초록 ▼

1. 서 론
1938년 DDT가 개발된 이후 현재까지 병해충 밀도 조절을 위하여 유기합성 살충제가 오랫동안 사용되어 왔다. 유기합성농약은 병해충방제에 지대한 공헌을 해왔으나, 이들의 장기간 및 무분별한 사용으로 인하여 환경오염, 천적에 대한 독성, 인축독성, 잔류 등 많은 부작용을 낳게 되었다. 따라서 급증하는 인구와 제한된 경작면적이라는 현실속에서 인류의 식량문제를 해결하기 위하여 병해충방제에 대한 새로운 접근방식이 필요로 하게 되었으며 새로운 저독성, 선택성을 가지는 병해충 방제제 개발이 큰 관심을 받게 되었다. 또한, 생

1. 서 론
1938년 DDT가 개발된 이후 현재까지 병해충 밀도 조절을 위하여 유기합성 살충제가 오랫동안 사용되어 왔다. 유기합성농약은 병해충방제에 지대한 공헌을 해왔으나, 이들의 장기간 및 무분별한 사용으로 인하여 환경오염, 천적에 대한 독성, 인축독성, 잔류 등 많은 부작용을 낳게 되었다. 따라서 급증하는 인구와 제한된 경작면적이라는 현실속에서 인류의 식량문제를 해결하기 위하여 병해충방제에 대한 새로운 접근방식이 필요로 하게 되었으며 새로운 저독성, 선택성을 가지는 병해충 방제제 개발이 큰 관심을 받게 되었다. 또한, 생태계에서 부작용을 극소화하는 생태계 조화형으로서의 해충제어물질(bioregulators)에 의한 종합적 해충군관리(Integrated Pest Management)의 개념에 잘 부합되는 해충방제방안이 제안되었다. 이를 위하여 식물체에서 유래한 생리활성물질을 이용하여 해충을 효과적으로 방제하는 연구 및 생태계에 존재하는 생물 상호간의 작용물질을 이용하여 해충의 밀도를 제어하고자 하는 시도에 초점을 맞추어 많은 연구가 수행되어져 왔다. 식물은 오랜 세월 동안 곤충과 경쟁관계에 있으면서 다양한 방어물질을 함유하고 있으며 이들 식물체에 함유된 이차대사물질을 살충 및 살균제로 개발 ․ 이용하고자 하는 연구가 1960년대 이후 꾸준히 진행되어 왔다. 식물에 존재하는 이차대사산물은 다양한 병해충에 대해 살충, 살균 활성뿐 아니라 유인, 섭식 또는 산란저해, 기피, 곤충생장조절 활성을 나타낸다. 식물체가 함유한 이차대사산물을 활용하여 새로운 병해충 방제제를 개발하고자 하는 많은 연구가 수행되었는데, 지금까지 보고된 이러한 이차대사산물들은 크게 질소화합물(nitrogen compounds), 테르펜화합물(terpenoids) 및 페놀화합물(phenolics)로 나눌 수 있으며, 이러한 3군의 화합물 이외에, 곤충의 성장이나 변태와 같은 생리현상에 관여하여 영향을 미치는 곤충생장조절물질과, 곤충의 다양한 행동을 제어하는 곤충행동제어물질은 제 3세대 해충방제제 혹은 제 4세대 해충방제제로서, 또는 새로운 살충제 개발을 위한 모핵화합물로서 크게 주목받고 있다.

테르펜화합물(Terpenoids)
테르펜화합물은 구조적으로 기능적으로 매우 다양한 이차대사산물이며, 지금까지 약 7,500종 가량이 보고되어 있다. 피레스린은 제충국 Chrysanthemum cinerariaefolium 꽃에서 처음 분리된 살충 성분의 총칭으로 피레스로이드라고 부른다. 6종의 화합물, pyrethrins I․II, jasmolins I․II, cinerins I․II이 단리, 구조 결정되어 있는데 이들은 모두 cyclopropane환을 가진 산과 cyclopentenone alcohol 부분이 에스테르 결합한 구조를 가지며, pyrethrin, cinerin 및 jasmoline 등의 ester 유도체가 알려져 있다. 천연 pyrethroids는 빛에 굉장히 불안정하기 때문에 피레스린의 유도체 합성을 시도한 결과, 최초의 합성피레스로이드인 allethrin이 개발되었다. 이후 조 활성상관의 연구로부터 deltamethrin, permethrin, cypermethrin, fenvalerate 등 유용한 합성살충제가 개발되어 전세계적으로 폭넓게 사용되고 있다.

질소화합물
식물에 가장 많이 분포하는 이차 대사산물인 알칼로이드류는 지금까지 약 10,000여가지 이상 알려져 있을 정도로 연구가 많이 수행되었다. 이중 nicotine은 16세기부터 진딧물 등 흡즙성 해충의 방제에 이용된 것으로 알려진 오랜 연구역사를 가지는 살충성 천연 알칼로이드류의 대표적 화합물로서, 담배 Nicotiana tabaccum 잎의 주 성분이며 니코틴계 농약이 개발되어 상용화되었다. Physostigmine은 콩과식물인 calabar bean에 함유된 독성분으로 알칼로이드류의 일종으로, 곤충 신경의 acetylcholinesterase를 저해한다는 사실이 밝혀진 이후 유도체를 살충제로 이용하는데 관심을 돌리게 되었고 그 결과 neostigmine 및 carbamate계 살충제가 개발되었다. Nereistoxin (4-N,N-dimethylamino-1,2-dithiolane)은 해안에 서식하는 환형동물인 바다갯지렁이(Lumbriconereis heteropoda)에 함유된 아미노산계 신경독성분으로 낚시 먹이에 사용되는 갯지렁이의 사체에 모여드는 파리나 개미가 죽어 버리는 일이 옛날부터 알려져왔다. 이후 Nereistoxin 유도체를 만들어 아미노산계 살충제인 cartap을 개발하여 농약으로 실용화 되었다. 페놀화합물은 수산기를 가지는 방향환(aromatic ring)을 가지는 무질소화합물로서, 조류와 진균류를 제외한 모든 식물체에 존재하며, 4,000여 종의 flavonoids를 포함하여 약 5,000가지 이상이 보고되어 있는 대표적인 식물체 이차대사산물이다. 대표적인 살충성 화합물로는 로테논(rotenone)과 그 유도체를 들 수있는데, 이들 화합물은 오래 전부터 살충 혹은 살어성 성분으로 이용되어 왔다. 옛날부터 콩과에 속하는 데리스의 뿌리뿐 아니라 동남아시아에 분포하는 다른 식물에서도 많은 화합물이 분리 및 구조가 분석되어 지금까지 30종 이상의 화합물이 밝혀졌다.

곤충 페로몬
페로몬이란 동물 개체로부터 체외로 배출되어, 동종의 타 개체에 특이한 반응(일정한 행동이라든지 생리반응)을 일으키는 생리활성 물질로 정의되어 있다. 1959년 Adolf Butenandt와 Martin Luscher가 처음으로 페로몬이란 개념을 사용하였으며, 1959년에 누에나방에서 처음으로 성페로몬인 bombykol을 분리하고 구조를 밝혔다. 이후 분석기기의 발달로 수많은 곤충 페로몬이 분리되고 구조가 동정되었다. 곤충의 페로몬은 성페로몬을 비롯하여 수신자의 반응에 따라 여러 가지 종류로 나뉠 수 있으며, 크게는 생리변화 페로몬과 행동유기 페로몬으로 나누어진다. 생리변화 페로몬에는 메뚜기목이나 딱정벌레목에서 발견되는 성숙페로몬, 흰개미목이나 사회성 벌목에서 발견되는 계급분화페로몬 등이 있다. 행동유기페로몬에서 가장 유명한 것이 성페로몬(sex pheromone)이다. 성페로몬은 수많은 곤충에서 발견되며 특히 농업이나 산림에 피해를 주는 나방류의 성페로몬은 예찰 및 방제에 가장 많이 이용되고 있다. 이외에도 군집형성에 관여하는 집합페로몬, 경고를 알리는 경보페로몬, 길잡이 페로몬, 분산페로몬, 교미자극페로몬, 교미억제페로몬 등이 알려져 있다.

유인 ․ 기피제
곤충의 종류는 약 100만종에 이르며, 그 반수 이상이 식물을 먹는 식식성 곤충이다. 식식성 곤충은 각기 기주 식물을 가지고 있으며, 식성의 범위에 따라 단식성, 협식성, 광식성으로 나눌 수가 있다. 광식성 곤충이란, 다양한 종류의 식물을 먹이로 할 수 있는 곤충을 말하나, 실제로 먹는 식물의 종류는 먹을 수 없는 식물의 수보다도 훨씬 적다. 곤충의 기주 선택 현상이 어떻게 구성되어 있는지에 대해서는 복잡한 생리, 생태적 요인이 내재하고 있다. 곤충이 어떻게 기주식물에 유인되고 이에 관여하는 화합물들과 곤충과의 관계를 보다 깊이 이해한다면 이들 화합물들을 이용한 좀더 효과적인 해충방제가 가능할 것이다. 가장 대표적인 유인물질로 밝혀진 화합물들로는 배추좀나방에 유인물질인 십자화과 식물에 널리 분포하는 allylisothiocyanate, 고자리파리의 유인물질인 양파의 n-propylmercaptan, n-propyldisulfide 등이 있다. 활엽수에 주로 존재하는 휘발성성분들인 green leaf volatile compounds(GLVs)들은 많은 활엽수를 가해하는 해충들에게 유인 물질로 작용하는 것으로 보고되고 있다. 또한 식물체 휘발성 물질들은 이들을 기주로 하지 않는 곤충들에게는 기피활성을 갖는 물질들이 많다. 최근엔 저장물 해충이나 위생해충에게 기피나 살충 활성을 갖는 식물체정유(plant essential oil)를 탐색하려는 연구가 많이 이루어지고 있으며 해충기피제로서 제품화된 정유가 많이 있다. 특히 임산물 및 곡류 등의 훈증소독에 널리 사용하는 메칠브로마이드(Methyl Bromide: MB)는 유기합성농약으로 오존층을 파괴하는 브롬가스를 방출하므로 선진국(OECD 가입국)에서는 2005년부터 사용이 금지되어 각국에서는 대체물질 개발에 많은 노력과 비용을 투자하고 있다. 식물체정유들은 이들 유기합성 훈증제를 대신할 대체제로서 그 가능성이 높아 선진국 등에서는 이들 정유를 이용한 병해충방제 연구에 주력하고 있다.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 발간사 ... 4
• 연구원 ... 6
• 목 차 ... 8
• 1 서 론 ... 10
• 2 곤충페로몬 분석 ... 16
• (1) 회양목명나방 페로몬 분석 ... 18
• (2) 붉은매미나방 페로몬 분석 ... 20
• (3) 미국흰불나방 페로몬 분석 ... 21
• 3 곤충페로몬 조성 및 트랩 선발 ... 24
• (1) 솔껍질깍지벌레 페로몬 야외 유인력 검정 및 트랩 선발 ... 26
• (2) 매미나방 페로몬 야외 유인력 검정 ... 27
• (3) 회양목명나방 조성 및 트랩 선발 ... 29
• (4) 미국흰불나방 페로몬 야외 유인력 검정 ... 30
• 4 곤충안테나의 페로몬에 대한 반응 연구 ... 32
• (1) 회양목명나방 ... 34
• 5 곤충페로몬 제형 선발 ... 38
• (1) 회양목명나방 페로몬 제형 선발 ... 40
• (2) 안정성 조사 ... 40
• 6 페로몬 성분 합성 ... 44
• (1) 미국흰불나방 페로몬 합성 ... 46
• 7 식물체추출물의 살충, 살균 및 항세균 활성 ... 52
• (1) 국화과 식물체정유의 흰개미에 대한 살충 활성 ... 54
• (2) 미나리과 식물체정유의 흰줄숲모기에 대한 살충 활성 ... 56
• (3) 미나리과 식물체정유의 독일바퀴에 대한 훈증 및 접촉 활성 ... 57
• (4) 도금양과 식물체정유의 저장물 부후균에 대한 살균 활성 ... 66
• (5) 미나리과 식물체정유 및 정유성분의 항세균 활성 ... 69
• 8 연구 성과 ... 82
• 끝페이지 ... 100