농가의 병해충 관리 현황 이해를 위한 설문조사 결과

권덕호,Kwon, D.H. 국립한국농수산대학교 교육개발센터 2021 현장농업연구지 = Journal of practical agricultural resear Vol.23 No.2

한국농수산대학 재학생 및 졸업생 151명을 대상으로 병해충 관리 현황을 조사하기 위해 설문조사를 수행하였다. 설문 내용은 기본문항과 병해충 관리 문항으로 구성되어 있다. 기본문항에는 응답자의 연령, 학적상태, 재배작물, 재배면적등을 포함하고 있으며, 병해충 관리 문항에는 병해충 방제 방법, 농약 선택 근거, 병해충 예찰 방법 등을 포함하고 있다. 기본문항의 응답을 요약하면 전체 응답자 중에서 20대 응답자가 91.2%로 가장 높았고, 응답자의 재배 면적은 3헥터 이상이 34.5%로 가장 높은 비중을 차지하고 있었다. 병해충 관리 문항의 응답을 요약하면 병해충 관리 방식에서는 화학적 방제법이 66%로 가장 높은 비중을 차지하였다. 농약 선택 근거에서는 본인 스스로 기존의 방제 기술을 토대로 결정(30%)하거나 농약 판매상(29%)의 결정을 따랐다. 병해충 예찰 방법은 농촌진흥청 소속기관(29%)과 국가농작물병해충관리시스템(27%)을 활용하는 것으로 나타났다. 농약 판매상의 병해충 진단과 농약 처방에 대한 질문에 응답자의 97%가 보통 이상의 신뢰도를 보였으나 강한 신뢰도를 선택한 경우는 전혀 없었다. 병해충 진단 및 농약 처방을 위한 전문인력 양성 필요성에 대해서는 응답자의 79%가 높은 필요성이 있는 것으로 응답하였는데, 특히, 응답자의 47%는 매우 강한 필요성이 있다고 응답하였다. 이러한 결과는, 병해충 진단과 농약 처방을 위한 정교한 기술을 지닌 병해충 관리를 위한 전문인력이 농업 현장에 필요함을 의미한다. 농민의 시각에서 조사한 설문 결과는 병해충 관리 현황을 이해하고 향후 발전 방향을 제시하는 데 중요한 정보를 제공해 줄 것이다. To investigate the current pest management status in Korea, a survey was conducted from 151 students and graduates in the Korea National College of Agriculture and Fisheries (KNCAF) by on-line. The questionnaire consists of two divisions, basic questions and pest control questions. The basic questions were including the respondent's age, academic status, cultivating crops and cultivating area. The pest control questions were including pest control methods, pesticide selection rationale, and pest forecasting methods. As a summary of basic questions, the respondents in their 20s accounted for 91.2%. Moreover, 34.5% of the respondents had over 3 hectares of cultivating area. The cultivating methods were differed by cultivating crops. As a summary of pest control questions, major control methods were using the conventional chemicals (>66%). To understand the pesticide selection rationale, farmers/respondents made their own decisions based on existing control techniques (30%) or depended on the decisions of pesticide vendors (29%). As for the pest forecasting method, it was mainly conducted by the Rural Development Administration affiliated organization (29%) and the National Crop Pest Management System (27%). Regarding the reliability of the pest diagnosis and pesticide prescription of pesticide vendors, 97% of the respondents marked above average. However, there was no choice on strong reliability. Interestingly, 79% of the respondents agreed to train experts for pest diagnosis and pesticide prescription with high necessity and, in particular, 47% of respondents were very strongly supported. These results suggest that the farmers might be need more qualified experts in pest diagnosis and pesticide prescriptions. Taken together, these survey results would provide important information to understand the current status of pest management by farmers' point of view and useful to set the direction of pest control.

채소 육묘장에서 발생하는 충해 진단 및 방제를 위한 인공지능 학습 데이터 수집 현황

권덕호,유기렬,신범수,안율균 한국농약과학회 2023 한국농약과학회 학술발표대회 논문집 Vol.2023 No.11

F331H mutation and reduced mRNA in type-1 acetylcholinesterase is associated with carbofuran resistance development in the small brown planthopper (Laodelphax striatellus Fallén)

권덕호,김형범,정인홍,이시혁 한국응용곤충학회 2019 Journal of Asia-Pacific Entomology Vol.22 No.1

Molecular diagnostic markers are necessary for establishing high-throughput screening systems to support insecticide-resistant population management. Here, we identified single amino acid substitution mutations related to carbamate resistance in Laodelphax striatellus Fallén type-1 acetylcholinesterase (LsAChE1) using carbofuranselected strains. The phenotypic resistance profiles of the final selection strain (SEL9) compared to the susceptible strain revealed a 14-fold higher resistance ratio based on topical application, 1.2-fold higher general esterase activity, and 4.3-fold higher acetylcholinesterase insensitivity based on the 50% inhibitory concentration (I 50 ), suggesting that insensitivity of the target site could occur as a resistance factor. Comparison of the nucleotide sequences of Lsace1 of five strains (SUS, SEL0, SEL3, SEL6, and SEL9) revealed two amino acid substitutions (F330Y and F331H). To understand the roles of these mutations, we determined the allele frequency of both point mutations in the selected strains using quantitative sequencing methods. In addition, several quantitative genotypic traits (e.g., gene copy numbers and transcript levels of Lsace1, Lsace2, and LS.CarE1) were assessed. A correlation analysis of genotypic and phenotypic traits revealed strong correlations between resistance level and I 50 with F331H allele frequency. Interestingly, the F331H mutation was negatively correlated with transcript levels of Lsace1, suggesting that selection pressure might result in a reduction of the target gene. Overall, the F331H mutation and reduced mRNA are important factors in the development of carbamate resistance. Furthermore, the point mutation can be used to monitor rapid carbofuran resistance in conjunction with molecular diagnostic methods such as quantitative sequencing.

Multiple resistance mechanisms to abamectin in the two-spotted spider mite

권덕호,Geon Mook Seong,강택준,이시혁 한국응용곤충학회 2010 Journal of Asia-Pacific Entomology Vol.13 No.3

The two-spotted spider mite, Tetranychus urticae, is one of the most destructive pests of various orchard trees and garden plants. Biochemical mechanisms of abamectin resistance in two T. urticae strains (PTF, 239-fold resistance; AbaR, ca. 4753-fold resistance) were investigated. The involvement of both esterase (Est) and mixed function oxidase (MFO) in abamectin resistance was suggested by synergistic bioassays, in which median lethal time (LT50) values were significantly reduced by pretreatment with triphenyl phosphate (TPP)and piperonyl butoxide, respectively. Detoxification enzyme assays confirmed that Est and MFO were related to abamectin resistance as metabolic factors. Moreover, some Est bands on a native isoelectric focusing gel were specifically inhibited by TPP, implying their association with resistance. Pretreatment with verapamil in synergistic bioassays did not reduce the LT50 to abamectin, suggesting that the ABC transporter is not likely involved in resistance. However, enhanced MFO and Est activities in the AbaR strain were not enough to account for the extremely high level of abamectin resistance, which suggests the involvement of additional resistance mechanisms, such as target site insensitivity.

전사체 분석 기반 꽃노랑총채벌레 살충제 저항성 기작 규명

권덕호 한국응용곤충학회 2017 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.10

꽃노랑총채벌레의 약제 저항성 유전자 마커를 발굴하기 위해 전사체 분석을 통해 감수성과 저항성 계통의 발현량차이를 분석해 보았다. 저항성 계통은 4종의 약제에 대해 약 39.2 ~ 533-fold의 복합저항성을 보였으며, 전사체분석 결과 감수성 계통 대비 약 630여개의 유전자가 2배 이상(FDR < 0.001) 발현량 차이를 보이는 것으로 확인되었다.Gene ontology 분석 결과, 과발현 유전자가 biological process, molecular function, cellular function 그룹 별로 각각60%, 68.6% 그리고 70.6% 차지하였다. 특히, 대사와 유기화합물 결합단백질 관련 유전자(ex. CYP450, GST, EST,etc.)는 저항성 발달에 관여하는 것으로 사료된다. 추가적인 모니터링과 상관관계 분석을 통해 해당 유전자의 기능검정이 필요하며, 이 중에서 높은 상관성을 나타내는 유전자는 약제 저항성 진단 마커로 활용이 가능할 것이다.

Residual contact vial bioassay for the on-site detection of acaricide resistance in the two-spotted spider mite

권덕호,Deok Young Song,Soyoung Kang,이준호,Jeong-Han Kim,이시혁,Jeong Joon Ahn,최병렬,이시우 한국응용곤충학회 2010 Journal of Asia-Pacific Entomology Vol.13 No.4

To develop a less technique-dependent bioassay technique that can be conveniently used by practitioners or farmers in the field for the monitoring of acaricide resistance of the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae Koch, a residual contact vial (RCV) method was established using a 5-ml glass vial coated with acaricides. The RCV bioassay procedures were optimized by using abamectin and tebufenpyrad, two widely used acaricides. The diagnostic concentrations causing 100% mortality within 8 h post-treatment in a susceptible strain of T. urticae was set at 30 and 60 ppm for abamectin and tebufenpyrad, respectively. The vial-coated pesticides were stable at least one year when stored at−20 °C as determined by HPLC. There was no significant difference in the bioassay results in repeated RCV bioassay by three different experimenters,indicating its high reproducibility and reliability. RCV-based resistance monitoring of 15 field populations of mites revealed that abamectin resistance begins to spread but tebufenpyrad resistance is already prevalent in Korea. The RCV diagnostic kit, when used by practitioners or farmers on site, should provide crucial information for the selection of most suitable acaricides for different field populations of T. urticae.

국내 월동 애멸구 집단과 중국 집단 간의 유전적 구조 비교

권덕호,정인홍,이용환,이시우,이시혁 한국응용곤충학회 2016 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.10

애멸구는 직접적인 흡즙과 식물병원성 바이러스 매개로 쌀 생산량 감소에 영향을 주는 주요 해충이다. 국내와 중국 집단의 유전자 구조를 미토콘드리아 마커를 기반으로 비교하였다. 국내 집단은 33개의 유전형으로 구성되어 있었고, 이 중에서 16개는 새롭게 밝혀졌다. 유전형과 뉴클로타이드의 변이는 각각 0.791-0.909와 0.0018-0.0029였으며, 지역 집단 간의 유전자 거리는 매우 낮았다(FST = -0.030~0.089). 국가 간 유전적 변이는 약 3.6%였으며, 덴드로그램 상에서는 3개의 그룹으로 구분이 되었다 (FCT = 0.201, P < 0.0001). 국내 집단은 7개 중국 집단과 그룹을 이루었는데, 해당 지역은 기존 문헌을 통해 밝혀진 비래 근원 지역을 포함하여 중국 내 이동 집단이 분포하는 지역인 것으로 밝혀졌다. 분자 생태학을 기반으로 한 집단 구조 연구는 비래 근원 추적 연구와 국내 집단에 미치는 영향을 이해하는데 중요한 정보를 제공해 줄 것이다.

살충제 저항성 발달 현황 및 관리

권덕호 한국농약과학회 2021 한국농약과학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11

살충제 저항성(resistance)이란 해충이 살충제에 대하여 감수성(민감도)이 저하되는 유전 현상으로서 유전되지 않는 유사 현상인 내성(tolerance)이라는 개념과 구별된다. 살충제 저항성 판별 기준은 실험 대상 계통의 반수치사농도(약량)가 공시감수성 계통 대비 2배 이상이면 결정된다. 다만 낮은 수준의 저항성 비(2-10배)는 내성 현상에도 중복으로 나타날 수 있으므로 명확하게 규정하기는 어렵다. 국내에서는 1969년 점박이응애와 사과 응애에서 살충제 저항성 현상이 처음 보고되었으며, 2017년까지 출판된 문헌에 의하면 약 21종의 해충에서 살충제 저항성이 발달한 것을 확인하였다. 대표적인 살충제 저항성 발달 해충을 분류학적으로 구별하면 나비목(배추좀나방, 왕담배나방, 거세미나방), 바퀴벌레목(독일바퀴), 총채벌레목(꽃노랑총채벌레, 오이총채벌레), 노린재아목(벼멸구, 애멸구, 흰등멸구), 매미아목(담배가루이, 온실가루이), 진딧물아목(복숭아혹진딧물, 목화진딧물, 조팝나무진딧물), 거미강 응애목(점박이응애, 사과응애, 차응애, 바로아응애)등으로 구성이 되어 있었다. 전체 저항성 발달 사례는 약 2,000건 정도로 정리할 수 있었다. 해충의 살충제 저항성 발달은 농업 현장에서 사용하는 살충제의 투입량과 밀접한 연관이 있다. 2021년 10월 국내 등록 살충제의 단제 제품(합제 제외)을 기준으로 분석한 결과에 따르면, 약 600여개 상품이 유통되고 있는데, 120종의 일반명(유효성분)과 40종의 작용기작으로 구분될 수 있다. 적용 대상 작물은 약 290종이며, 대상 해충은 약 320종으로서 나비목 26%, 진딧물아목 20%, 딱정벌레목 13%, 파리목 8%, 매미아목 7%, 노린재아목 6%, 거미강 응애목 6%, 총채벌레목 3% 순이였다. 농약 등록 건수는 작물에서는 배추(3.2%), 사과(2.4%), 가지(2.4%), 무(2.1%), 고추(2.1%) 순이였고, 대상 해충 종 중에서는 파밤나방(10.8%), 점박이응애(5.5%), 아메리카잎굴파리(5.0%), 복숭아혹진딧물(4.3%), 꽃노랑총채벌레(4.04%) 순이였다. 2021년 적용 대상 해충의 종수와 앞서 언급한 문헌상의 저항성 발달 종수와 비교해보면 저항성 해충이 차지하는 비율은 6.6%로 낮은 편이다. 신규 개발 농약을 중심으로 한 해충 방제가 기존 약제에 대한 저항성 발달을 지연시켰을 수도 있지만, 저항성 평가 실험에 필요한 공시 감수성의 부재와 다양한 해충의 사육 한계가 특정 해충 종에 연구가 편중되어 나타난 현상으로 사료된다. 살충제 저항성 발달 기작은 약제의 투과성 저하, 해독효소의 과발현, 작용점 불일치등의 기작에 기인한다. 저항성 개체군의 효과적인 관리를 위해서는 신속한 진단이 필요한데, 국내에서는 표현형 진단법으로 잔류접촉법(residual contact vial bioassay, RCV)과 유전형 진단법으로 정량적염기서열분석법(quantitative sequencing, QS)등이 개발되었다. 장미 재배지에서 발생한 점박이응애를 대상으로 12종의 약제에 대해 52개 야외 집단을 대상으로 RCV를 활용하여 진단한 결과 높은 수준의 복합저항성을 보유하고 있었다. 이와 더불어 QS 방법으로 작용점상의 저항성 관련 돌연변이(합성피레스로이드계: L1022V, A1376D, F1704I; 아바멕틴: G323D, G326E; 에톡사졸: I1017F)를 평가한 결과 관련 돌연변이가 야외 집단에서 광범위하게 분포하는 것을 확인하였다. RCV와 QS방법 간의 상관계수는 0.583-0.970이였으며, 저항성 표현형을 잘 반영하는 돌연변이가 있음을 확인하였다. 현장에서 저항성 개체군의 발생이 확인되면, 생물학적 방법, 화학적 방법, 물리적 방법 등 종합적 해충관리방법을 도입하여 저항성 개체군을 관리하는 것이 필요하다. 특히, 저항성 정보를 기반으로 살충제 가용 임계지수를 설정하여 농약사용 기준을 설정하면 방제방법을 전환할 수 있는 근거로 활용 가능할 것이다. 화학합성농약의 후보 물질이 감소함에 따라 최근 천연식물보호제에 대한 관심이 고조되고 있다. 천연식물보호제는 신규 작용 기작을 보유하고 있거나 다점작용기작을 지니고 있어 기존 화학합성살충제의 가용수명을 증대시키는데 도움이 될 것이다. 마지막으로 인터넷상에서 저항성 정보 공유는 농업인이 직접적으로 우수한 농약을 선발할 수 있는 근거를 제공하여 궁극적으로 살충제의 가용수명을 증대에 도움이 될 것이다. 현재 일부 병해충에 대해서 살충제/살균제 저항성 정보가 공유되고 있으며, 향후 정보수집 가이드라인을 체계화하여 병해충의 농약에 대한 반응수준을 공유하는 것이 필요하다. 지금까지 내용을 요약하면, 저항성 해충군의 관리를 위한 포괄적이고 지속적인 저항성 정보 수집과 이해관계자들과의 신속한 정보 공유는 화학합성농약의 방제 효율성을 증대시켜 안전 농산물 생산에 기여할 것이다.

Plasma-based organism evaluation equipment using atmospheric-pressure plasma jets: Efficacy for controlling insect pests

권덕호,김현승,박미리 한국응용곤충학회 2019 Journal of Asia-Pacific Entomology Vol.22 No.3

Alternative insect pest control methods are necessary for efficient pest management with reduced dependency on pesticides. Here, we report the biological responses of several insect species to, and the insecticidal efficacy of, reactive oxygen species (ROS) generated using atmospheric-pressure plasma jets. Plasma-based organism evaluation equipment (PBOEE) consisting of a plasma-generating acrylic chamber, plasma-maintaining acrylic chamber, and plasma efficacy evaluation container was developed. The PBOEE system enabled determination of the insecticidal efficacy of ROS free from the adverse effects of high temperature; moreover, four different exposures could be achieved within one run. The biological responses of five major insect pests (Aphis gossypii, Bemisia tabaci, Helicoverpa armigera, Tetranychus kanzawai, and Thrips palmi) were assessed, with a focus on knockdown time, recovery time, and median lethal time (LT 50 ). With short-term exposure (< 3 min), B. tabaci showed the fastest knockdown time (38.4 ± 2.7 s) and the slowest recovery time (699 ± 133 s), and no mortality was noted in any of the five species. On the other hand, with long-term exposure (< 21 min), insecticidal efficacy was observed in B. tabaci and T. palmi, which showed LT 50 values of 6.3 and 9.6 min, respectively. The PBOEE system can be used to determine the optimal exposure time for evaluating the insecticidal efficacy of plasma against insect pests, and plasma can be used for future control of some insect pests.

벼에서 애멸구(Laodelphax striatellus Fallén) 개체군 밀도 변동 예측 모델 구축

권덕호,정인홍,서보윤,김혜경,박창규,Kwon, Deok Ho,Jeong, In-Hong,Seo, Bo Yoon,Kim, Hey-Kyung,Park, Chang-Gyu 한국응용곤충학회 2019 한국응용곤충학회지 Vol.58 No.4

벼에 줄무늬잎마름병을 유발하는 애멸구(Laodelphax striatellus)의 온도에 따른 산란 등 성충 활동 특성을 12.5~35.0℃ 10개 항온조건 광주기 14L:10D에서 조사하였다. 산란모델을 만들기 위한 단위 함수를 개발하고 DYMEX를 이용하여 개체군 밀도 변동 모델을 구축하였다. 성충 수명은 15.0℃에서 56.0일로 가장 길었고, 35.0℃에서 17.7일로 가장 짧았으며 온도가 올라감에 따라 수명도 짧아지는 경향을 보였다. 암컷 한 마리당 총산란수는 22.5℃에서 515.9개로 가장 많았으며, 35℃에서 18.6개로 가장 적었다. 산란 모델 개발을 위해 성충발육율, 총산란수, 성충사망율 및 누적산란율 단위모델을 추정한 결과, 단위모델 모두에서 높은 수준의 모델 적합성을 보였다(r²=0.94~0.97). 개체군 밀도 변동 모델은 포트와 포장 실험을 통하여 예측 정확도를 평가하였다. 포트 및 포장 실험 결과 접종 후 30일까지는 각 조사 시점에서 밀도 및 영기 분포 비율의 예측 정확도가 비교적 높았으나 이후에는 1, 2령의 조사 밀도와 예측 밀도 간에 큰 차이가 발생하였고, 영기 분포 변화의 경우도 모델에서 실제 조사 자료보다 1~2단계의 발육 영기가 빠르게 추정되는 경향을 보였다. Temperature-dependent traits of Laodelphax striatellus, rice stripe virus vector, were investigated at 10 constant temperatures (12.5, 15.0, 17.5, 20.0, 22.5, 25.0, 27.5, 30.0, 32.5, and 35.0 ± 1℃) under a fixed photoperiod (14/10-hr light/dark cycle). Unit functions for the oviposition model were estimated and implemented into a population dynamics model using DYMEX. The longevity of L. striatellus adults decreased with increasing temperature (56.0 days at 15.0℃ and 17.7 days at 35.0℃). The highest total fecundity (515.9 eggs/female) was observed at 22.5℃, while the lowest (18.6 eggs/female) was observed at 35.0℃. Adult developmental rates, temperature-dependent fecundity, age-specific mortality rates, and age-specific cumulative oviposition rates were estimated. All unit equations described adult performances of L. striatellus accurately (r² =0.94~0.97). After inoculating adults, the constructed model was tested under pot and field conditions using the rice-plant hopper system. The model output and observed data were similar up to 30 days after inoculation; however, there were large discrepancies between observed and estimated population density after 30 days, especially for 1^st and 2^nd instar nymph densities. Model estimates were one or two nymphal stages faster than was observed. Further refinement of the model created in this study could provide realistic forecasting of this important rice pest.