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문제 정의
- 두 번째 단계로서 본 연구는 SMD 처리의 효율성을 극대화하기 위해 울타리 처리를 개발하였다. 국내 과수원의 소규모와 인근 과수원과의 인접성은 교미교란제 처리에 따른 효과적 해충방제에 어려움을 준다.
- ,2006). 따라서 본 연구에서 SMD를 3월말에 처리한 것은 초기 발생하는 월동세대 집단의 차세대 형성을 교미교란을 통해 억제하는 효과로 해석된다.
- 본 연구는 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이가 같은 서식지에서 유사한 시기에 발생하고 두 개의 공통 성페로몬 성분에 교차유인된다는 사실을 기반으로 이들 두 해충을 동시에 교미 교란하려는 기술(simultaneous MD, SMD)(Kim et al., 2018)을 현장에 적용하는 기술을 개발하는 데 목표를 두었다. 특히 사과원을 대상으로 SMD 처리 농도, 시기 및 횟수를 결정할 필요가 있었고, 교미교란제를 처리하지 않은 인접 과수원에서 이주하여 들어오는 교미 암컷을 방지하는 울타리 처리 기술이 개발될 필요가 있었다.
- 본 연구는 사과 및 기타 핵과류에 큰 피해를 주고 있는 심식나방류인 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이를 효과적으로 방제하기 위한 기술로서 교미교란제에 대한 현장 처리 기술을 개발하는 데 목표를 두고 있다. 현장 처리 기술은 크게 두 단계로 처리 농도 및 처리 횟수를 결정하는 데 첫번째 단계 연구를 진행하였고, 이후 두 번째 단계 연구로서 인접 과수원에서 이주하여 오는 암컷을 포획하려는 울타리 처리 기술로 나뉘어 진행되었다.
- , 2018). 본 연구는 이러한 SMD 효과를 서로 다른 지역(전주 및 안동)에서 그리고 서로 다른 연도(2017년과 2018년)에서 뒷받침되어 이 SMD 기술의 현장 적용성을 높여 주었다. 이 SMD는 두 근연종의 촉각에 존재하는 냄새물질감지 기구에서 유사성으로 해석될 수 있다.
- 이상의 결과는 SMD가 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이 모두에 대해서 교미교란 효과가 있으며, 사과나무 1/2의 농도로 처리할 경우 연중 1회 처리로 이들 해충의 교미를 억제할 수 있다는 결론을 얻을 수 있다. 여기에 TA를 기반으로한 울타리 처리 기술에 의해 인접한 무처리 지역에서 이주하여 오는 교미 암컷을 일부 차단할 수 있게 되어 그 동안 광역화 처리를 통한 효과적 교미교란제 처리 기술을 보완할 수 있는 국내 현장 적용형 교미교란제 처리 기술을 본 연구는 제공하고 있다.
- 이는 비처리지역에서 교미된 암컷이 처리 지역으로 이주하여 들어와서 다음 세대를 형성하기 때문이다(Jung and Kim, 2008). 이를 해결하려 본 연구는 TA를 이용하여 교미 암컷을 유인하려는 FAKT 기술을 개발하였고, 이를 처리 지역 주변으로 울타리 처리하여 주변 과수원에서 이주하여 들어오는 암컷을 차단하려 하였다. 이를 위해 0.
제안 방법
- 이때 효과적 포획을 위해 매주 용액을 새로운 FAKT로 교환하였다. FAKT 처리는 사과원 최외각 사과나무에 두 나무마다 하나씩(= 약 6 m 간격) 처리하였다.
- FAKT는 terpinyl acetate와 갈색설탕을 각각 0.05% 및 8.69%로 물과 혼합하여 제조하였다. 이 용액을 펀넬트랩(그린아그로텍, 경산, 한국) 하단부에 약 300 mL 채워 대상 해충 포획에 이용하였다.
- FEN 트랩에 포획된 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이의 암수 비율 및 교미 정도를 분석하였다(Table 2). 전체적으로 FEN 트랩에 포획된 개체들은 암수가 모두 존재하였다.
- Each treatment used three monitoring traps per species. Monitoring was performed every week against overwintering populations for three months from April to June. (C) Mating disruption (MD) efficacies and leaf damage.
- SMD 처리에 따른 교미교란효과는 무처리 지역의 평균유인 평균밀도(T0) 대비 처리지역 평균유인밀도(T1)의 비율을 1에서 차감한 후 100분율로 산출{(1-T1/T0) × 100}하였다.
- SMD 처리와 0.05% TA가 포함된 FAKT를 이용한 울타리(FEN) 처리 기술을 병행하여 교미교란 효과 및 기주 피해 저감기술을 분석하였다(Fig. 6). 총 5주간 진행된 효과 분석에서 SMD 처리 지역에서는 100%의 교미교란효과를 나타냈다.
- TA 농도별로 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이에 대한 유인력을 비교하였다(Fig. 5). 조사기간 동안 성페로몬 트랩에는 주별로 12~40마리의 수컷 포획 밀도를 기록하였다.
- 경북 안동시 기느리 지역의 사과원(약 3,000평, 후지 품종)에서 처리 횟수에 따른 교미교란 효과를 분석하였다. 2017년 3월31일에 PE 제형의 교미교란제를 처리하였다.
- , 2018). 델타형 점착형 트랩(파수꾼영농조합)이 이용되었으며, 처리 반복구 별로 설치하고 매주 1회씩 주기적으로 모니터링하였다.
- 전북 김제 지역의 사과원(약 10,000평, 홍로와 후지 품종이 1:2 비율로 혼재)에서 세 가지 SMD 처리 밀도에 따른 교미교란효과를 분석하였다. 두 가지 서로 다른 제형의 SMD를 각각 서로 다른 밀도로 사과원에 처리하였다. 처리 밀도는 각 나무에 하나(1/1), 두 나무에 하나(1/2) 그리고 네 나무에 하나(1/4)의 밀도로 2017년3월30일에 처리하여 10월말까지 두 해충의 발생을 델타트랩으로 모니터링하였다.
- (2007)의 방법으로 교미낭에 존재하는 정자주머니를 관찰하였다. 매 교미마다 수컷이 1개의 정자주머니를 암컷의 교미낭에 전달하기에 정자주머니의 수에 따라 교미수를 결정하였다. 또한, 난소의 난모세포 발달에 따라 난소 발육 정도를 1~5의 단위로 등급화하였다.
- 무처리 지역에서 SMD 처리 지역으로 들어오는 교미 암컷을 차단하려는 울타리 처리 기술을 terpinyl acetate (TA)를 이용하여 분석하였다. 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이에 대해서 먼저 TA에 대한 유인 가능성을 다른 5종의 식물체 유래 물질과 비교하였다(Fig.
- 무처리 지역에서 SMD 처리 지역으로 들어오는 교미 암컷을 차단하려는 울타리 처리 기술을 terpinyl acetate (TA)를 이용하여 분석하였다. 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이에 대해서 먼저 TA에 대한 유인 가능성을 다른 5종의 식물체 유래 물질과 비교하였다(Fig. 4). 두 해충이 발생하는 4주 동안 이들 물질들에 유인된 개체를 조사한 결과 TA를 제외한 다른 물질에는 전혀 유인되지 않았다.
- (±)-Limonene (>95%),β-pinene (>94%), 그리고 terpinyl acetate (>80%)는 Tokyo Chemical Industry (Tokyo, Japan)에서, farnesene (mixture of isomers)과 sabinene hydrate (>97%)는 Sigma-Aldrich Corporation (MKE, USA)에서 구입하여 사용하였다. 야외 유인력 시험을 위해 각각의 화합물 용액을 각 2 g씩 폴리우레탄(polyurethane) 필름에 채워 제형[film thickness: 0.2 mm, 60mm x 100 mm (width x height), Sejin Poly, Seoul, Korea]화하였다. (-)-α-Pinene, (±)-limonene, β-pinene, terpinyl acetate,farnesene 그리고 sabinene hydrate 제형의 25℃에서 휘발량은 각각 70, 155, 75, 201, 36 그리고 14 mg/일 이었다.
- 연중 처리 횟수에 따른 동시교미교란 효과를 분석하였다(Fig. 3). 처리 농도는 1/2로 고정하고 PE 제형을 이용하여 안동지역의 사과원에서 연중 두 해충에 대한 교미교란 효과를 분석하였다.
- 이후 두 제형의 SMD에 95:5의 비율로 혼합하였다. 왁스 제형은 Jung et al. (2008)의 방법으로 제형화하였으며, 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 제형은 (주)AD (안동, 한국)에 주문 제작하였다. 왁스제형은 사과나무의 그늘진 곳(주로가지 분지 지점)에 약 10 mL 부피 크림형태로 부착하였다.
- SMD 처리구와 대조구 각각에서 5개 지점(중앙:1, 경계:2,사이:2)을 임의로 각 1그루의 사과나무를 대상으로 100개 신초(상:20, 중:30, 하:50)를 선발하여 총500개를 조사했다. 이 가지들에서 복숭아순나방(붙이) 피해를 받은 어린 순을 중심으로 피해수를 산출하였다. 두 해(2017년, 2018년)에 걸친 신초피해는 모두 5월말에 실시하였다.
- 대조구 및 SMD 처리 지역의 두 해충 발생 밀도 모니터링은 파수꾼영농조합(영주, 한국)에서 나온 제품을 이용하였다. 이 제품에는 복숭아순나방의 경우는 Z8-12:Ac와 E8-12:Ac를95:5의 비율로 혼합하였고, 복숭아순나방붙이의 경우는 이들 두 성분이 85:15로 혼합되고 여기에 Z8-14:Ac를 추가하여 복숭아순나방의 교차 유인을 억제시켰다. 이들 각각의 트랩에 유인되는 종특이성은 95% 이상을 기록하였다(Kim et al.
- GmolOBP4와 GmolOBP10이 주로 성충 촉각에서 발현되었지만 GmolOBP5는 촉각은 물론이고 여러 다른 부위에서도 발현되었다. 이들 냄새물질결합단백질의 냄새물질 결합 특이성을 4가지 성페로몬 성분과 21가지 기주 물질을 중심으로 분석하였다. 이때 GmolOBP4과 GmolOBP10은 성페로몬의 미량성분인 Z8-12:OH과 12:OH과 각각 결합력을 나타냈다.
- 전북 김제 지역의 사과원(약 10,000평, 홍로와 후지 품종이 1:2 비율로 혼재)에서 세 가지 SMD 처리 밀도에 따른 교미교란효과를 분석하였다. 두 가지 서로 다른 제형의 SMD를 각각 서로 다른 밀도로 사과원에 처리하였다.
- 3). 처리 농도는 1/2로 고정하고 PE 제형을 이용하여 안동지역의 사과원에서 연중 두 해충에 대한 교미교란 효과를 분석하였다. 처리 횟수가 1회인 경우는 3월 말에 처리하였고, 처리 횟수가 2회인 경우는 6월 중순에 다시 추가 처리가 되었다.
- 두 가지 서로 다른 제형의 SMD를 각각 서로 다른 밀도로 사과원에 처리하였다. 처리 밀도는 각 나무에 하나(1/1), 두 나무에 하나(1/2) 그리고 네 나무에 하나(1/4)의 밀도로 2017년3월30일에 처리하여 10월말까지 두 해충의 발생을 델타트랩으로 모니터링하였다. 실험기간 동안 교미교란제는 교체하기 않았다.
- 2017년 3월31일에 PE 제형의 교미교란제를 처리하였다. 처리 횟수가 1회인 경우는 더 이상 교미교란제를 투입하지 않고 전체 발육 기간 동안(8개월: 3~10월) 주별로 모니터링하였다. 처리량은 각 PE 방출기 SMD (10 mg)를 두 나무에 1개씩 처리하였다.
- 처리 횟수가 1회인 경우는 더 이상 교미교란제를 투입하지 않고 전체 발육 기간 동안(8개월: 3~10월) 주별로 모니터링하였다. 처리량은 각 PE 방출기 SMD (10 mg)를 두 나무에 1개씩 처리하였다. 약 100 g/ha이 투입되었다.
- 본 연구는 사과 및 기타 핵과류에 큰 피해를 주고 있는 심식나방류인 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이를 효과적으로 방제하기 위한 기술로서 교미교란제에 대한 현장 처리 기술을 개발하는 데 목표를 두고 있다. 현장 처리 기술은 크게 두 단계로 처리 농도 및 처리 횟수를 결정하는 데 첫번째 단계 연구를 진행하였고, 이후 두 번째 단계 연구로서 인접 과수원에서 이주하여 오는 암컷을 포획하려는 울타리 처리 기술로 나뉘어 진행되었다.
- 현장 처리용으로 PE 및 왁스형의 두 가지 SMD 제형을 처리하였다. 각 제형은 각 처리 지점 별 약 10 mg씩 세 가지 밀도로처리하였다(Fig.
대상 데이터
- (±)-Limonene (>95%),β-pinene (>94%), 그리고 terpinyl acetate (>80%)는 Tokyo Chemical Industry (Tokyo, Japan)에서, farnesene (mixture of isomers)과 sabinene hydrate (>97%)는 Sigma-Aldrich Corporation (MKE, USA)에서 구입하여 사용하였다.
- SMD 처리구와 대조구 각각에서 5개 지점(중앙:1, 경계:2,사이:2)을 임의로 각 1그루의 사과나무를 대상으로 100개 신초(상:20, 중:30, 하:50)를 선발하여 총500개를 조사했다. 이 가지들에서 복숭아순나방(붙이) 피해를 받은 어린 순을 중심으로 피해수를 산출하였다.
- 대조구 및 SMD 처리 지역의 두 해충 발생 밀도 모니터링은 파수꾼영농조합(영주, 한국)에서 나온 제품을 이용하였다. 이 제품에는 복숭아순나방의 경우는 Z8-12:Ac와 E8-12:Ac를95:5의 비율로 혼합하였고, 복숭아순나방붙이의 경우는 이들 두 성분이 85:15로 혼합되고 여기에 Z8-14:Ac를 추가하여 복숭아순나방의 교차 유인을 억제시켰다.
- 두 페로몬 성분인 Z8-12:Ac와 E8-12:Ac를 Bedoukian Research (Danbury, CT, USA)에서 구입하였다. 각각의 성분을 헥산(Merck, Darmstadt, Germany)으로 10 mg/mL의 농도로 용해시켰다.
- 실험에 사용한 사과휘발성분인 (-)-α-pinene (98%)은 AGROS Organic (NJ, USA)에서 구입하였다.
- 69%로 물과 혼합하여 제조하였다. 이 용액을 펀넬트랩(그린아그로텍, 경산, 한국) 하단부에 약 300 mL 채워 대상 해충 포획에 이용하였다. 이때 효과적 포획을 위해 매주 용액을 새로운 FAKT로 교환하였다.
데이터처리
- ) × 100}하였다. 이 교미 교란효과 자료의 통계분석은 arsine transformation 한 후 SAS(SAS Institute, 1989)의 PROC GLM을 이용하여 two-way ANOVA로 처리효과를 분석하였다. 처리 평균간 비교는 최소 자승법(Least squared difference, LSD)을 제I형 오류가 0.
- 이 교미 교란효과 자료의 통계분석은 arsine transformation 한 후 SAS(SAS Institute, 1989)의 PROC GLM을 이용하여 two-way ANOVA로 처리효과를 분석하였다. 처리 평균간 비교는 최소 자승법(Least squared difference, LSD)을 제I형 오류가 0.05가 되는 확률 수준에서 유의성 검증이 실시되었다.
이론/모형
- 암컷의 교미 여부를 판단하기 위해서 Kim et al. (2007)의 방법으로 교미낭에 존재하는 정자주머니를 관찰하였다. 매 교미마다 수컷이 1개의 정자주머니를 암컷의 교미낭에 전달하기에 정자주머니의 수에 따라 교미수를 결정하였다.
- 특히 사과원을 대상으로 SMD 처리 농도, 시기 및 횟수를 결정할 필요가 있었고, 교미교란제를 처리하지 않은 인접 과수원에서 이주하여 들어오는 교미 암컷을 방지하는 울타리 처리 기술이 개발될 필요가 있었다. 울타리 처리 기술을 개발하기 위해 복숭아순나방 암컷에 유인력이 보고된 terpinyl acetate (TA)를 이용하여(Padilha et al., 2017) 암컷유살기술(female attract-to-kill technique, FAKT)을 적용하였다.
성능/효과
- 1B). 각 제형에 따라 처리 농도별로 비교하여 보면 뚜렷한 농도별 차등 교미교란 효과는 복숭아순나방(F = 1.46; df = 1, 28; P = 0.2474)과 복숭아순나방붙이(F = 1.01; df = 1, 28; P = 0.3312) 모두에서 나타내지 않았다(Fig. 1C). 단, 복숭아순나방의 경우 PE 제형에서 1/2 처리 농도가 1/4 농도 처리 보다 교미교란 효과가 낮게 나왔다.
- 두 해충이 발생하는 4주 동안 이들 물질들에 유인된 개체를 조사한 결과 TA를 제외한 다른 물질에는 전혀 유인되지 않았다. 같은 시기 성페로몬에는 주별로 20~45마리의 수컷이 포획된 반면 TA 트랩에는 1~8마리의 암컷이 포획되어 유인력에 대해서는 성페로몬에 비해 현격하게낮았다.
- 그러나 SMD와 FAKT를 병행한 처리 지역(SMD + FEN)에서는약 85%의 교미교란 효과를 주어 SMD 단독 보다는 교미교란효과가 낮았다. 그러나 신초 피해를 분석한 결과 무처리에 비해 SMD 또는 SMD + FEN 처리들에서 낮은 피해율을 기록하였으며, 이 가운데 SMD 단독 보다는 SMD + FEN 처리가 우수한방제효과를 나타냈다.
- 4). 두 해충이 발생하는 4주 동안 이들 물질들에 유인된 개체를 조사한 결과 TA를 제외한 다른 물질에는 전혀 유인되지 않았다. 같은 시기 성페로몬에는 주별로 20~45마리의 수컷이 포획된 반면 TA 트랩에는 1~8마리의 암컷이 포획되어 유인력에 대해서는 성페로몬에 비해 현격하게낮았다.
- , 2018). 따라서 복숭아순나방의 성페로몬 물질에 대한 반응은 최소 4개의 OBP (GmolPBP1, GmolPBP2,GmolOBP4, GmolOBP10) 단백질이 관여하는 것으로 밝혀졌다. 아직 복숭아순나방붙이에 대해서는 이들 OBP에 대한 연구가 진행되지 않았지만, Z8-12:Ac와 E8-12:Ac에 높은 반응성을 지니기에 GmolPBP2와 유사한 PBP가 존재할 것으로 추정된다.
- 그러나 상이한 OBP가 존재하여 Z8-14:Ac에 대해 높은 결합력을 지니고 이 냄새물질에 대한 반응성을 매개했을 것으로 추정된다. 따라서 본 연구에서 개발된 SMD에 대한 두 해충의 동시교미교란 효과는 GmolPBP2와 이에 상응한 복숭아순나방붙이의 OBP에 의해 일어났을 것으로 사료된다.
- 또한GmolOBP10은 기주물질인 hexanol, decanol, α-ocimene과 높은 결합력을 보였다.
- 단, 복숭아순나방의 경우 PE 제형에서 1/2 처리 농도가 1/4 농도 처리 보다 교미교란 효과가 낮게 나왔다. 반면에 왁스 제형의 경우는 모든 농도에서 대조구대비 뚜렷한 교미교란 효과를 주었고, 특히 복숭아순나방붙이 경우 1/4 농도 처리가 1/2 또는 1/1 농도 처리에 비해 교미교란효과가 낮게 나오는 농도 차등적 경향을 보였다. 따라서 농도별 처리효과를 종합하여 보면 처리 농도가 높아짐에 따라 교미교란 효과는 증가하였으나, 1/2 이상의 농도에서는 큰 차이를 보이지 않아 사과원 처리 농도를 1/2로 결정하는 것이 타당하여다음의 포장 연구에서는 SMD 처리 농도는 1/2을 이용하였다.
- 따라서 농도별 처리효과를 종합하여 보면 처리 농도가 높아짐에 따라 교미교란 효과는 증가하였으나, 1/2 이상의 농도에서는 큰 차이를 보이지 않아 사과원 처리 농도를 1/2로 결정하는 것이 타당하여다음의 포장 연구에서는 SMD 처리 농도는 1/2을 이용하였다. 신초피해율로 SMD 처리 농도별 방제 효과를 분석한 결과, 무처리에 비해 처리 지역에서 뚜렷하게 낮게 나왔으며 이러한 차이가 일부 처리 농도(PE 제형에서는 1/2 농도, 왁스 제형에서는 1/4 농도)에서 더욱 뚜렷하게 나타났다(Table 1). 그러나 이러한 방제 효과가 제형에 따라서는 뚜렷하지 않았으며(F = 0.
- , 2017)이 FAKT라는 이름으로 개발되었다. 유살된 개체를 분석한 결과 암컷이 약 30% 존재하였으며, 이들의 50%는 교미된 암컷이었다. 유사한 먹이트랩으로 암컷을 유살하려는 시도(Kim et al.
- 이상의 결과는 SMD가 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이 모두에 대해서 교미교란 효과가 있으며, 사과나무 1/2의 농도로 처리할 경우 연중 1회 처리로 이들 해충의 교미를 억제할 수 있다는 결론을 얻을 수 있다. 여기에 TA를 기반으로한 울타리 처리 기술에 의해 인접한 무처리 지역에서 이주하여 오는 교미 암컷을 일부 차단할 수 있게 되어 그 동안 광역화 처리를 통한 효과적 교미교란제 처리 기술을 보완할 수 있는 국내 현장 적용형 교미교란제 처리 기술을 본 연구는 제공하고 있다.
- 9298). 이상의 월동세대를 중심으로 한 동시 교미교란 효과를 전체 발생 기간을 통해 분석하여 보면, 모든 처리 농도에서 동시 교미교란 효과를 얻을 수 있었다(Fig. 2).
- FEN 트랩에 포획된 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이의 암수 비율 및 교미 정도를 분석하였다(Table 2). 전체적으로 FEN 트랩에 포획된 개체들은 암수가 모두 존재하였다. 이 가운데 암컷은 약 30%를 차지하였다.
- 4750) 처리구에서 교미교란효과는 대체로 90% 이상을 나타냈다. 전체적으로는 교미교란 효과에 연중 처리 횟수에 차이 없이(복숭아순나방: F = 1.04; df = 75, 415; P = 0.3987,복숭아순나방붙이: F = 1.43; df = 75, 415; P = 0.3987) 유사한 교미교란효과가 있었다.
- 6). 총 5주간 진행된 효과 분석에서 SMD 처리 지역에서는 100%의 교미교란효과를 나타냈다. 그러나 SMD와 FAKT를 병행한 처리 지역(SMD + FEN)에서는약 85%의 교미교란 효과를 주어 SMD 단독 보다는 교미교란효과가 낮았다.
후속연구
- , 2018)을 현장에 적용하는 기술을 개발하는 데 목표를 두었다. 특히 사과원을 대상으로 SMD 처리 농도, 시기 및 횟수를 결정할 필요가 있었고, 교미교란제를 처리하지 않은 인접 과수원에서 이주하여 들어오는 교미 암컷을 방지하는 울타리 처리 기술이 개발될 필요가 있었다. 울타리 처리 기술을 개발하기 위해 복숭아순나방 암컷에 유인력이 보고된 terpinyl acetate (TA)를 이용하여(Padilha et al.
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