Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citation Korean Bibliography
ISSN : 1226-9999(Print)
ISSN : 2287-7851(Online)
Korean J. Environ. Biol. Vol.40 No.2 pp.187-198
DOI : https://doi.org/10.11626/KJEB.2022.40.2.187

First report of Telenomus remus Nixon (Scelionidae), an egg parasitoid of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Noctuidae) in Korea and its biological characteristics

Jum Rae Cho*, Bo Yoon Seo1, June Yeol Choi1, Gwan Seok Lee, Meeja Seo, Jeong Hwan Kim
Crop Protection Division, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration, Wanju 55365, Republic of Korea
1Crop Foundation Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Wanju 55365, Republic of Korea
* Corresponding author Jum Rae Cho Tel. 063-238-3285 E-mail. jrcho82@korea.kr
11/05/2022 16/06/2022 17/06/2022

Abstract


In this study, Telenomus remus Nixon (Hymenoptera: Scelionidae) was first reported as a natural enemy of the fall armyworm Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) egg collected from corn fields in Korea, and its biological characteristics was studied. Based on morphological and molecular analysis, the parasitoid emerged from S. frugiperda eggs was identified as T. remus. We found that T. remus can attack the eggs of S. frugiperda, Spodoptera litra and Spodoptera exigua under a laboratory condition. The longevity of T. remus female adult was longer than that of male adult. The egg-to-adult period of T. remus was not affected by the host age and sex. T. remus female adult laid at least 1-3 eggs a day to a maximum of 37 or more eggs, and the most oviposited on the 3rd to 4th day after emergence. The host preference for oviposition of T. remus adult was high in the order of S. litura>S. exigua>S. frugiperda. T. remus preferred to parasitize 1- and 2-day-old host egg rather than 3-day-old host egg. When compared to the sex ratio of T. remus progeny, the rate of female progeny was higher at the initiation time of oviposition, while the proportion of male progeny increased significantly with female adult age, especially after 8-day-old adult. This information may be useful for improving T. remus mass rearing system and developing a biological control program to control S. frugiperda.


fall armyworm , Spodoptera frugiperda , egg parasitoid , Telenomus remus , biological characteristics

한국에서 열대거세미나방 알기생벌 Telenomus remus Nixon (가칭: 밤나방검정알벌) [검정알벌과]의 첫 보고 및 생물적 특성 연구

조점래*, 서보윤1, 최준열1, 이관석, 서미자, 김정환
농촌진흥청 국 립농업과학원 작 물보호과
1농촌진흥청 국 립식량과학원 작 물기초기반과

초록

    서 론

    열대거세미나방 [Spodoptera frugiperda ( J.E. Smith, 1797)] 은 옥수수를 포함하여 여러 농작물에 심각한 피해를 주 는 해충으로, 42과 186종의 식물을 가해할 정도로 기주범 위가 매우 넓은 해충으로 알려져 있다 (Casmuz et al. 2010). 열대거세미나방은 미주 대륙이 원산지이며, 나비목 (Lepidoptera) 밤나방과 (Noctuidae) 흰무늬밤나방아과 (Amphipyrinae) 에 속한다. 특히, 이동성 (migratory behavior)이 강 한 해충으로 알려져 있다 (Sparks 1979;Johnson 1987).

    열대거세미나방 성충은 봄에서 가을까지 미국 텍사스와 플로리다에서 북쪽으로 캐나다 퀘벡과 온타리오까지 1,700 km를 이동하는 것으로 보고되었다 (Mitchell et al. 1991;Westbrook et al. 2016). 열대거세미나방의 발생이 서아프리 카 나이지리아에서 2016년 처음 확인된 이후 (Goergen et al. 2016), 사하라 이남 지역 대부분의 아프리카 국가뿐만 아니라 (Nagoshi et al. 2018) 2018년 5월에 서아시아 지역 인도에서 처음 확인되었다. 같은 해 미얀마와 태국 등 동남 아시아 국가에, 그리고 2019년에는 중국 등 동북아시아로 확산하였다 (Li et al. 2019). 우리나라에는 2019년 제주에서 처음 발견되었고, 전북과 경남 등 여러 지역에서도 피해가 확인되었다 (Lee et al. 2020).

    열대거세미나방의 기생성 천적의 종류는 장소 및 보고 된 해에 따라 다양하다. Hendery (2020)는 Feed the future 의 IPM Innovation Lab 연구팀이 2018년 동아프리카에서 열대거세미나방 알에 대해 70% 이상의 기생률을 보이는 두 천적 (Telenomus 및 Trichogramma속)을 발견하였다고 보 고하였다. 또한, Koffi et al. (2020)은 아프리카 가나 (Ghana) 에서 열대거세미나방의 천적류를 보고하면서 Chelonus bifoveolatus 및 Coccygidium luteum이 가장 우점하였다고 보고하였다. 열대거세미나방을 공격하는 150종 이상의 알 기생자 중 아프리카에서 Telenomus remus Nixon (Hymenoptera: Scelionidae)가 생물적방제 인자로서 가능성이 가 장 유망한 것으로 보고한 바 있으며 (Kenis et al. 2019), 중국 에서도 다양한 Spodoptera속에 속하는 알을 공격한다고 보 고하였다 (Chou 1987;Tang et al. 2010). Liao et al. (2019)은 남중국 옥수수 밭에서 열대거세미나방 알에 기생하는 T. remus를 처음 보고하면서 이들의 야외 기생률이 30~50% 정도 된다고 보고하였다.

    나방류 알기생벌 T. remus 성충 체장은 0.5~0.6 mm이고, 말레이시아에서 Nixon (1937)에 의해 처음으로 보고되었 다. 이 종은 아시아, 아프리카, 아메리카 및 오세아니아 대 륙에 분포하는데, 도입된 이후 정착한 사례도 다수 포함되 어 있으며, 최근에는 중국 남부를 포함한 대부분의 열대 거세미나방 발생지역에서 분포하고 있다 (CABI, https:// cabi.org/isc/datasheet/53078;Kenis et al. 2019;Liao et al. 2019). T. remus의 기주로는 밤나방과 (Noctuidae), 포충나 방과 (Crambidae) 및 불나방과 (Arctiidae)의 종이 있는데, 대부분 밤나방과에 속하며, 그중 Spodoptera spp.가 가장 많 이 보고되어 있다 (Cave 2000). Spodoptera spp.의 알기생벌 로 알벌과 (Trichogrammatidae)의 Trichogramma spp.도 있 으나, 알 덩어리의 외부 노출된 알에 주로 산란하기 때문 에 알 덩어리의 속에 있는 알까지 산란이 가능한 T. remus 가 더 공격적인 알기생벌로 평가받고 있다 (Cave 2000). T. remus 암컷 성충은 기주의 알당 한 개의 알을 낳는데, 일생 동안 평균 270개의 알을 산란한다 (Cave 2000;Kenis et al. 2019). T. remus를 이용한 열대거세미나방과 담배거세미나 방 (Spodoptera litura) 등 Spodoptera spp. 나방류의 생물적방 제를 위해 여러 나라에서 대량증식 후 대량방사가 시도되 기도 하였으며, 생물적 특성 (발육, 생식, 생태 등)과 대량사 육기술 등이 연구되었다 (Cave 2000).

    중복기생자 (gregarious egg parasitoid)는 전형적으로 한 기주에 다수의 알을 산란하는 반면, 단독기생자 (solitary egg parasitoid)는 한 기주에 한 개의 알을 산란하는 특성이 있다. 과기생일 경우 단독기생자는 한 개체의 완전한 발육 을 위해 동족의 발육을 억제한다 (Mayhew and van Alphen 1999;Pexton and Mayhew 2002). 반면 중복기생자는 서 로 앞다투어 경쟁적으로 발육하는 경향이 있으나 (Dorn and Beckage 2007) 동족을 죽이는 경우는 드물다고 보고한 바 있다 (Bartlett and Ball 1964;Bartlett and Medved 1966;Grbic et al. 1992).

    본 연구에서는 한국에서 기생성 천적인 Telenomus remus [(가칭)밤나방검정알벌]가 열대거세미나방 알에서 처음 으로 발견된 것을 보고하면서 이 천적의 생물적 특성 (암수 성충의 수명, 알에서 성충까지 발육기간, 성비, 산란수, 기생 률, 기주 선호성 및 중복기생 여부 등)에 대하여 보고하고 자 한다.

    재료 및 방법

    1. 시험곤충

    2020년 9월 18일 전북 완주군 소재 국립농업과학원 시 험포장 (35°49′40″N, 127°02′44″E)의 옥수수 잎에 산란된 열대거세미나방 알 덩어리와 알 주변에서 산란 중인 알기 생벌 성충을 채집하였다. 실내 사육실로 가져온 이후 알 덩 어리에서 Telenomus remus 성충이 확인되었으며, 이후 누대 사육하여 유지하면서 본 시험에 사용하였다. 사육실 조건 은 온도 25±1°C, 광주기 16 : 8 (Light : Dark) h 및 상대습도 60~70%였으며, 사육 용기 상단 그물망에 꿀을 발라 주고, 열대거세미나방 알을 기주로 제공하면서 생물적 특성을 조사하였다.

    2. 알기생벌의 형태 및 분자동정

    열대거세미나방 알에서 채집된 알기생벌 성충의 형 태 동정을 위해서 Choi (1999)의 분류키를 참고하여 1차 적으로 검정알벌과 (Scelionidae)의 Telenomus속으로 확 인하였다. 분자동정은 Seo et al. (2017)의 CTAB extraction solution (iNtRON Biotechnology Inc., Korea) 게놈 DNA 추 출법을 이용하여 알기생벌 성충으로부터 게놈 DNA를 확 보하였다. 일차적으로 알기생벌의 미토콘드리아 시토크 롬옥시다제 I (mtCO1) 유전자 영역을 해독하기 위해서 mtCO1 증폭용 범용 프라이머인 LCO1490 (5′-GGT CAA CAA ATC ATA AAG ATA TTG G-3′), HCO2198 (5′-TAA ACT TCA GGG TGA CCA AAA AAT CA-3′) (Folmer et al. 1994) 을 이용하였다. 중합효소연쇄반응 (PCR)을 위해 0.2 mL PCR 튜브에 12.5 μL의 PrimeSTAR® GXL premix (2×) (Takara Korea Biomedical Inc., Korea)를 넣고 1 μL의 게 놈 DNA와 2 μL의 정방향/역방향 프라이머 (각 10 pM) 및 9.5 μL의 멸균수를 추가하고 섞어 최종 25 μL를 만들었다. PCR 반응은 SimpliAmpTM Thermal Cycler (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 이용하여 98°C에서 10 초 후 49°C에서 15초, 68°C에서 30초로 30회 반복하였 다. PCR 증폭 산물을 ㈜마크로젠 (Korea)에 의뢰해 Sanger sequencing을 수행하였으며, 분자동정을 위해서 미국 국립 생물정보센터 (NCBI) GenBank 데이터베이스와 BLAST 분석을 통해서 조회한 염기서열 (query)에서 99% 이상의 유사도 (similarity)를 보이는 상위 첫 번째의 종 (species) 을 탐색하였다. 상위 첫 번째 종인 T. remus와 다양한 유 전정보 유사도를 비교 검토하기 위해 중국에서 보고된 T. remus 미토콘드리아 유전체 정보 (MW551561.1와 MT9066 47.1)를 참고하여 mtCO1 (COX1) 전체 영역, COX3 부 분 영역, CYTB 부분 영역을 증폭할 수 있는 프라이머를 Primer3 (https://bioinfo.ut.ee/primer3-0.4.0/)를 이용하여 설계 제작하였다. mtCO1 (COX1) 전체 영역 증폭용 프라이 머는 Tel.remus-ND2-F1 (5′-TTC CAT CAA CAT TTT ATT TT-3′)와 Tel.remus-ND2-R1 (5′-AAT TGG TGA TAT AGC ATC TT-3′)이고, COX3 부분 영역 증폭용 프라이머는 Tel. remus-COX3-F1 (5′-GTC AAC CAT TTC ACC TAG TA-3′) 와 Tel.remus-COX3-R1 (5′-CAC ACT ACA TCA ACA AAA TG-3′)이며, 마지막으로 CYTB 부분 영역 증폭용 프라이머 는 Tel.remus-CYTB-F1 (5′-GAT GAA ATT TTG GAT CAT TA-3′)와 Tel.remus-CYTB-R1 (5′-ACT GGT ATT ATT CCA ATT CA-3′)이다. PCR 증폭 및 분자동정은 위와 같은 방법 으로 수행하였다. 한편, 알기생벌의 핵 DNA 영역인 Internal transcribed spacer 2 (ITS2) 염기서열 확보를 위해 보존 형 PCR 프라이머 ITS3 (5′-GCATCGATGAAGAAC GCAGC-3′)와 ITS4 (5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′) (White et al. 1990)를 활용하여 Seo et al. (2017)의 방법으로 PCR 반응을 수행하였다. 해당 PCR 산물의 분자동정은 위 와 같은 방법으로 수행하였다.

    분자계통수 분석을 위해서 Liao et al. (2019)을 참조하 여 미국 국립생물정보센터 (NCBI) GenBank 데이터베이스 에서 405 bp의 공통 영역을 갖는 검정알벌과 (Scelionidae) 총 50개의 mtCO1 염기서열을 분석에 활용하였다. 군외군 (outgroup)으로는 2종의 Trichogrammatidae wasps을 적용 하였다. MEGA 7.0 (Kumar et al. 2015)에 탑재된 ClustalW 방법으로 배열한 후에 Tamura-Nei 방법으로 유전적 거리 (evolutionary distance)를 계산하고 Maximum Likelihood 계 통수를 추정하였으며, 총 1,000회 반복 (bootstrapping)하여 신뢰도를 검정하였다.

    3. 생물적 특성 조사

    1) 성충 수명

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 및 담배거세미나방의 알과 꿀물을 넣어 두고, 갓 우화한 T. remus 암컷 1마리와 수컷 2마리를 접종하고 매 일 산란을 받으면서 T. remus의 생사를 확인하여 암수의 수 명을 조사하였다.

    2) 발육기간 (알-성충)

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 및 담배거세미나방의 알과 꿀물을 넣어 두고, 갓 우화한 T. remus 암컷 1마리와 수컷 2마리를 하루 동안 함께 넣어 둔 후 암수 성충은 모두 제거하고, 매일 T. remus 의 우화를 확인하여 암수별로 알에서 성충까지의 기간을 조사하였다.

    3) 산란수

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 및 담배거세미나방의 알과 꿀물을 넣어 두고, 우화한 직후 T. remus 암컷 1마리와 수컷 2마리를 접종하여 산란을 받고, 매 다음날 암수 성충을 열대거세미나방 및 담 배거세미나방의 알과 꿀물이 있는 용기로 옮겨 주었다. 매 일 산란 받은 열대거세미나방 및 담배거세미나방의 알에 서 우화하는 T. remus의 숫자로 일일 산란수로 산정하였다. 암컷 1마리의 총 산란수는 위의 방법으로 암컷 성충이 사 망할 때까지 산란한 수를 합하여 총 산란수로 하였다.

    4) 산란 기주 선호성

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 각 기 주 [파밤나방 (Spodoptera exigua), 담배거세미나방 및 열대 거세미나방]의 알 35~60개 사이에서 동일한 수의 알을 넣 어 두고, 우화 후 24시간이 지나지 않은 T. remus 암컷 1마리 와 수컷 2마리를 24시간 동안 접종한 이후 암수 성충은 모 두 제거하였다. 약 20일 경과 후 각 기주 알에서 우화한 기 생벌의 수를 조사하였다.

    열대거세미나방 및 담배거세미나방으로부터 산란 받은 후 24, 48 및 72시간 된 30~65개의 알을 사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 넣고, 우화 후 24시간이 지나지 않은 T. remus 암컷 1마리와 수컷 2마리를 24시간 동안 접종한 후 암수 성충을 제거하였다. 약 20일 경과 후 알에서 우화한 기생벌의 수를 조사하였다.

    5) 암수 성비

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 및 담배거세미나방의 알을 넣고, 우화 후 24시 간이 지나지 않은 암컷 1마리와 수컷 2마리를 24시간 동안 접종한 후 다음 날 성충을 제거하였으며, 약 20일 경과 후 우화한 T. remus의 더듬이 마지막 마디 모양과 충체 및 다 리의 색깔로 암수를 구분하였다 (Cave 2000). T. remus의 성 비는 일생 전체 산란한 알에서 우화하는 암수로 성비를 조 사하였으며, 산란한 시기에 따라 성 분포를 조사하였다.

    6) 단위생식

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 알을 넣고, 교미하지 않은 암컷 1마리를 접종 한 뒤 24시간 지난 후 성충을 제거하였으며, 약 20일 경과 후 우화한 T. remus의 암수를 구별하여 단위생식 여부를 조 사하였다.

    7) 기생률

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 및 담배거세미나방의 알 25~50개와 꿀물을 넣 고, 우화한 T. remus 암컷 1마리와 수컷 2마리를 24시간 동 안 접종하여 기생당한 나방의 알 수를 조사하여 일일 기생 률로 조사하였다.

    8) 중복기생

    사육 용기 (직경 5.5×높이 1.5 cm, SPL #310050)에 열대 거세미나방 및 담배거세미나방의 알 30개와 꿀물을 넣고, 우화한 T. remus 암컷 10마리와 수컷 20마리를 접종하였다. 24시간 경과 후 열대거세미나방 및 담배거세미나방의 알 을 각각 1개씩 개별로 보관하면서 우화한 기생벌 수를 조 사하여 중복기생 여부를 조사하였다.

    결과 및 고찰

    1. 분자동정 (BLAST 분석)

    2020년 8월 18일 국립농업과학원 시험포장 옥수수에 서 채집한 열대거세미나방 알기생벌 (Fig. 1)의 미토콘드라 아 세 가지 영역 (1,753, 706 및 899 bp) 및 핵 DNA의 ITS2 (335 bp)의 뉴클레오타이드 시퀀스를 GenBank에 등록하 였다 (GenBank accession number ON737907, ON737908, ON737909 및 ON721270). 열대거세미나방 알기생벌의 미 토콘드리아 세 가지 영역 (1,753, 706 및 899 bp)을 BLAST 분석한 결과, 모두 99.33% 이상 Telenomus remus와 상동 성을 보였다 (Table 1). 가장 높은 상동성을 보인 T. remus (MT906647.1)는 2019년 7월 중국 중동부지역 저장성 (30°15′N, 121°04′E) 열대거세미나방의 알에서 채집·동정 된 알기생벌이다 (Li et al. 2021). 검정알벌과 (Scelionidae)와 알벌과 (Trichogrammatidae)의 mtCO1 부분 영역 (405 bp)을 국내에서 채집한 열대거세미나방 알기생벌의 동일 영역과 함께 분자계통수 분석 결과, T. remus와 97%의 높은 확률로 단일한 그룹으로 분지되었다 (Fig. 2). 한편, 핵 DNA의 ITS2 (internal transcribed spacer 2) 영역 (335 bp)을 BLAST 분석 한 결과, 상동성이 T. nawai와 99.11%, T. remus와 98.51%를 보였다 (Table 1). T. remusNixon, 1937는 T. nawai Ashmead, 1904, T. solitus Johnson, 1983, T. minutissimus Ashmead, 1895, 및 T. soudanensis Risbec 등과 동종이명 (synonym)으로 추 정되고 있으나, 이들 모두 매우 유사한 외부 형태를 가지 고 있어 분류학적으로 확정되지 못하고 있다 (Wengrat et al. 2021). 지금까지 확보한 유전정보를 기반으로 2020년 국 립농업과학원 시험포장 옥수수에서 채집한 열대거세미나 방 알기생벌은 Li et al. (2021)의 T. remus로 판단되었다. T. remus 성충의 체장은 0.5~0.6 mm이고, 검은 광택이 난다. 암 컷의 다리 퇴절과 경절은 검은색이고, 수컷은 옅은 갈색이 다. 암컷의 촉각은 곤봉 모양을 가지나 수컷은 곤봉 모양을 가지고 있지 않다. 암컷은 11마디, 수컷은 12마디의 촉각을 갖는다. 촉각의 병절 (scape) 및 편절 (flagella)은 검은 갈색 (dark brown)을 띤다 (Cave 2000).

    2. 생물적 특성

    1) 성충 수명

    열대거세미나방 알로부터 우화한 T. remus 성충의 수명은 암컷이 14.0±2.7일, 수컷이 7.8±7.7일로 암컷 성충의 수명 이 수컷 성충 수명보다 길었다 (Fig. 3). 담배거세미나방 알 에서 우화한 T. remus 성충의 수명도 암컷이 13.5±5.1일, 수 컷이 9.7±10.4일로 암컷 성충의 수명이 수컷 성충 수명보 다 길었다 (Fig. 3). 그러나 암수 성충의 수명은 유의미한 차 이를 보이지 않아 T. remus 성충의 수명은 기주의 종류와는 무관한 것으로 판단된다.

    2) 발육기간 (알-성충)

    T. remus의 알에서 성충까지 발육 기간은 열대거세미나 방의 알에서 암컷이 12.6±1.2일, 수컷이 12.1±1.1일, 담배 거세미나방의 알에서 암컷이 13.5±0.6일, 수컷이 14.2± 1.0일로 암수 간에 차이가 없었으며, 기주 간에도 유의미한 차이는 없었다 (Fig. 4). T. remus 유충의 발육은 기주의 영양 상태에 따라 달라질 수 있을 것이나, 본 시험에서는 열대거 세미방과 담배거세미나방 알 모두 T. remus 유충이 발육하 는 데 차별적 영향을 주지 않은 것으로 생각된다.

    3) 산란수

    T. remus 암컷 성충은 우화 당일부터 알을 낳기 시작하였 는데, 하루에 1~3개에서부터 최고 37개까지 산란하였으 며, 우화 후 1~2일째 가장 많이 산란하였다 (Fig. 5). 이러한 결과는 Schwartz and Gerling (1974)이 T. remus는 우화 후 첫 5일 동안의 산자수가 전체 산자수의 76% 이상을 차지할 정도로 초기에 집중적으로 산란하였다고 보고한 것과 유 사한 경향을 보였다. 총 산란수는 기주로 열대거세미나방 알을 사용하였을 경우 평균 118.4 (7.0~352.0)개, 담배거세 미나방의 알에서는 평균 164.9 (5.0~372.0)개로 담배거세 미나방 알을 사용하였을 때 산란수가 많았으나, 유의미한 차이는 보이지 않았다 (Table 2).

    4) 산란 기주 선호성

    T. remus는 담배거세미나방>파밤나방>열대거세미나 방 순으로 산란 선호도가 더 높은 경향을 보였으나 (Fig. 6), 유의미한 차이는 보이지 않았다.

    T. remus는 1~2일 된 알을 기주로 더 선호하는 것으로 나 타났다 (Fig. 7). 1~2일 된 알 중에서도 열대거세미나방 알 의 경우 1일 된 알을 더 선호하였으며, 담배거세미나방 알 의 경우 2일 된 알을 더 선호하였다. 3일 된 열대거세미나 방과 담배거세미나방 알에는 산란하지 않았다.

    알기생벌이 기주를 선택하는 일련의 행동은 기주 찾기 - 기주 인식 - 기주 받아들이기 단계로 이어진다 (Vinson 1976, 1984). 알기생벌은 기주 알의 발육 기간이 짧은 경우 기주 알을 찾는 데 더 효율성을 가져야 한다 (Penaflor et al. 2012). 알기생벌이 기주를 선택할 때 기주와 관련하여 화학 또 는/그리고 물리적 특성, 기주와 식물 간 상호작용과 관련 한 특성을 이용한다 (Borges et al. 1999;Hilker and Meiners 2002). 알기생벌이 기주의 특정한 연령을 선호하는 것은 기 주의 적응력 향상과 무관하지 않을 것이다 (Pyke et al. 1977;Strand and Vinson 1983;Schmidt and Smith 1985;Vinson et al. 1998). 따라서 알기생벌은 기주 알의 연령의 변화에 따 라 알 표면이든 내부에서 물리적, 화학적 특성을 이용하여 기주의 적합성을 구분한다 (Penaflor et al. 2012).

    기주 알의 나이는 알기생벌이 기생하는 데 제한 요인으 로 작용할 수 있다. 오래된 알일수록 알기생벌은 기피할 가 능성이 있고, 이때 알기생벌은 알에서 나는 화학적인 냄 새, 알의 연령이 늘어남에 따른 알의 견고함 등 물리화학 적 특성을 감지하여 기주의 연령을 구분할 것으로 생각한 다 (Penaflor et al. 2012). 또한, 기주 알은 발육하는 동안 알 의 크기, 알껍데기의 표면 구조 및 알의 색깔 등의 차이를 갖는다 (Goulart et al. 2011). 이러한 기주 알의 특이성이 Trichogramma spp.를 유인하거나 알에 더 머물게 하는 등 에 영향을 줘 기주 선호도가 달라질 수 있을 것으로 생각한 다 (Consoli et al. 1999). 따라서 기생성 천적의 기주 선호성 은 실내 사육실에서와 다르게 야외에서는 여러 종의 해충 이 발생하기 때문에 생물적방제 프로그램의 중요한 요소 가 될 수 있다.

    한편, 열대거세미나방은 우리나라에 2019년 5월에 첫 발 견되었고, 담배거세미나방 및 파밤나방은 이미 우리나라 에 발생하고 있었던 해충인 것을 고려한다면 T. remus가 열 대거세미나방 알보다 담배거세미나방 및 파밤나방의 알을 더 선호한다는 것은 T. remus가 우리나라에 이미 존재하고 있었으나 발견하지 못한 미기록종으로 추측할 수 있다.

    5) 암수 성비

    T. remus의 암수 성비는 두 기주 모두에서 암컷이 수컷 보다 높았으며, 열대거세미나방의 알에서 암수 비율이 7.5 : 2.5, 담배거세미나방의 알에서 6.0 : 4.0 비율로 담배 거세미나방 알에서 수컷의 비율이 다소 높았다 (Fig. 8). T. remus 성비는 산란 초기에 암컷의 비율이 높다가 T. remus 가 나이를 먹을수록, 특히, 산란 8일 이후부터 수컷의 비율 이 현저하게 높아지는 경향이었다 (Fig. 9). 이러한 결과는 Schwartz and Gerling (1974)이 T. remus 산자의 성비는 암컷 의 비율이 60~70%이며, 암컷이 나이가 들수록 암컷 산자 수는 22%까지 감소하였다. 우화 후 첫 5일 동안의 산자수 가 전체의 76%를 차지할 정도로 초기에 집중적으로 산란 하였다고 보고한 것과 유사한 경향을 보였다. Houseweart et al. (1983)은 성충이 나이가 들어갈수록 암컷 산자의 비 율이 낮아지는 것은 저정낭 내 정자의 수가 부족하거나 감 소하기 때문에 수정한 알의 수가 줄어들고 따라서 암컷의 수가 줄어드는 결과를 초래한다고 보고하였다. 기생성 천 적의 암수 성비는 생물적방제 프로그램에서 중요한 생물 적 특성이다. 특히, 암컷 천적의 성비가 높을수록 목표 해충 에 대해 더 높은 기생을 일으킬 수 있으므로 생물적방제 인 자로 활용할 수 있다 (Bueno et al. 2009).

    6) 단위생식 여부

    교미하지 않은 T. remus 암컷의 알에서는 100% 수컷 성 충이 나와 arrhenotoky type의 단위생식을 하는 것으로 나 타났다. 교미하여 산란한 알에서 부화한 경우, 암수 비율이 8.0 : 2.0로 암컷의 비율이 높게 나타났다 (Fig. 10).

    7) 기주별 기생률

    T. remus의 기생률은 열대거세미나방 알에서 30.2%, 담배 거세미나방알에서 43.5%로 담배거세미나방 알에서 더 높 았다 (Fig. 11).

    T. remus 암컷 성충의 일일 평균 기생률은 열대거세미나 방 알에서 우화 후 첫날 41.8±18.5%, 담배거세미나방 알 에서 52.4±32.6%였다. 기생률이 가장 높은 날은 열대거세 미나방 알에서는 우화 후 3일째, 담배거세미나방 알에서는 우화 후 4일째로 나타났으나 유의미한 차이는 없었다 (Fig. 12). 다른 연구에서는 T. remus의 기생률은 우화 후 첫날 가 장 높았다고 보고하였다 (Morales et al. 2000;Bueno et al. 2010;Naranjo-Guevara et al. 2020)고 하였지만, 유의미한 차이가 없는 본 실험의 결과와 맞비교하는 것은 의미가 없 을 것으로 생각된다.

    8) 중복기생 여부

    T. remus는 열대거세미나방 및 담배거세미나방의 알 모 두에서 두 마리 이상 우화한 경우는 없었다 (Table 3). 이 를 통해 T. remus는 암컷 성충이 중복기생을 피하거나 중복 기생 후 경쟁을 통해 최종 한 마리만 우화하는 단독기생자 (solitary egg parasitoid)로 판단된다.

    적 요

    본 연구에서는 국내 옥수수 포장에서 채집한 열대거세 미나방 알덩어리로부터 우화한 알기생벌을 형태 및 분 자동정하여 검정알벌과 (Scelionidae)의 Telenomus remusNixon (1937) [(가칭)밤나방검정알벌]로 최초로 확인되었 다. T. remus 성충의 수명 및 발육기간 (알-성충까지)은 기 주 종류 및 성별에 따른 차이가 없었다. T. remus 암컷 성충 은 우화 후 바로 산란하고, 하루에 1~3개에서부터 최고 37 개까지 산란하였으며, 우화 후 1~2일째 가장 많이 산란하 였다. 총 산란수는 기주로 열대거세미나방 알을 사용하였 을 경우 평균 118.4 (7.0~352.0)개, 담배거세미나방의 알에 서는 평균 164.9 (5.0~372.0)개로 담배거세미나방 알을 사 용하였을 때 산란수가 많았으나, 유의미한 차이는 없었다. T. remus의 산란 기주 선호도는 담배거세미나방>파밤나방 >열대거세미나방 순으로 높았다. 기주 알의 나이에 따라 T. remus의 선호도가 달랐는데, 1~2일 된 알을 선호하였다. T. remus 자손의 암수 비율은 기주와 상관없이 암컷의 비율 이 수컷보다 높았으며, 산란 초기에는 암컷 산자의 비율이 높다가 나이가 들수록 수컷 산자의 비율이 현저하게 높았 다. 교미하지 않은 T. remus 암컷이 산란하여 부화한 경우, 100% 수컷 성충으로 arrhenotoky type의 단위생식을 보여 주었으며, 교미하여 산란한 경우, 암수의 비율은 8.0 : 2.0로 암컷의 비율이 높았다. T. remus는 중복기생자 (gregarious egg parasitoid)가 아닌 단독기생자 (solitary egg parasitoid) 로 판단된다. 본 연구에서 보고한 T. remus의 생물적 특성에 관한 연구 결과는 실험실 조건에서 대량생산을 위한 정보 로 활용하거나 생물적방제 프로그램을 개발할 때 활용될 수 있을 것이다.

    사 사

    본 연구는 농촌진흥청 국제농업기술협력사업 (과제번호: PJ0164962022)예산 지원으로 수행하였습니다.

    Figure

    KJEB-40-2-187_F1.gif

    Telenomus remus adults that were found in corn fields in Korea on Sept. 18, 2020 and their morphological features.

    KJEB-40-2-187_F2.gif

    Maximum likelihood phylogenetic relationship of a FAW egg parasitoid found in Korea (●) on Sep. 18, 2020, with mtCO1 nucleotide sequences (405 bp) of 50 Scelionidae and two Trichogrammatidae wasps (as an outgroup). The tree was inferred by using the Maximum Likelihood method based on the Tamura-Nei model and the percentage of replicate trees after the bootstrap test (1,000 replicates) are shown above the branches (above 50%).

    KJEB-40-2-187_F3.gif

    Mean(+SD) longevity (days) of Telenomus remus adult on two different host eggs. The number of female and male T. remus used for this test was 18 individuals for Spodoptera frugiperda and 19 individuals for Spodoptera litura, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F4.gif

    Mean(+SD) egg-to -adult period (days) of Telenomus remus when reared on eggs of Spodoptera frugiperda and Spodoptera litura. The number of T. remus used for this test was 96 individuals for Spodoptera frugiperda and 126 individuals for Spodoptera litura, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F5.gif

    Daily ovipositional pattern of Telenomus remus on two different host eggs. The number of female T. remus used for this test was 17 individuals for Spodoptera frugiperda and 15 individuals for Spodoptera litura, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F6.gif

    Preference for Telenomus remus adult on three different host eggs. The number of used T. remus was 19 individuals for females and 38 individuals for males, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F7.gif

    Preference for Telenomus remus on different ages of host eggs. Overlapped standard deviation bars indicate no significant difference between the mean values. The number of female T. remus used for this experiment was 12 individuals for Spodoptera frugiperda and 10 individuals for Spodoptera litura, respectively.

    KJEB-40-2-187_F8.gif

    Sex ratio (%) of Telenomus remus progeny on two different host eggs. The number of female T. remus used for this test was 17 individuals for Spodoptera frugiperda and 16 individuals for Spodoptera litura, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F9.gif

    Gender distribution (%) of Telenomus remus progeny when reared on eggs of Spodoptera frugiperda and Spodoptera litura. The number of female T. remus used for this test was 17 individuals for Spodoptera frugiperda and 16 individuals for Spodoptera litura, respectively. FAW; Fall armyworm, TCW: Tobacco cutworm.

    KJEB-40-2-187_F10.gif

    The sex ratio (+SD) of Telenomus remus adults emerged from fertilized and unfertilized eggs. This experiment was replicated fifteen times. Overlapped standard deviation bars indicate no significant difference between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F11.gif

    Parasitism (%) of Telenomus remus adult for a day on two different host eggs. The number of female T. remus used for this test was 17 individuals for Spodoptera frugiperda and 16 individuals for Spodoptera litura, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    KJEB-40-2-187_F12.gif

    Daily mean (+SD) parasitism (%) of Telenomus remus on two different host eggs. The number of female T. remus used for this test was 17 individuals for Spodoptera frugiperda and 16 individuals for Spodoptera litura, respectively. Overlapped standard deviation bars indicate no significant differences between the mean values.

    Table

    TOP 5 BLAST results for three mitochondrial gene regions (A7C) and internal transcribed spacer 2 (ITS2) region (D) of the fall armyworm (Spodoptera frugiperda) egg parasitoid that were found in Korea on Sep. 18, 2020

    Total number of eggs laid by Telenomus remus in a lifetime on two different host eggs

    Adult emergence of Telenomus remus from single host egg after superparasitism

    Reference

    1. Bartlett BR and JC Ball.1964. The developmental biologies of two encyrtid parasites of Coccus hesperidum and their intrinsic competition. Ann. Entomol. Soc. Am. 57:496-503.
    2. Bartlett BR and RA Medved.1966. The biology and effectiveness of Diversinervus elegans (Encyrtidae: Hymenoptera), an impor-ted parasite of lecaniine scale insects in California. Ann. Entomol. Soc. Am. 59:974-976.
    3. Borges M , MLM Costa, ER Sujii, M Cavalcanti, GF Redigolo, TS Resck and EF Vilela.1999. Semiochemical and physi - cal stimuli involved in host recognition by Telenomus podisi (Hymenoptera: Scelionidae) toward Euchistus heros (Heteroptera: Pentatomidae). Physiol. Entomol. 24:227-233.
    4. Bueno RCOF , TR Carneiro, AF Bueno, D Pratissoli, OA Fernandes and SS Vieira.2010. Parasitism capacity of Telenomus remus Nixon (Hymenoptera: Scelionidae) on Spodoptera frugiperda (Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) eggs. Braz. Arch. Biol. Techn. 53:133-139.
    5. Bueno RCOF , JRP Parra, AF Bueno and ML Haddad.2009. Desempenho de Tricogramatídeos como potenciais agentes de controle de Pseudoplusia includens Walker (Lepidoptera: Noctuidae). Neotrop. Entomol. 38:389-394.
    6. Casmuz A , ML Juárez, MG Socías, MG Murúa, S Prieto and S Medina.2010. Revisión de los hospederos del gusano cogollero del maíz, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae). J. Ar. Entomol. Soc. 69:209-231.
    7. Cave RD. 2000. Biology, ecology and use in pest management of Telenomus remus. Biocontrol News Inf. 21:21N-26N.
    8. Choi JY. 1999. Taxonomic study on the family Scelionidae in Korea (Hymenoptera: Platygastroidea). Ph.D. dissertation, Seoul National University. Seoul.
    9. Chou LY. 1987. Note on Telenomus remus (Hymenoptera: Scelionidae). Bull. Soc. Entomol. Nat. Chung-Hsing Univ. 20:15-20.
    10. Cônsoli FL , EW Kitajima and JRP Parra.1999. Ultrastructure of the natural and factitious host eggs of Trichogramma galloi Zucchi and Trichogramma pretiosum Riley (Hymenoptera, Trichogrammatidae). Int’l. J. Insect Morphol. Embryol. 28:211- 229.
    11. Dorn S and NE Beckage.2007. Superparasitism in gregarious hymenopteran parasitoids: ecological, behavioural and physiological perspectives. Physiol. Entomol. 32:199-211.
    12. Folmer O , M Black, W Hoeh, R Lutz and R Vrijenhoek.1994. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates. Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 3:294-299.
    13. Goergen G , PL Kumar, SB Sankung, A Togola and M Tamò.2016. First report of outbreaks of the fall armyworm Spodoptera frugiperda (JE Smith) (Lepidoptera, Noctuidae), a new alien invasive pest in west and central Africa. PLoS One 11:e0165632.
    14. Goulart MMP , AF Bueno, RCOF Bueno and AF Diniz.2011. Host preference of the egg parasitoids Telenomus remus and Trichogramma pretiosum in laboratory. Rev. Brasil. Entomol. 55:129-133.
    15. Grbić M , PJ Ode and MR Strand.1992. Sibling rivalry and brood sex ratios in polyembryonic wasps. Nature 360:254.
    16. Hendery S. 2020. New study reveals natural enemies of fall armyworm in both Asia and Africa. Entomol. Today. Entomol. Soc. Am. Retrieved 23 July 2020.
    17. Hilker M and T Meiners.2002. Chemoecology of Insect Eggs and Egg Deposition. Blackwell. Berlin. p. 390.
    18. Houseweart MW , DT Jennings, C Welty and SG Southard.1983. Progeny production by Trichogramma minutum (Hymenoptera: Trichogrammatidae) utilizing eggs for Choristoneura fumiferana (Lepidoptera: Tortricidae) and Sitotroga cerealella (Lepidoptera: Gelechiidae). Can. Entomol. 115:1245-1252.
    19. Johnson SJ. 1987. Migration and the life history strategy of the fall armyworm, Spodoptera frugiperda in the Western Hemisphere. Insect Sci. Appl. 8:543-549.
    20. Kenis M , H du Plessis, J van den Berg, MN Ba, G Goergen, KE Kwadjo, I Baoua, T Tefera, A Buddie, G Cafà, L Offord, I Rwomushana and A Polaszek.2019. Telenomus remus, a candidate parasitoid for the biological control of Spodoptera frugiperda in Africa, is already present on the continent. Insects 10:92.
    21. Koffi D , R Kyerematen, VY Eziah, K Agboka, M Adom, G Georgen and R Meagher.2020. Natural enemies of the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) in Ghana. Fla. Entomol. 103:85-90.
    22. Kumar S , G Stecher and K Tamura.2015. MEGA7: Molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets.Mol. Biol. Evol. 33:1870-1874.
    23. Lee GS , BY Seo, J Lee, H Kim, JH Song and W Lee.2020. First report of the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (Smith, 1797) (Lepidoptera, Noctuidae), a new migratory pest in Korea. Korean J. Appl. Entomol. 59:73-78.
    24. Li XJ , MF Wu, J Ma, BY Gao, QL Wu, AD Chen, J Liu, YY Jiang, BP Zhai, R Early, JW Chapman and G Hu.2019. Prediction of migratory routes of the invasive fall armyworm in eastern China using a trajectory analytical approach. Pest Manag. Sci. 76:454-463.
    25. Li XF , ZK Li, JC Zhu, BY Zheng, P Tang and XX Chen.2021. The mitochondrial genome of Telenomus remus (Hymenoptera: Platygastridae), Mitochondrial DNA Part B -Resour. 6:844- 845.
    26. Liao YL , B Yang, MF Xu, W Lin, DS Wang, KW Chen and HY Chen.2019. First report of Telenomus remus parasitizing Spodoptera frugiperda and its natural parasitism in south China. J. Hymenoptera Res. 73:95-102.
    27. Mayhew PJ and JM van Alphen.1999. Gregarious development in alysiine parasitoids evolved through a reduction in larval aggression. Anim. Behav. 58:131-141.
    28. Mitchell ER , JN McNeil, JK Westbrook, JF Silvain, B Lalanne-Cassou, RB Chalfant, SD Pair, VH Waddill, A Sotomayor-Rios and FI Proshold.1991. Seasonal periodicity of fall armyworm, (Lepidoptera: Noctuidae) in the Caribbean Basin and northward to Canada. J. Entomol. Sci. 26:39-50.
    29. Morales J , JS Gallardo, C Vásquez and Y Ríos.2000. Patrón de emergencia, longevidad, parasitismo y proporción sexual de Telenomus remus (Hymenoptera: Scelionidae) con relación al cogollero del maíz. Bioagro. 12:47-54.
    30. Nagoshi RN , G Goergen, KA Tounou, K Agboka, D Koffi and RL Meagh.2018. Analysis of strain distribution, migratory potential, and invasion history of fall armyworm populations in northern Sub-Saharan Africa. Sci. Rep. 8:3710.
    31. Naranjo-Guevara N , LAOD Santos, NCCP Barbosa, AC Morales Correa e Castro and OA Fernandes2020. Long-term mass rearing impacts performance of the egg parasitoid Telenomus remus (Hymenoptera: Platygastridae). J. Entomol. Sci. 55:69- 86.
    32. Nixon GEJ. 1937. Some Asiatic Telenominae (Hym., Proctotrupoidea). Ann. Mag. Natural History. 20:444-475.
    33. Penaflor MFGV , MMM Sarmento, CSB Silva, AG Werneburg and JMS Bento.2012. Effect of host egg age on preference, development and arrestment of Telenomus remus (Hymenoptera: Scelionide). Eur. J. Entomol. 109:15-20.
    34. Pexton JJ and PJ Mayhew.2002. Siblicide and life-history evolution in parasitoids. Behav. Ecol. 13:690-695.
    35. Pyke GH , HR Pulliam and EI Charnov.1977. Optimal foraging: a selective review of theory and tests. Q. Rev. Biol. 52:137- 154.
    36. Schwartz A and D Gerling.1974. Adult biology of Telenomus remus (Hymenoptera: Scelionidae) under laboratory conditions. Entomophaga 19:482-492.
    37. Schmidt JM and JJB Smith.1985. Host volume measurement by the parasitoid wasp Trichogramma minutum: The roles of curvature and surface area. Entomol. Exp. Appl. 39:213-221.
    38. Seo BY , CG Park, YH Koh, JK Jung, J Cho and C Kang.2017. ITS2 DNA Sequence analysis for eight species of delphacid planthoppers and a loop-mediated isothermal amplification method for the brown planthopper-specific detection. Korean J. Appl. Entomol. 56:377-385.
    39. Sparks AN. 1979. A review of the biology of the fall armyworm. Fla. Entomol. 62:82-86.
    40. Strand MR and SB Vinson.1983. Analysis of an egg recognition kairomone of Telenomus heliothidis (Hymenoptera: Scelionidae). Isolation and host function. J. Chem. Ecol. 9:423-432.
    41. Tang YL , KW Chen and ZF Xu.2010. Study on ontogenesis of Telenomus remus Nixon (Hymenoptera: Scelionidae). J. Changjiang Vege. 18:1-3.
    42. Vinson SB. 1976. Host selection by insect parasitoids. Ann. Rev. Entomol. 21:109-134.
    43. Vinson SB. 1984. Parasitoid-host relationships. pp. 205-233. In: Chemical Ecology of Insects (Bell WJ and Cardé RT eds.). Chapman and Hall, London.
    44. Vinson SB , F Bin and LEM Vet.1998. Critical issues in host selection by insect parasitoids. Biol. Control 11:77-78.
    45. Wengrat APGS , A Coelho Jr and JRP Parra.2021. Integrative taxonomy and phylogeography of Telenomus remus (Scelionidae), with the first record of natural parasitism of Spodoptera spp. in Brazil. Sci. Rep. 11:14110.
    46. Westbrook JK , RN Nagoshi, RL Meagher, SJ Fleischer and S Jairam.2016. Modeling seasonal migration of fall armyworm moths. Int. J. Biometeorol. 60:255-267.
    47. White TJ , T Bruns, S Lee and J Taylor.1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal genes for phylogenetics. pp. 315-322. In: PCR Protocols: a Guide to Methods and Applications (Innis MA, DH Gelfand, JJ Sninsky and TJ White, eds.). Academic Press, Inc., New York.

    Vol. 40 No. 4 (2022.12)

    Journal Abbreviation 'Korean J. Environ. Biol.'
    Frequency quarterly
    Doi Prefix 10.11626/KJEB.
    Year of Launching 1983
    Publisher Korean Society of Environmental Biology
    Indexed/Tracked/Covered By

    Contact info

    Any inquiries concerning Journal (all manuscripts, reviews, and notes) should be addressed to the managing editor of the Korean Society of Environmental Biology. Yongeun Kim,
    Korea University, Seoul 02841, Korea.
    E-mail: kyezzz@korea.ac.kr /
    Tel: +82-2-3290-3496 / +82-10-9516-1611