기주식물 종류가 대벌레 (Ramulus mikado)의 기주선택, 발육 및 생식에 미치는 영향 = Effects of host plant species on host selection, development, and fecundity of Ramulus mikado

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Development, fecundity, and survival of polyphagous insects are influenced by qualitative differences in nutrients of their host plants, which vary among species. Host plant quality is determined by composition of nutrients and secondary metabolites, with carbon to nitrogen ratio playing a particularly important role. Additionally, temporal changes in plant quality may induce host plant switching in polyphagous insects. Ramulus mikado is a polyphagous insect that feeds on various broadleaf and outbreak occurred in metropolitan forests in 2020, with damage areas continuing to expand as high population densities persist. While climate change has been mentioned as a cause of R. mikado outbreak, qualitative differences among host plants are also estimated to have acted as major contributing factor. Therefore, this study investigated effects of different host plants on host selection, development, and fecundity of R. mikado. To examine host selection by R. mikado, both field investigations and greenhouse experiments were conducted. While effects of host plants on development and fecundity were compared in greenhouse experiments. Field investigations were conducted from spring 2024 to summer 2025 in Mt. Cheonggye where R. mikado outbreaks were reported, targeting Prunus serrulata var. pubescens, Quercus mongolica, and Robinia pseudoacacia, which were reported as damaged major host plants. Density changes by host plant were investigated using beating sheet. In greenhouse experiments, 2-year-old seedlings of P. sargentii, Q. mongolica, and R. pseudoacacia were used to investigate host plant selection at different developmental stages, and development and fecundity of individuals reared on each host plant were compared. Additionally, carbon and nitrogen content of each plant leaves were analyzed. Field investigation results showed that in both 2024 and 2025, high densities were observed on R. pseudoacacia during early nymphal stages. However, they gradually decreased on R. pseudoacacia while densities on Q. mongolica and P. serrulata var. pubescens increased. Host plant selection experiments in greenhouse showed differences in density among host plants from 2nd to 3rd instar nymphal stages. However, after 4th instar, density on P. sargentii increased and was maintained until adult stage. Furthermore, individuals reared on Q. mongolica showed lowest weight, adult longevity, and fecundity compared to other host plants. In conclusion, host plant species differences are considered to influence host selection, development, and fecundity of R. mikado, and the plant species composition of forest may contribute to outbreaks of R. mikado

국문 초록 (Abstract)

광식성 곤충의 발육, 생식 및 생존은 기주식물의 종류에 따라 달라지는 영양학적 특성, 즉 질적 차이에 영향을 받는다. 기주식물의 질은 식물체 내 영양소 조성, 2차 대사산물 등에 의해 결정되는데, 특히 탄소와 질소의 상대적 비율이 중요하게 작용한다. 또한, 시간 경과에 따른 식물의 질적 변화는 광식성 곤충의 기주 교대를 유발할 수도 있다. 대벌레(Ramulus mikado)는 다양한 활엽수를 섭식하는 광식성 곤충으로 2020년 수도권 산림에서 돌발적으로 대발생하였으며 이후에도 높은 수준의 밀도를 지속하면서 피해 면적은 확대되고 있다. 대벌레의 대발생 원인으로 기후변화가 거론되고 있지만, 기주식물의 질적 차이 역시 대발생의 주요 요인 중 하나로 작용했을 것으로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 기주식물 종간 차이가 대벌레의 기주 선택, 발육, 생식에 미치는 영향을 조사하였다. 대벌레의 기주선택을 조사하기 위해 야외 조사와 실내 실험을 병행하였고, 기주식물이 발육 및 생식에 미치는 영향은 실내 실험을 통해 비교하였다. 야외 조사는 대벌레 대발생이 보고된 청계산 지역에서 주요 기주식물로 보고된 잔털벚나무, 신갈나무, 아까시나무를 대상으로 2024년 봄부터 2025년 여름까지 수행하였으며, 기주식물별 털어잡기법을 이용하여 밀도 변화를 조사하였다. 실내 실험에서는 산벚나무, 신갈나무, 아까시나무의 2년생 묘목을 이용하여 발육단계별 기주 선택 행동을 관찰하고, 각 기주식물에서 사육한 개체의 발육 및 생식 능력을 비교하였다. 또한, 각 식물 잎의 탄소와 질소 함량을 분석하였다. 야외 조사 결과, 2024년과 2025년 모두 어린 약충기에는 아까시나무에서 높은 밀도가 관찰되었으나, 점차 아까시나무에서는 감소하고 신갈나무와 잔털벚나무에서의 밀도가 증가하는 양상을 보였다. 실내 기주 선택 실험 결과, 2령부터 3령 약충 시기까지는 기주식물별 밀도에 큰 차이가 없었으나, 4령 이후에는 산벚나무에서의 밀도가 증가하여 성충까지 유지되었다. 또한, 기주식물별 사육 실험 결과, 신갈나무에서 사육한 개체는 다른 기주식물에 비해 무게는 적게 나가고 성충 수명은 짧으며, 산란수 모두 가장 낮았다. 결론적으로 기주식물 종류에 따른 대벌레의 기주 선택, 발육 및 생식에 중요한 영향을 미치는 것으로 판단되며, 산림 내 식물의 종 구성이 대벌레의 대발생에 일부 기여할 가능성이 있을 것으로 추정된다.

목차 (Table of Contents)

• List of Tables ⅴ
• List of Figures ⅵ
• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구사 4
• 1. 기주식물 특성이 곤충에 미치는 영향 4
• 2. 대벌레목 연구 현황 6
• Ⅲ. 재료 및 방법 8
• 1. 야외에서의 대벌레 기주식물 선택 조사 8
• (1) 연구 대상지 선정 8
• (2) 조사 방법 8
• (3) 식물체 분석 9
• 2. 실내 실험 11
• (1) 온실에서의 대벌레 기주식물 선택 조사 11
• 1) 대벌레 사육 및 기주식물 재배·관리 11
• 2) 기주식물 선택 실험 13
• (2) 기주식물에 따른 발육과 생식 특성 조사 15
• 1) 대벌레 사육 및 기주식물 재배·관리 15
• 2) 발육 및 생식 특성 15
• (3) 식물체 분석 20
• 3. 자료 분석 22
• Ⅳ. 결과 24
• 1. 대벌레의 기주식물 선택 양상 24
• (1) 야외 기주식물별 밀도 변동 24
• (2) 실내 발육단계별 기주식물 선택 24
• 2. 기주식물에 따른 대벌레 발육 및 생식 능력 비교 30
• (1) 발육단계별 발육 기간 및 생존 30
• (2) 발육단계별 무게 및 성충 체장 32
• (3) 생식 능력 비교 35
• 3. 기주식물의 영양적 차이 36
• Ⅴ. 고찰 42
• 1. 야외 및 온실 환경에서 대벌레의 기주식물 선택 42
• 2. 기주식물의 영양적 특성이 대벌레 발육과 생식 능력에 미치는 영향 44
• Ⅵ. 결론 46
• Ⅶ. 참고문헌 47
• Abstract 58