서는 보완 조사가 필요한 것으로 생각된다. 다만 딸기진딧물, 배나무동글밑진딧물, 전나무잎말이진딧물 등은 2018년 조사에서는 확인할 수 없었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	어떤 농작물이 진딧물 피해가 가장 큰가?	진딧물은 구침을 통하여 식물체의 즙액을 빨아 먹어 식물체에 직접적 피해를 주기도 하지만 흡즙 과정에서 식물체에 바이러스를 옮기는 간접적 피해도 매우 크다(Killick, 1979). 특히 감자, 고구마, 딸기 등 영양번식 작물의 바이러스 매개 피해가 대표적이다. 지금까지 알려진 진딧물의 종류는 4,702종으로서(Remaudiere and Remaudiere, 1997), 우리나라에서는 466종이 보고되었다(NIBR, 2017).
	진딧물은 무엇인가?	진딧물은 감자에 다양한 바이러스병을 옮기는 대표적인 매개충이다. 따라서 감자밭으로 날아오는 진딧물을 방제하는 것은 매우 중요하다.
	진딧물이 주는 피해는 어떤 것들이 있는가?	진딧물은 구침을 통하여 식물체의 즙액을 빨아 먹어 식물체에 직접적 피해를 주기도 하지만 흡즙 과정에서 식물체에 바이러스를 옮기는 간접적 피해도 매우 크다(Killick, 1979). 특히 감자, 고구마, 딸기 등 영양번식 작물의 바이러스 매개 피해가 대표적이다.

참고문헌 (18)

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상세보기
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상세보기
Kim, J.I., Kwon, M., 2018. Population dynamics of aphid species in Korean seed potato cultivation area over four decades. Entomol. Res. in press.
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상세보기
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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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