양강근(Alpinia galangal Swartz) 정유와 양강근 유래 주요물질인 Methylcinnamate의 미국선녀벌레(Metcalfa pruinosa Say)에 대한 살충 및 기피 효과 Insecticidal activities and repellent effects of methylcinnamate and essential oils from Alpinia galangal against nymphs and adults of Metcalfa pruinosa원문보기논문타임라인
농작물 문제 해충인 미국선녀벌레에 대하여 수증기 증류법에 의하여 추출된 양강근 정유성분 및 양강근 주요성분인 Methylcinnamate를 가지고 제형화한 유제를 이용하여 미국선녀 벌레에 대한 살충 활성 및 기피 활성 검정을 통해 방제 가능성을 검토하였다. 양강근의 수증기증류추출정유와 Methylcinnamate 제형화 유제의 살충 및 기피 활성 실험 결과, 살충 활성 자체는 매우 높다고 볼 순 없으나 기피 효과와의 상승효과를 기대할 수 있었다. 특히 Methylcinnamate유제 100배가 살충 및 기피 효과의 결합으로 인한 방제 효율이 높다고 여겨진다. 이러한 연구결과는 차후 양강근 유래 Methylcinnamate는 미국선녀 벌레에 대한 방제에 적용할 수 있는 바이오 소재로서 적용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
농작물 문제 해충인 미국선녀벌레에 대하여 수증기 증류법에 의하여 추출된 양강근 정유성분 및 양강근 주요성분인 Methylcinnamate를 가지고 제형화한 유제를 이용하여 미국선녀 벌레에 대한 살충 활성 및 기피 활성 검정을 통해 방제 가능성을 검토하였다. 양강근의 수증기증류추출정유와 Methylcinnamate 제형화 유제의 살충 및 기피 활성 실험 결과, 살충 활성 자체는 매우 높다고 볼 순 없으나 기피 효과와의 상승효과를 기대할 수 있었다. 특히 Methylcinnamate유제 100배가 살충 및 기피 효과의 결합으로 인한 방제 효율이 높다고 여겨진다. 이러한 연구결과는 차후 양강근 유래 Methylcinnamate는 미국선녀 벌레에 대한 방제에 적용할 수 있는 바이오 소재로서 적용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
Metcalfa pruinosa is a pest causing widespread problems to many crops in Korea. This pest infects fruit crops especially, persimmon and grapes. We tested the possibility of M. pruinosa management using essential oils of Alpina galangal and methylcinnamate which were extracted from A. galangal by ste...
Metcalfa pruinosa is a pest causing widespread problems to many crops in Korea. This pest infects fruit crops especially, persimmon and grapes. We tested the possibility of M. pruinosa management using essential oils of Alpina galangal and methylcinnamate which were extracted from A. galangal by steam distillation method. The use of essential oil showed a mortality rate of 10.0 and 23.3% for adults and nymphs, respectively. While the use of methylcinnamate resulted to a mortality rate of 40.0% in adults and 36.6% in nymphs. For its repellent effect, it showed an avoidance rate of 50.0 and 63.3% for adult and nymph respectively. Considering these two results, the extract of A. galangal are shown to have some synergic effect for pest control. The result of this study showed a possibility of M. pruinosa control using essential oil and methylcinnamate from A. galangal.
Metcalfa pruinosa is a pest causing widespread problems to many crops in Korea. This pest infects fruit crops especially, persimmon and grapes. We tested the possibility of M. pruinosa management using essential oils of Alpina galangal and methylcinnamate which were extracted from A. galangal by steam distillation method. The use of essential oil showed a mortality rate of 10.0 and 23.3% for adults and nymphs, respectively. While the use of methylcinnamate resulted to a mortality rate of 40.0% in adults and 36.6% in nymphs. For its repellent effect, it showed an avoidance rate of 50.0 and 63.3% for adult and nymph respectively. Considering these two results, the extract of A. galangal are shown to have some synergic effect for pest control. The result of this study showed a possibility of M. pruinosa control using essential oil and methylcinnamate from A. galangal.
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문제 정의
본 연구에서는 양강근 추출물과 그 주성분인 Methylcinnamate를 이용한 제형화 제제를 미국선녀벌레에 적용하여 살충 및 기피 효과를 살펴보아 미국선녀벌레에 대한 양강근 추출물의 살충 활성을 검토하였다.
제안 방법
생물검정은 3반복으로 실시하였으며, 실험용 붓으로 미국선녀벌레 약충 및 성충을 자극하였을 때 움직임이없는 개체는 사망한 것으로 처리하였다. 기피 활성은 처리 및 무처리 가지에 각각 이동한 개체수를 조사하여 기피효과를 판단하였다.
양강근 정유와 그 주요성분 중 하나인 methylcinnamate를 이용한 제형화 시료 2종을 각각 250 배, 100배로 조제한 후 미국선녀벌레에 대한 살충 및 기피 활성을 검정하였다. 미국선녀벌레 약충과 성충에 대하여 분무법으로 양강근 정유와 methylcinnamate의 제형화 유제를 살포한 후 24시간과 48시간 뒤 살충 및 기피 활성을 검정하였다(Table 2, 3). 양강근 정유 유제의 미국선녀벌레 약충에 대한 실험에서는 살포 후24시간 뒤 250배에서는 10.
1). 양강근 정유와 그 주요성분 중 하나인 methylcinnamate를 이용한 제형화 시료 2종을 각각 250 배, 100배로 조제한 후 미국선녀벌레에 대한 살충 및 기피 활성을 검정하였다. 미국선녀벌레 약충과 성충에 대하여 분무법으로 양강근 정유와 methylcinnamate의 제형화 유제를 살포한 후 24시간과 48시간 뒤 살충 및 기피 활성을 검정하였다(Table 2, 3).
양강근의 수증기 증류 추출법에 따른 정유성분의 조성 및 함량을 확인하기 위해 GC-Mass를 이용하여 성분 조성 및 함량을 분석하였다. 양강근 정유 20 μL를 chloroform 1 mL에 녹여서 GC-Mass에 주입하였고, 검색된 성분은 library, retention time (min)과 retention index와 비교하여 성분을 확인하였다.
음성대조군으로는 증류수(ditilled water)를 사용하였다. 처리된 insect acrylic cage는 온도 24±1℃, 상대습도 60±5%, 광주기 16L:8D의 조건 의 항온항습실에 두고 24시간 및 48시간 후 살충 및 기피 효과를 검정하였다. 생물검정은 3반복으로 실시하였으며, 실험용 붓으로 미국선녀벌레 약충 및 성충을 자극하였을 때 움직임이없는 개체는 사망한 것으로 처리하였다.
대상 데이터
양강근의 정유성분은 전북대 생물환경화학과 응용식물생화학실 이회선 교수팀에서 분양받았으며 이는 전주 한약재시장에서 구입한 양강근을 수증기증류(Steam distillation)법으로 추출된 것이다. 길초근의 수증기 증류 추출물은 전남생물산업진흥원에서 오일추출기(Essential oil extractor)를 사용하였으며, 마쇄한 양강근 뿌리를 추출조에 넣고 물을 가열하여 100℃의 수증기를 4시간 동안 공급하였으며 양강근 정유성분은 냉각기를 거쳐 액화되면서 나누어진 물질 중 정유성분으로 구성된 것만을 분리 하여 추출하였다.
미국선녀벌레 약충은 5월에서 6월 초까지, 성충은 7월 중순부터 8월까지 전북 익산 여산면, 경남 함양 함양읍 일원의 아카시나무 등에서 채집하여 사용하였다. 채집한 시험해충은 국립농업과학원 작물보호과 해충사육실로 가져와 아크릴 사육케이지 (W45×L45×H45 cm)에 넣어(24±1℃, 60±5%, 16L:8D) 블루베리를 기주로 접종하여 일주일 이상 안정화시킨 후 실험에 사용하였다.
양강근의 정유성분은 전북대 생물환경화학과 응용식물생화학실 이회선 교수팀에서 분양받았으며 이는 전주 한약재시장에서 구입한 양강근을 수증기증류(Steam distillation)법으로 추출된 것이다. 길초근의 수증기 증류 추출물은 전남생물산업진흥원에서 오일추출기(Essential oil extractor)를 사용하였으며, 마쇄한 양강근 뿌리를 추출조에 넣고 물을 가열하여 100℃의 수증기를 4시간 동안 공급하였으며 양강근 정유성분은 냉각기를 거쳐 액화되면서 나누어진 물질 중 정유성분으로 구성된 것만을 분리 하여 추출하였다.
수증기 증류법으로 추출한 양강 추출물 원액을 경북대학교 환경생물화학과의 협조로 유화제(Tergitol) 및 에탄올과 혼합하여 제형화하였고, 제형비는 정유:유화제:에탄올(5:1:4)의 비율이다. 양강근의 주요 성분인 Methyl cinnamate는 Sigma-aldrich (96410)사에서 구입한 것을 동일비율로 제형화하여 사용하였다.
미국선녀벌레 약충은 5월에서 6월 초까지, 성충은 7월 중순부터 8월까지 전북 익산 여산면, 경남 함양 함양읍 일원의 아카시나무 등에서 채집하여 사용하였다. 채집한 시험해충은 국립농업과학원 작물보호과 해충사육실로 가져와 아크릴 사육케이지 (W45×L45×H45 cm)에 넣어(24±1℃, 60±5%, 16L:8D) 블루베리를 기주로 접종하여 일주일 이상 안정화시킨 후 실험에 사용하였다.
데이터처리
실험에서 도출된 결과는 통계패키지(SPSS 12.0) 프로그램을 이용하여 평균 ± 표준편차로 표기하였고 실험군 간 유의성 비교를 위해 독립표본 T-test를 실시하였다(p > .05).
이론/모형
미국선녀벌레의 생물검정은 분무법(Spray method)을 통해 살충 및 기피활성을 검정하였다. Insect acrylic cage (W5×L5×H10 cm)에 잎이 있는 블루베리 가지를 시들지 않도록 오아시스에 꽂아 양쪽에 배치한 후 미국선녀벌레 약충 및 성충 10개체를 접종하였다.
성능/효과
), 살충 및 기피효과가 동시에 나타났으며 이를 소거율(살충+기피)로 표현하였다. Methylcinnamate 100배에서 미국선녀벌레 약충의 소거율이 80% 수준이었고 성충의 경우 76.7%의 소거율을 나타냈다. 이는 살충 활성과 기피 효과가 상호 상승효과를 준 결과라 판단된다.
4%의 기피 효과를 보였다. Methylcinnamate유제를 처리하였을 땐 살포 24시간 뒤 250, 100배에서 각각 16.7, 40.0%의 살충 효과와 36.6, 50.0%의 기피 효과를 나타내었다. 두 시료 모두 24시간과 48시간의 차이는 거의 없었는데 이는 양강근 정유 역시 속효성, 비이행성의 특징을 지녀 효과의 지속력이 길지 않다는 식물정유의 일반적인 특성에 해당되는 것이라 판단된다[14].
3%의 기피 효과를 나타냈다. Methylcinnamate유제의 경우 250배에서 살포 24시간 후 20.0%의 살충률을 나타냈고 43.4%의 기피효과를 보였다. 100 배에서는 살포 24시간 뒤 36.
3%의 기피 효과를 나타냈다. 미국선녀벌레 성충에 대한 양강근 정유 유제실험에서는 처리 후 24시간 뒤에 250배와 100배에서 각각 6.7, 10.0%의 살충 활성을 나타냈으며 각각 36.6, 43.4%의 기피 효과를 보였다. Methylcinnamate유제를 처리하였을 땐 살포 24시간 뒤 250, 100배에서 각각 16.
미국선녀벌레 약충과 성충에 대하여 분무법으로 양강근 정유와 methylcinnamate의 제형화 유제를 살포한 후 24시간과 48시간 뒤 살충 및 기피 활성을 검정하였다(Table 2, 3). 양강근 정유 유제의 미국선녀벌레 약충에 대한 실험에서는 살포 후24시간 뒤 250배에서는 10.0%, 100배에서는 23.3%의 살충 활성을 보였고, 각각 36.6%와 53.3%의 기피 효과를 나타냈다. Methylcinnamate유제의 경우 250배에서 살포 24시간 후 20.
양강근의 수증기증류추출법으로 얻어낸 정유물질의 주요성분 함량은 Methylcinnamate가 87.67%로 가장 높았으며, 다음으로 8-methylquinoline (9.99%), 1,8-cineole (0.67%), α-pinene (0.36%) 순이었으며 총 11종 이상이 검출되었다(Table 1). 이러한 추출물 질의 주요성분은 phenylpropanoid (87.
후속연구
향후 작물별등록 약제는 점차 늘어나겠지만 일시적으로 공백기가 있을 것으로 생각되며 위 제도의 취지가 농산물 안전성을 확보함이 주 목적인 것을 감안하면 이후에도 천연물을 이용한 방제제의 개발은 지속될 것으로 판단되며 국제적으로도 천연물질을 이용한 방제제 개발을 위한 연구는 지속적으로 이루어질 것으로 예상된다[20]. 따라서 양강근 외에도 미국선녀벌레에 대한 추가적인 살충활성 물질이 탐색될 가능성이 있으며 이로 인한 다양한 친환경 방제제의 개발이 활성화될 것이라 판단된다.
42 mgL−1로 나타난 사례가 있다[16]. 따라서 이 경우는 향후 제형화 시판단계 전 수서환경에 미치는 영향을 고려할 필요가 있다고 여겨진다. 미국선녀벌레와 더불어 농작물에 큰 피해를 주는 외래해충으로 갈색날개매미충이 있는데 이 해충 역시 노린재목에 속하는 해충으로서 미국선녀벌레와 형태, 생태, 피해양상 등유사한 점이 많다[1].
이로 인하여 동일 해충에 대해서도 작물별 등록 여부에 따라 방제제로 사용할 수 없는 문제점이 생길 수 있을 것으로 판단된다. 향후 작물별등록 약제는 점차 늘어나겠지만 일시적으로 공백기가 있을 것으로 생각되며 위 제도의 취지가 농산물 안전성을 확보함이 주 목적인 것을 감안하면 이후에도 천연물을 이용한 방제제의 개발은 지속될 것으로 판단되며 국제적으로도 천연물질을 이용한 방제제 개발을 위한 연구는 지속적으로 이루어질 것으로 예상된다[20]. 따라서 양강근 외에도 미국선녀벌레에 대한 추가적인 살충활성 물질이 탐색될 가능성이 있으며 이로 인한 다양한 친환경 방제제의 개발이 활성화될 것이라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미국선녀벌레가 성충이 되는 과정은?
국내의 경우 62과 145종이 기주식물로 조사되어 미국보다 기주식물의 수가 많은 것으로 나타났다[3]. 미국선녀벌레는 연1 세대 발생하며, 성충 암컷이 가을에 기주식물에 산란을 하고 기주식물에서 월동한 알이 이듬해 5월 중하순 경에 알에서 부화하여 5회의 탈피를 거쳐 성충이 된다[4]. 약충과 성충은 기주식 물의 줄기를 흡즙하고 감로를 배설하여 그을음병을 유발한다.
미국선녀벌레의 원산지는?
이중 미국선녀벌레는 2009 년 국내에 처음 발생이 되었으며 경남 김해의 단감 과원에서 작물에 대한 피해도 같이 보고되었다[2]. 이는 분류학적으로 노린재목(Hemiptera) 선녀벌레과(Flatidae)에 속하는 해충으로 북아메리카가 원산지이다. 원산지인 미국에서는 50개과 102종에 이르는 식물이 기주로 알려져 있어 광범위한 기주범위를 나타낸다.
미국선녀벌레의 국내 피해 사례는?
국제교역의 증가 및 기후변화가 지속됨에 따라 농업생태계의 해충 밀도가 증가하고 있으며 미국선녀벌레(Metcalfa pruinosa), 갈색날개매미충(Ricania shantungensis), 꽃매미(Lycorma delicatula) 등 새로운 외래돌발 해충이 국내에 침입하였고 발생 및 피해 면적이 늘어나고 있는 상황이다[1]. 이중 미국선녀벌레는 2009 년 국내에 처음 발생이 되었으며 경남 김해의 단감 과원에서 작물에 대한 피해도 같이 보고되었다[2]. 이는 분류학적으로 노린재목(Hemiptera) 선녀벌레과(Flatidae)에 속하는 해충으로 북아메리카가 원산지이다.
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