[논문]톱다리개미허리노린재의 수정란을 이용한 산란모형과 생명표분석

안정준; 최경산; 고상욱

doi:10.5656/ksae.2019.04.1.063

톱다리개미허리노린재의 수정란을 이용한 산란모형과 생명표분석
Using Viable Eggs to Determine Oviposition Models and Life Table Analysis of Riptortus pedestris (Fabricius) (Hemiptera: Alydidae) 원문보기

한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, v.58 no.2, 2019년, pp.111 - 120

안정준 (온난화대응농업연구소, 국립원예특작과학원, 농촌진흥청) , 최경산 (온난화대응농업연구소, 국립원예특작과학원, 농촌진흥청) , 고상욱 (온난화대응농업연구소, 국립원예특작과학원, 농촌진흥청)

초록
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톱다리개미허리노린재는 콩과작물과 과수에 경제적 피해를 주는 주요해충이다. 본 연구는 톱다리개미허리노린재의 온도에 따른 산란특성을 규명하고 수정란을 이용한 산란모형과 생명표 매개변수를 추정하기 위하여 15.8, 19.7, 24.0, 27.8, 32.6, 34.0, $35.5^{\circ}C$ 정온조건에서 실험을 실시하였다. $15.8^{\circ}C$를 제외하고 조사된 모든 항온온도조건에서 산란이 가능하였다. 암컷 성충 수명은 $15.8^{\circ}C$ (110.5일)에서 가장 길었으며 온도가 올라갈수록 짧아지는 경향을 보였다($19.7^{\circ}C$에서 76.6일, $35.5^{\circ}C$에서 20.6일). 전체 산란수와 수정란수는 $24.0^{\circ}C$ (193.5와 151.2)에서 가장 많았으며 부화율은 $27.8^{\circ}C$ (84.0%)에서 가장 높았다. 전체 산란수와 수정란수를 이용하여 산란모형과 생명표 매개변수를 비교하였다. 수정란수를 이용시 온도별 총산란수 모형의 추정된 총산란수(159개)는 전체 산란수(190개)를 이용했을 때보다 적었다. 생명표분석에서 수정란을 이용하였을 때 개체군순증가율과 평균세대기간은 전체 산란수를 이용한 결과보다 작은 값을 나타내었다. 수정란을 이용한 산란모형 작성과 생명표분석은 실질적인 개체군변이를 이해하는데 도움이 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Riptortus pedestris (Fabricius) (Hemiptera: Alydidae) is an economically important insect pest of soybean and fruit trees. We investigated the temperature effects on the adult fecundity and longevity, and determined the parameters of oviposition models and life table at different constant temperatures 15.8, 19.7, 24.0, 27.8, 32.6, 34.0, and $35.5^{\circ}C$. R. pedestris females reproduced successfully from 19.7 to $35.5^{\circ}C$ except $15.8^{\circ}C$. The longevity of R. pedestris was longest at $15.8^{\circ}C$ and it decreased with increasing temperature (76.6 days at $19.7^{\circ}C$ and 20.6 days at $35.5^{\circ}C$). The number of total eggs and viable eggs was highest at $24.0^{\circ}C$ (193.5 and 151.2). Egg hatchability was highest at $27.8^{\circ}C$ (84.0%). We compared the results of oviposition models and life table parameters using both total eggs and viable eggs. The parameter value (c: the maximum reproductive capacity) (190 eggs) of temperature dependent total fecundity model using total eggs was higher than that of the model using viable eggs. When we analyzed the life table parameter the values of net reproductive rate and mean generation time using viable eggs were lower than those using total eggs. The oviposition models and life table analysis using viable eggs will be helpful to understand the real population transition of R. pedestris in agricultural system.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. The daily fecundity of Riptortus pedestris at different constant temperatures.
표 Table 1. Female longevity, fecundity (total eggs and viable eggs) and hatchability (%) (mean ± SE) of Riptortus pedestris at different temperatures
그림 Fig. 2. The daily hatchability (%) of Riptortus pedestris at different constant temperatures.
표 Table 2. Estimated parameter values for the adult aging rate and age-specific survival rate models of Riptortus pedestris
그림 Fig. 3. Important components of oviposition model on Riptortus pedestris using total eggs.
표 Table 3. Estimated parameter values for the age-specific cumulative oviposition rate and temperature dependent total fecundity models of Riptortus pedestris
그림 Fig. 4. Important components of oviposition model on Riptortus pedestris using viable eggs.
그림 Fig. 5. Simulated oviposition density curves of Riptortus pedestris related to temperatures (℃) and cohort age.
표 Table 4. Life table parameters of Riptortus pedestris at six different constant temperatures using viable eggs
표 Table 5. Life table parameters of Riptortus pedestris at six different constant temperatures using total eggs

AI 본문요약
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문제 정의

, 2015). 본 연구에서는 콩과작물과 과수에 경제적 피해를 주는 톱다리개미허리노린재(Riptortus pedestris Fabricius)의 성충 수명 및 산란에 미치는 온도의 영향과 수정란이 미치는 산란모형함수와 생명표 매개변수의 영향을 보고하고자 한다. 이 연구의 결과는 실질적인 톱다리개미허리노린재 개체군 모형 작성에 기본이 되는 자료를 제공할 것이다.

제안 방법

무정란과 수정란을 육안으로 식별하기 어려웠기 때문에 일정기간이 지난 후 부화한 알을 수정란으로 정의하고 이를 바탕으로 산란모형을 작성하였다. 24시간 간격으로 알의 부화여부를 육안조사 하였다.
톱다리개미허리노린재(약 200마리)는 2016년 국립농업과 학원에서 분양 받아 사육용 아크릴케이지(30 cm × 30 cm × 35 cm)에서 대두콩과 물을 공급하여 누대사육을 실시하였다. 동일계통간 교미를 통한 다음 세대의 생존력 감소를 줄이기 위해 제주도 해발고도포장에서 채집한 개체를 연 3회 100마리씩(암, 수 구분을 하지 않음) 누대사육용 케이지에 넣어주었다. 사육실내 조건은 온도 25 ± 1℃, 습도 60 ± 10%, 광주기 16:8시간으로 하였다.
5 cm)를 페트리디쉬에 넣어 주었다. 매일 거즈를 교체하였고 수집한 알은 수정여부 즉 부화율을 조사하기 위해 같은 온도조건에서 다른 페트리디쉬에 넣어 수집한 알의 부화여부를 매일 확인하였다. 무정란과 수정란을 육안으로 식별하기 어려웠기 때문에 일정기간이 지난 후 부화한 알을 수정란으로 정의하고 이를 바탕으로 산란모형을 작성하였다.
사육실내 조건은 온도 25 ± 1℃, 습도 60 ± 10%, 광주기 16:8시간으로 하였다.
성충의 수명과 산란수는 15.8, 19.7, 24.0, 27.8, 32.6, 34.0, 35.5℃ 온도조건, 습도 60 ± 10%, 광주기 16:8시간으로 설정해 놓은 생장상(WTH-305, Daihan Scientific, Co. Ltd, Seoul, Korea)에서 조사하였다.
일일산란수를 조사하기 위해 산란처로서 면거즈(10 cm × 4.5 cm)를 페트리디쉬에 넣어 주었다.
5도), #는 실험 온도 a그룹의 개체군순증가율, l_ax는 실험 온도 a그룹, 연령 x에서의 생존율, SURV_a 성충 출현전기간까지의 생존율, NF_a는 처리온도 a에서 실험에 이용된 암컷 수, NSF_ax 처리온도 a, 연령 x에서 생존하고 있는 암컷 수, m_ax는 실험 온도 a그룹, 연령 x에서 암컷 성충이 낳은 자손의 수, NEGG_ax는 실험 온도 a그룹, 연령 x에서 낳은 총산란수, SR_a는 성비이다. 전체 산란한 알과 부화한 알을 이용하여 개체군순증가율 계산시 NEGG_ax을 달리하였다.
톱다리개미허리노린재 성충의 실험에 사용된 온도에 따른 성충 수명, 산란수(무정란수 + 수정란수), 부화율의 차이는 SAS에 있는 일반선형모형(PROC GLM)을 이용하여 분석하였다(SAS Institute, 2002). 톱다리개미허리노린재가 단위생식(parthenogenesis)을 한다는 보고가 없었으므로 부화한 알을 수정란으로 간주하였다. 성충의 수명, 전체 산란수, 수정란수, 부화율의 통계적 차이가 있으면 Tukey의 평균간 다중비교를 이용하여 처리온도간의 평균값을 비교하였다.

대상 데이터

새롭게 우화한 암수(<24시간)를 얻기 위해 5령 약충을 누대사육 케이지에서 수집하여 실험용 아크릴케이지로 옮겼다.
톱다리개미허리노린재(약 200마리)는 2016년 국립농업과 학원에서 분양 받아 사육용 아크릴케이지(30 cm × 30 cm × 35 cm)에서 대두콩과 물을 공급하여 누대사육을 실시하였다.

데이터처리

Means followed by the same letter in a column are not significantly different using Student’s t-test for pairwise group comparison at P < 0.05.
각 온도별 생명표 매개변수들의 통계적 차이는 Student’s t-test를 이용하여 검정하였다(Meyer et al., 1986).
개체군순증가율(RO), 평균세대기간(T), 개체군 배가시간(DT), 기간증가율(λ), 내적자연증가율(rm) 등의 생명표 매개변수들은 Maia et al. (2000)이 제시한 SAS프로그램을 이용하여 계산하였다(SAS Institute, 2002).
톱다리개미허리노린재가 단위생식(parthenogenesis)을 한다는 보고가 없었으므로 부화한 알을 수정란으로 간주하였다. 성충의 수명, 전체 산란수, 수정란수, 부화율의 통계적 차이가 있으면 Tukey의 평균간 다중비교를 이용하여 처리온도간의 평균값을 비교하였다. 비선형함수의 매개변수들은 TableCurve 2D (Jandel Scientific, 1994)를 이용하여 구하였다.
톱다리개미허리노린재 성충의 실험에 사용된 온도에 따른 성충 수명, 산란수(무정란수 + 수정란수), 부화율의 차이는 SAS에 있는 일반선형모형(PROC GLM)을 이용하여 분석하였다(SAS Institute, 2002). 톱다리개미허리노린재가 단위생식(parthenogenesis)을 한다는 보고가 없었으므로 부화한 알을 수정란으로 간주하였다.

이론/모형

성충의 수명, 전체 산란수, 수정란수, 부화율의 통계적 차이가 있으면 Tukey의 평균간 다중비교를 이용하여 처리온도간의 평균값을 비교하였다. 비선형함수의 매개변수들은 TableCurve 2D (Jandel Scientific, 1994)를 이용하여 구하였다.
성충 노화율(1/성충수명)과 온도(T) 와의 관계는 Lactin함수 (Lactin et al., 1995)를 이용하였다.
성충의 연령 변화에 따른 누적 산란율은 3-parameter Weibull 함수(Weibull, 1951; Wagner et al., 1984)를 이용하였다.
온도에 따른 총산란수 함수는 Kim and Lee (2003)가 제시한 함수를 이용하였다.

성능/효과

2는 온도별 일일 알부화율의 변화로서 실험온도별 차이를 보이고 있다. 24.0℃와 27.8℃에서는 일정기간 높은 부화율을 유지하다가 떨어지는 패턴이고 32.6℃와 34.0℃는 부화율이 최고점이 이른 이후 서서히 감소하는 경향을 보였다. 전반적으로 노령화될수록 부화율이 떨어지는 경향을 보였다.
기간증가율과 내적자연증가율의 차이는 미미하였다. 27.8~32.6℃에서 다른 온도조건보다 높은 부화율과 내적자연증가율을 보여주어 이 온도범위가 개체군밀도 증가에 유리한 조건임을 나타내었다.
개체군밀도가 두 배로 증가하는데 걸리는 시간(DT)은 수정란을 이용하였을 경우 길어지는 경향을 보였다. 기간증가율과 내적자연증가율의 차이는 미미하였다.
산란모형작성과 생명표분석에 있어서 성충 생존율과 산란수은 매우 중요한 요소들이다. 산란모형 요소 중 성충의 노화율 모형과 연령별 생존율모형은 성충의 생존을 바탕으로 하는 것이고 연령별 산란율모형과 온도별 총산란수 모형은 산란수(무정란수 + 수정란수)를 이용하기 때문에 산란수를 바탕으로 하는 모형의 매개변수는 산란수에 영향을 받았다. 특히 온도별 총산란수모형의 추정된 최대 산란수값에 차이를 보였다(Table 3).
0℃는 부화율이 최고점이 이른 이후 서서히 감소하는 경향을 보였다. 전반적으로 노령화될수록 부화율이 떨어지는 경향을 보였다.

후속연구

, 2015). 이 연구에서 제시한 수학적 모델들과 생물적 자료들은 톱다리개미허리노린재 여름 성충의 생물계절학을 이해하는데 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 콩과작물과 과수에 경제적 피해를 주는 톱다리개미허리노린재(Riptortus pedestris Fabricius)의 성충 수명 및 산란에 미치는 온도의 영향과 수정란이 미치는 산란모형함수와 생명표 매개변수의 영향을 보고하고자 한다. 이 연구의 결과는 실질적인 톱다리개미허리노린재 개체군 모형 작성에 기본이 되는 자료를 제공할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	온도별 톱다리개미허리노린재의 전체 산란수와 수정란 수는 어떤 변화를 보이는가?	1은 온도별 톱다리개미허리노린재 전체 산란수와 수정란 수의 변화를 보여주고 있다. 산란수가 급격히 증가하다가 이후 서서히 감소하는 경향을 보이고 있다. 산란최성기는 온도별 차이를 보여주고 있는데 32.6℃와 34.0℃에서 성충 출현 후 각각 6일과 7일째였고 20℃에서는 19일째였다. Fig. 2는 온도별 일일 알부화율의 변화로서 실험온도별 차이를 보이고 있다. 24.0℃와 27.8℃에서는 일정기간 높은 부화율을 유지하다가 떨어지는 패턴이고 32.6℃와 34.0℃는 부화율이 최고점이 이른 이후 서서히 감소하는 경향을 보였다. 전반적으로 노령화될수록 부화율이 떨어지는 경향을 보였다.
	곤충에 있어서 산란은 어떤 것인가?	곤충에 있어서 산란(oviposition)은 개체의 특성을 다음 세대에 전달하기 위한 중대한 행위이며 생활사의 일부이다(Schowalter, 2011). 곤충의 발육과 산란은 외적인 환경적 요소들(온도, 습도, 광주기, 기주 식물들, 암수의 조우확률, 적당한 산란처)과 내적인 생리적 요인들(영양 및 발육상태, 감각수용체, 신경전달, 뇌의 중추신경과 신경호르몬)에 의존한다(Awmack and Leather, 2002; Bochdanovits and de Jong, 2003; Berger et al.
	곤충의 발육과 산란은 무엇에 의존하는가?	곤충에 있어서 산란(oviposition)은 개체의 특성을 다음 세대에 전달하기 위한 중대한 행위이며 생활사의 일부이다(Schowalter, 2011). 곤충의 발육과 산란은 외적인 환경적 요소들(온도, 습도, 광주기, 기주 식물들, 암수의 조우확률, 적당한 산란처)과 내적인 생리적 요인들(영양 및 발육상태, 감각수용체, 신경전달, 뇌의 중추신경과 신경호르몬)에 의존한다(Awmack and Leather, 2002; Bochdanovits and de Jong, 2003; Berger et al., 2008; Park et al.

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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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