Insecticidal Activity of Cinnamon Essential Oils, Constituents, and (E)-Cinnamaldehyde Analogues against Metcalfa pruinosa Say (Hemiptera: Flatidae) Nymphs and Adults

김준란,정인홍,이영수,이상계,Kim, Jun-Ran,Jeong, In-Hong,Lee, Young Su,Lee, Sang-Guei Korean Society of Applied Entomology 2015 한국응용곤충학회지 Vol.54 No.4

본 연구에서는 계피 정유 3종의 구성성분을 분석하였고, 미국선녀벌레에 대한 살충활성을 검정하였다. (E)-Cinnamaldehyde을 포함한 9종의 계피 정유 구성성분과 21종의 유사 물질을 미국선녀벌레 약충에 대해 살충활성을 검정한 결과, hydro-cinnamic acid가 반수치사농도 $1.55mg/cm^2$로 가장 좋은 살충활성을 보였으며, geranic acid도 $1.59mg/cm^2$로 높은 살충 활성을 보였다. Cinnamaldehyde를 포함한 hydro-cinnamaldehyde, (E)-cinnamaldehyde, cinnamdyl alcohol, cinnamyl acetate, dibutyl phtalate, anethole, a-cyano cinnamic acid, (s)-perillyl alcohol, methyl cinnamaldehyde, bonyl acetate 12종이 중간정도의 활성($1.60-4.94mg/cm^2$)을 보였으며, 다른 물질들은 살충활성이 낮거나 없었다. 미국선녀벌레 성충에 대해서는 eugenol 이 반수치사 농도 10.81 mg로 가장 높은 살충활성을 보였으며, geranic acid (30.68 mg)도 높은 살충력을 보였다. Cinnamaldehyde 등 9종이 반수 치사 농도 105.44~255.76 mg의 살충활성을 보였다. 다른 18종의 물질은 활성이 낮거나 없었다. 실제 포장인 인삼포장에 발생하는 미국선녀벌레에 대한 적용시험에서 cinnamon bark 정유와 cinnamon green leaf 정유가 각각 82.3%와 82.9%의 높은 살충활성을 보였다. 농업환경에서 고독성 합성살충제의 사용을 줄일 수 있는 방안으로 본 논문에서 선발한 계피정유가 미국선녀벌레의 약충 및 성충 방제에 유용한 수단으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다. The insecticidal activity of the constituents of cinnamon essential oils and structurally related compounds against both the nymphs and adults of the citrus flatid planthopper Metcalfa pruinosa was examined using a direct-contact application. The toxicity of the cinnamon oil constituents and 21 (E)-cinnamaldehyde related compounds regarding the nymphs of M. pruinosa was evaluated using a leaf-dipping bioassay. Based on 24 h $LC_{50}$ values, hydro-cinnamic acid ($1.55mg/cm^2$) is the most toxic compound, followed by geranic acid ($1.59mg/cm^2$). The $LC_{50}$ values of 11 of the compounds including cinnamaldehyde are between $1.60mg/cm^2$ and $4.94mg/cm^2$. Low toxicities and no toxicity were observed with the other 15 ($5.24mg/cm^2$ to $13.47mg/cm^2$) and two compounds, respectively. Also, the toxicities of the cinnamon oil constituents and 21 cinnamaldehyde related compounds regarding the M. pruinosa adults were evaluated using a direct-spray method. The toxicity of eugenol (10.81 mg) is the most toxic compound for the adults of M. pruinosa, followed by geranic acid (30.68 mg). The $LC_{50}$ values of nine of the compounds including cinnamaldehyde are between 59.16 mg and 96.70 mg. Low toxicities and no toxicity were observed with the other 15 (105.44 mg to 255.76 mg) and three compounds, respectively. The spray formulations that comprise cinnamon bark and cinnamon green leaf oils resulted in 82.3% and 82.9% mortalities, respectively, toward the M. pruinosa adults in a ginseng field. Global efforts to reduce the level of highly toxic synthetic insecticides in agricultural environments justify further studies on cinnamon oils to ascertain whether the corresponding active principles can act as insecticides, when they are applied as a direct spray with contact action, for the control of M. pruinosa populations.

Toxicity of Plant Essential Oils and Their Spray Formulations against the Citrus Flatid Planthopper Metcalfa pruinosa Say (Hemiptera: Flatidae)

Jun-Ran Kim(김준란),Chang Woo Ji(지창우),Bo Yoon Seo(서보윤),Chang Gyu Park(박창규),Kwan-Seok Lee(이관석),Sang-Guei Lee(이상계) 한국농약과학회 2013 농약과학회지 Vol.17 No.4

동절기 온도가 꽃매미 월동 알의 생존율에 미치는 영향

이영수,장명준,김진영,김준란,Lee, Young Su,Jang, Myoung Jun,Kim, Jin Young,Kim, Jun Ran 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회지 Vol.53 No.3

꽃매미는 약충과 성충이 무리지어 식물체 흡즙하거나 그 과정에서 감로를 배출하여 그을음병을 유발시킴으로서 포도 등에 피해를 주는 외래해충이다. 본 연구는 경기도내 주요 포도 재배지에서 꽃매미의 발생특성과 월동기 극저온이 꽃매미 월동난괴의 생존율에 미치는 영향을 분석하기 위해 2010년부터 2013년까지 수행하였다. 경기지역에서 꽃매미 월동난괴는 5월 상순부터 부화하기 시작하여 5월 중순에 가장 높은 약충 밀도를 보이고 있으며 7월 하순부터 출현한 성충은 11월 상순까지 산란하는 특성을 보였다. 동절기 온도가 꽃매미 월동난괴 생존율에 큰 영향을 미쳤으며, 1월 중 극저온 출현일수(x)와 생존율(y) 간 관계를 선형회귀모형으로 분석하였다. 그 결과 예측치와 실측치 간 잔차자승합(residual sum of square) 가장 낮은 모형은 $-11^{\circ}C$를 임계 극저온으로 취급한 y = -1.0486 x + 94.496 ($R^2=0.7067$) 이었다. 본 연구 결과는 월동 중 꽃매미 알의 생존율 예측과 봄철 발생시기 정보를 제공함으로써 꽃매미 관리전략 수립에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Lantern fly(Lycorma delicatula) is a major invasive pest that causes withering symptom of agricultural crops by sucking tree sap and sooty mold symptom by producing honeydew. This study was conducted to investigate the occurrence pattern of lantern fly in grape orchards in Gyeonggi area and the effect of winter temperature on L. delicatula egg survival during 2010 to 2013. In Gyeonggi areas, overwintered L. delicatula eggs began to hatch from early May and nymphs peaked in mid May. Adults emerged from late July and laid eggs until early November. The survival of L. delicatula eggs during overwintering was largely affected by winter temperatures. The relationship between the number of days below a threshold temperature (x) in January and the survival rate of overwintering L. delicatula eggs (y) was using linear regression model. The best model selected by the lowest RSS (residual sum of square) between predicted and actual survival was y = -1.0486 x + 94.496 ($R^2=0.7067$) with $-11^{\circ}C$ of threshold temperature. These results should be helpful to conduct L. delicatula management programs, since the results provided relivable prediction for the winter survival of L. delicatula eggs and the phenology of egg hatch in the spring.

Host plants and Biological Characteristics of Illeis koebelei Timberlake (Coleoptera: Coccinellidae: Halyziini) in Gyeonggi-do

이영수,장명준,이진구,김준란,이준호,Lee, Young Su,Jang, Myoung Jun,Lee, Jin Gu,Kim, Jun-Ran,Lee, Joon Ho Korean Society of Applied Entomology 2015 한국응용곤충학회지 Vol.54 No.4

경기도 8개 지역에서 2010년부터 2012년 동안 식균성인 노랑무당벌레의 발생기주를 조사한 결과, 흰가루병에 감염된 12종의 식물에서 관찰이 되었다. 특히 가장 밀도가 높았던 배과원에서 노랑무당벌레는 7월 상순부터 11월 상순까지 발견되었다. 식균성인 노랑무당벌레의 장내에서는 흰가루병 균사나 포자 외에 다른 먹이의 흔적이 발견되지 않았고, 알과 번데기를 제외한 전 발육단계에서 균을 섭식하는 특성을 볼 때 절대적 식균성 곤충으로 생각된다. $25^{\circ}C$에서 오이 흰가루병균을 섭식한 노랑무당벌레의 발육기간은 알, 유충, 번데기, 성충이 각각 3.9, 10.4, 4.1, 37.7일 이었고, 발육단계별 오이 흰가루병 섭식량은 45.6, 144.4, 372.2, 628.1, $473.7mm^2$로 4령, 성충, 3령, 2령, 1령 순으로 많았다. 본 연구를 통해 노랑무당벌레의 오이 흰가루병에 대한 섭식능력을 바탕으로 향후 유용 토착천적으로써 대량사육기술, 저독성 약제 선발 등 작물 흰가루병 종합방제기술(IPM)에 대한 연구가 필요하리라 사료된다. We investigated mycophagous ladybird, Illeis koebelei from 12 species of plants infected with powdery mildew in Gyeonggi-do, Korea. The pear tree, Pyrus ussuriensis var. macrostipes (Nakai), was most preferred by I. koebelei. This species was found from early July to early November in pear orchards. There was no entomophagous trace in the gut of I. koebelei without powdery mildew spores in a microscope. All stages except egg and pupa are obligate mycophagous, and the feeding potential is ranked as follows: fourth instar, adults, third instar, second instar, and first instar. Feeding amounts of each stage of I. koebelei were 45.6, 144.4, 372.2, 628.1, and $473.7mm^2$ of cucumber powdery mildew per day. Fourth instar larvae showed highest consumption of cucumber powdery mildew. Developmental periods of four larval instars and adults feeding cucumber powdery mildew were 1.2, 2.3, 2.3, 4.6, and 37.7 days, respectively, at $25^{\circ}C$. In this study, we could not determine the feeding potential of I. koebelei against the cucumber powdery mildew; therefore, and further studies are required to elucidate the potential of this species as a biological control agent, e.g., mass rearing, selection of low toxic chemical agents for Integrated Pest Management (IPM), and control techniques against powdery mildew in agro-ecosystems.

모델식물 애기장대에 대한 훈증제 메틸브로마이드의 약해발생 및 N-acetyl-L-cysteine, L-glutathione, indole-3-acetic acid의 약해억제 효과

김경남,김채은,박정은,유진성,김우성,전황주,김준란,이성은,Kim, Kyeongnam,Kim, Chaeeun,Park, Jungeun,Yoo, Jinsung,Kim, Woosung,Jeon, Hwang-Ju,Kim, Jun-Ran,Lee, Sung-Eun 한국환경생물학회 2021 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.39 No.3

본 연구는 식물검역 분야에서 주요하게 사용되고 있는 메틸브로마이드 훈증제로 인해 발생하는 약해를 저감하기 위한 물질을 모델식물인 애기장대를 이용하여 스크리닝하였다. 사전연구를 통하여 메틸브로마이드 훈증제의 식물 독성 메커니즘으로 활성산소발생와 식물 성장 호르몬인 옥신의 식물체 내 분배억제효과가 발생하는 것을 바탕으로 하여, 약해 저감물질후보군으로 활성산소를 제거하는 역할을 하는 ROS scavenger 2종(NAC, GSH)과 옥신을 훈증제 처리 전 애기장대에 처리한 후 약해의 저감 정도를 육안평가와 더불어 관련 유전자의 발현을 확인하였다. 연구 결과 메틸브로마이드에 의해 유도된 약해는 옥신보다는 활성산소를 저감시키는 물질후보군들에서 약해 저감효과가 나타났다. 이 중 GSH을 이용하여 농도구배하여 전처리하였을 때, 5 mM GSH 전처리 후 메틸브로마이드 훈증시 약해 저감효과가 두드러졌다. GSH 전처리 시 식물체 내에 MBF1c와 HSP70 유전자 발현이 증가하는 것을 확인하였으며, 이는 메틸브로마이드 훈증으로 유도되는 약해를 방어하는 역할을 담당하였을 것이라고 평가된다. 따라서, 식물검역 훈증제 메틸브로마이드에 의해 발생하는 약해를 저감하는 데 GSH의 사용가능성을 평가하였으며, 이를 기반으로 다양한 식물체에 적용하여 수출입 시 약해로 인한 경제적 손실을 감소시킬 수 있기를 기대한다. Understanding the phytotoxic mechanism of methyl bromide (MB), an essential fumigant during the quarantine and pre-shipment process, is urgently needed to ensure its proper use and reduce international economic losses. In a previous study, two main MB-induced toxic mechanisms such as reactive oxygen species (ROS) and auxin distribution were selected by analyzing transcriptomic analysis. In the study, a 3-week-old A. thaliana was supplied with 1 mM ROS scavengers [N-acetyl-L-cysteine (NAC) or L-glutathione (GSH)] and 1µM indole-3-acetic acid(IAA) three times every 12 h, and visual and gene expression assessments were performed to evaluate the reduction in phytotoxicity by supplements. Phytotoxic effects on the MB-4h exposed group were decreased with GSH application compared to the other single supplements and a combination of supplements at 7 days post fumigation. Among these supplements, GSH at a concentration of 1, 2, and 5mM was suppled to A. thaliana with MB-fumigation. During a long-term observation of 2 weeks after the fumigation, 5 mM GSH application was the most effective in minimizing MB-induced phytotoxic effects with up-regulation of HSP70 expression and increase in main stem length. These results indicated that ROS was a main key factor of MB-induced phytotoxicity and that GSH can be used as a supplement to reduce the phytotoxicity of MB.