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ISSN : 1226-9999(Print)
ISSN : 2287-7851(Online)
Korean J. Environ. Biol. Vol.40 No.4 pp.556-566
DOI : https://doi.org/10.11626/KJEB.2022.40.4.556

Temperature-dependent developmental model of Echinothrips americanus Morgan (Thysanoptera: Thripidae) on pepper leaf

Min-Jae Kong, Kwang-Ho Kim1, Jae-Kun Kim, Hong-Hyun Park, Sung-Wook Jeon2,*
National Institute of Agricultural Sciences, RDA, Wanju 55365, Republic of Korea
1Customer Support Office, RDA, Jeonju 54875, Republic of Korea
2Department of Agriculture & Biosystem, KOPO, Gimje 54352, Republic of Korea
* Corresponding author Sung-Wook Jeon Tel. 063-540-7621 E-mail. sw3109@kopo.ac.kr
10/11/2022 14/12/2022 19/12/2022

Abstract


The temperature-dependent development of Poinsettia thrips, Echinothrips americanus was studied at eight constant temperatures (15.0, 17.5, 20.0, 22.5, 25.0, 27.5, 30.0, and 32.5±1°C), 65±5% RH and photoperiod of 16L : 8D conditions. The developmental stages were divided into egg, 1st instar, 2nd instar, pre-pupa, pupa, and adult. The total developmental time in the immature stage was 40.4 days at 15.0°C and 11.6 days at 30.0°C, and it decreased with increasing temperature. The lowest temperature of the whole immature period was 10.7°C, and the cumulative temperature to complete the entire immature period was 217.4 degree days. The optimal development temperature (Topt) for the whole immature stage was estimated to be in the range of 30.51-31.21°C. Topt for each immature stage was 31.64-35.47°C at egg, 30.02-33.08°C at 1st instar, 29.16- 34.43°C at 2nd instar, 27.63-29.21°C at pre-pupa, and 29.81-30.12°C at pupa. In the analysis of the six non-linear models, Logan 6 model was the most appropriate as Zi (Weighting Factors) was 0.18.


Poinsettia Thrips , Echinothrips americanus Morgan , temperature-dependent , degree day

포인세티아총채벌레 (Echinothrips americanus Morgan)의 온도발육모형

공 민재, 김 광호1, 김 재군, 박 홍현, 전 성욱2,*
농촌진흥청 국 립농업과학원
1농촌진흥청 고객지원담당관실
2한국폴리텍대학 전 북캠퍼스 농 생명바이오시스템과

초록

    서 론

    포인세티아총채벌레 (Echinothrips americanus Morgan) 는 Thysanoptera (총채벌레목), Thripidae (총채벌레과), Panchaetothripinae (판채토총채벌레아목)에 속하며, 기 주식물은 48과 106여 종 이상이며 (Varga et al. 2010), 특 히 채소 및 관상용 식물에서 그 피해가 크다 (Vierberhen et al. 1998;Liang et al. 2017). 피해 특징으로는 식물을 흡즙하 여 작물의 생장을 저해시키고, 흡즙 행동에 의한 식물 바 이러스를 전파하는 매개충으로 알려져 있다 (Houser et al. 1917;Kennedy et al. 1962;Manzer et al. 1982;Salazar 1996;Walgenbach 1997;Kim et al. 2012). 포인세티아총채벌레 는 미국 조지아주의 온실에서 발생이 최초 발견되었고 (Oetting 1987), 이후 대부분의 북미지역에서 발견되었다 (Vierbergen 1998). 유럽에서는 1989년 영국 런던의 나비 사육 온실에서 발견되었고 (Collins 1998), 아시아 지역에 서는 중국의 베이징과 양링 지역의 채소 및 관상용 식물 재 배지에서 처음 발견되었으며 (Mirab-Balou et al. 2010;Li et al. 2012), 최근 중국 이외에도 대만, 일본, 인도네시아 등을 비롯한 동아시아 지역 및 오스트리아 지역에서도 발견되 고 있어 (Itoh et al. 2003;Mirab-balou et al. 2010;Mound et al. 2013) 북아메리카를 시작으로 유럽과 아시아로 전파된 것으로 추정된다 (Mirab-Balou et al. 2010;Li et al. 2012). 우 리나라에서는 2009년 제주특별시 시설재배지 내 관엽식물 (포인세티아 묘)에서 처음 발견되었고, 현재는 전국 시설 재배지에서 발생하는 것으로 알려져 있다.

    작물을 재배함에 있어 병·해충의 발생은 가장 큰 경제 적 피해를 유발하므로 작물 재배 농가에서는 해충 발생에 대한 방제전략이 필수적이다. 이러한 방제전략은 작물보 호제의 활용, 유인제, 천적의 이용 등이 있으나 (Opit and Peterson 1997; Cho et al. 2000;Kim et al. 2021) 방제전략의 가장 기본은 대상 해충에 대한 발생 시기, 발생 분포 및 발 생 밀도 등의 생태적 특성 파악이 필수적이다. 곤충의 생 태 특성 파악을 위해서는 야외에서 발생하는 해충의 생태 를 관찰하거나 대상 해충을 채집하여 개체군을 조성하고 관찰하며 발육모형을 개발해야 한다 (Kim et al. 2012;Jeon et al. 2019). 곤충의 발육모형에 관련 연구는 현재까지 국 내·외에서 꾸준하게 연구되어 오고 있다 (Eckenrode and Chapman 1972;Ali Niazee 1976;Butts and McEwen 1981;Park et al. 2010a, b). 곤충의 생태 특성 파악을 위한 발육모 형은 선형모형과 비선형모형으로 나뉜다. 선형모형은 곤충 이 발육을 시작하는 최저온도와 발육이 시작되는 최저온 도 이상의 온도값들을 누적한 적산온도의 정보를 제공하 는 특징이 있으나, 최적발육온도 이상의 추정은 불가하다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위해서 비선형발육모형 들이 사용되고 있다 (Campbell et al. 1974;Logan et al. 1976;Schoolfield et al. 1981;Lactin et al. 1995;Briere and Pracros 1998;Briere et al. 1999). 비선형발육모형은 선형모형처 럼 저온부에 대한 정확한 발육정보를 제공하지 못하는 대 신 최적발육온도 (optimal temperature, Topt), 최적상부온 도 (hyperoptimal temperature), 중위온도영역 (intermediate temperature region) 등에 대한 발육정보를 제공하고 있 다 (Schoolfield et al. 1981;Wagner et al. 1984a, b;Jeon et al. 2019).

    많은 국내 연구자들은 작물에 발생하여 피해를 주고 있 는 미소 해충에 대하여 연구를 하고 있으며, 미소 해충류 는 대표적으로 진딧물과 총채벌레류가 있다 ( Jeon and Kim 2019). 총채벌레는 파총채벌레, 꽃노랑총채벌레, 난총채 벌레, 오이총채벌레, 볼록총채벌레가 대표적 해충으로 분 류되어 온도발육실험을 통해 생태정보를 제공하고 있다 (Ahn et al. 2003;Hwang et al. 2013;Jeon and Kim 2019;Han et al. 2020;Yoon et al. 2020). 이러한 온도발육실험을 통한 온도발육모형은 곤충의 생활사를 보다 정확하게 파악할 수 있어 수행되고 있다 (Kim et al. 2012). 중국의 경우 포인 세티아총채벌레에 관한 온도발육실험을 통해 생태자료를 확보하고 있으나 (Zhu et al. 2017), 국내에서는 포인세티아 총채벌레가 2009년 발견된 이래 아직까지 생태에 관한 정 보가 부족한 실정이다. 따라서 국내 온실 재배지에 발생하 고 있는 포인세티아총채벌레의 방제를 위해서는 기초적 생태자료 확보가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 포인 세티아총채벌레의 기초 생태자료를 확보하기 위하여 온도 발육실험을 실시하여 선형모형과 6가지 비선발육모형을 통해 분석하여 정확한 생태정보를 확보하고자 연구를 수 행하였다.

    재료 및 방법

    1. 공시충 채집 및 사육

    포인세티아총채벌레 (Echinothrips americanus)는 2013 년 경기도 수원시 농촌진흥청 농업과학원 내 칼랑코 (Kalanchoe blassfeldiana) 재배포장에서 채집하여 사육실에 서 38세대 이상 누대 사육 중인 개체군을 실험에 사용하였 다. 온도발육 실험을 위한 공시충 사육은 항온기 (25±3°C, 45~55% RH, 16L : 8D) 내 아크릴 케이지 (35×25×30 cm) 에 넣고, 먹이식물로 고추 (Capsicum annuum) 청양 품종의 잎을 제공하며 증식하였다. 기주식물 재배는 고추씨를 가 로 54 cm, 세로 28 cm의 72구 모종 트레이에 파종하고 고추 모에서 건전한 본엽이 1∼3장 발생하면 직경 8 cm, 높이 7 cm의 포트로 옮겨 심어 약 30∼35 cm가 되면 시험 곤충의 먹이로 공급하였다.

    2. 발육 조사

    온도발육 조사를 위해 항온기 (25±3°C, 45~55% RH, 16L : 8D)에 사육 중인 공시충에서 약 100마리의 개체들을 선발하고, 먹이를 제거한 후 1.5 mL의 micro-tube에 pipette 을 이용하여 1,000 μL의 증류수를 넣고 잎자루 부분을 솜 으로 말아 증류수가 제공된 micro-tube 입구에 끼워 고정 한 고춧잎을 12시간 간격으로 성충에게 공급하여 산란을 받았다. 산란을 받은 고춧잎은 별도의 petri-dish (ø 5 cm×7 mm)로 옮긴 후, 12시간 간격으로 알의 부화를 관찰하였다.

    알에서 부화한 약충은 8개 항온 조건 (15.0, 17.5, 20.0, 22.5, 25.0, 27.5, 30.0, 32.5±1°C, 65±5% RH, 16L : 8D)에 서 개체사육을 실시하였다. 개체사육 방법은 1.4 cm 높이 로 솜을 채우고 pipette을 이용하여 1,000 μL의 증류수를 공급한 petri-dish (ø 5 cm×7 mm)에 filter paper (Adventec, Japan) No. 3호 1장을 깔고, 산란을 받기위해 준비한 1.5 mL 의 micro-tube에 고정된 고춧잎에 부화한 약충을 수채화 붓 (No. 3호)을 이용하여 한마리씩 옮겨 개체사육하였다. 발육 조사는 24시간 간격으로 실시하였고, 각 영기는 탈피 각 유무로 구분하였다. 반복 조사를 피하기 위해 조사된 탈 피각은 조사 즉시 제거하였다.

    3. 발육모형

    항온 조건에서 사육 중인 포인세티아총채벌레의 각 단 계 별 발육모형은 선형모형과 6개 비선형모형을 이용하여 분석하였다.

    1) 선형모형

    약충의 각 단계별 발육영점온도는 온도와 발육과의 관 계를 최소자승법 (Campbell et al. 1974)으로 표현한 선형모 형을 이용하여 구하였다 (Eq. 1).

    r ( T c ) = a T c + b ,
    (1)

    (Eq. 1)에서 r(Tc)는 온도에 따른 발육률, a는 기울기, Tc는 온도 (°C), b는 y절편의 추정치를 나타낸다.

    발육단계별로 발육영점온도는 발육속도가 0이 되는 지 점을 발육영점온도로 추정하였으며, 유효적산온도는 사육 온도별 평균 발육기간을 발육속도 (1/발육기간)로 변환한 후 온도와 발육속도와의 직선회귀식의 기울기 역수값을 유효적산온도로 계산하였다 (Moon et al. 2022).

    2)비선형모형

    비선형발육모형은 발육단계별 발육기간의 역수를 취 하여 6개의 비선형모형식 Briere 1 (Briere et al. 1999) (Eq. 2), Lactin 1, 2 (Lactin et al. 1995) (Eq. 3), Logan 6 (Logan et al. 1976) (Eq. 4), Taylor (Kontodimas et al. 2004) (Eq. 5), Sharpe and DeMichele (Schoolfield et al. 1981) (Eq. 6)을 각 각사용하여모형식이실제관측값을얼마나잘설명하는 지를분석하였다.

    r ( T ) = a T ( T − T 0 ) ( T L − T ) 1 2 ,
    (2)

    (Eq. 2)의 a는 매개변수, T0는 발육 임계하한온도, TL은 치 사상한온도이다 (Briere et al. 1999).

    r ( T ) = e ( p T ) − e ( p T L − ( T L − T ) / Δ T ) , r ( T ) = e ( p T ) − e ( p T L − ( T L − T ) / Δ T ) + λ ,
    (3)

    (Eq. 3)의 ρ는 최적온도 범위에서 발육률, ΔT는 생리적으 로장애를가장크게받는고온부온도범위, λ는발육영점 온도를 추정할 수 있는 y절편 값이다 (Lactin et al. 1995).

    r ( T ) = ψ ( e ( ρ T ) − e ( ρ T L − ( T L − T ) / Δ T ) ) ,
    (4)

    (Eq. 4)의 Ψ는 최대발육률, ΔT는 발육상한온도와 치사상한 온도와의 폭, ρ는 최적온도에서의 발육률 상수이다 (Logan et al. 1976).

    r ( T ) = R m   ·   e [ − 1 2   ·   ( T − T m T σ L ) 2 ]   if   T ≤ T m , r ( T ) = R m   ·   e [ − 1 2   ·   ( T − T m T σ H ) 2 ]   if   T > T m ,
    (5)

    (Eq. 5)의 Rm은 최대발육률, Tv은 발육률이 가장 높은 온 도, TσL은 T≤Tm일 때 곡선의 분포를 나타내는 매개변수, TσH는 T>Tm일 때 곡선의 분포를 나타내는 매개변수이다 (Kontodimas et al. 2004).

    r ( T c ) = P 25 T 298.15   ·   exp [ H A R ( 1 298.15 − 1 T ) ] 1 + exp [ H L R ( 1 T L − 1 T ) ] + exp [ H H R ( 1 T H − 1 T ) ] ,
    (6)

    (Eq. 6)의 r(Tc)는 절대온도 (°K)에서의 발육률, R은 기체 상수 (1.987 cal degree-1 mole-1), P25는 25°C에서의 발육 속도(발육에어떠한영향도미치지않는다는가정을포 함), HA는 모형에서 가정한 속도조절효소 (rate-controlling enzyme)가 촉매하는 반응의 활성화 엔탈피, TL은 속도조 절효소가 저온에 의해 50% 활성을 나타내는 온도 (K), HL 은속도조절효소가저온에의해 50% 활성화되는것과관 련된엔탈피의변화, TH는 속도조절효소가 고온에 의해 50% 활성을 나타내게 되는 온도 (K), HH는 이와 관련된 엔 탈피의 변화이다 (Schoolfield et al. 1981).

    4.비선형발육모형의적합성

    비선형모형들의 적합성 평가는 가중치 지표 (Zi)를 사 용하여 분석하였다. Z는 비선형모형들의 Residual sum of squares (RSS), Akaike’s information criterion (AIC), Corrected Akaike’s information criterion (AICC), Bayesian information criterion (BIC) 등의 지표를 통합하여 모형들 이 설명을 평가한다 (Eqs. 7, 8; Arbab and Mcneill 2011).

    z i = D i ∑ j = 1 s D i ,
    (7)

    D i = 1 5 ( | R j 2 − min ( R 2 ) | max ( R 2 ) − min ( R 2 ) ) + | R a d j , i 2 − min ( R a d j 2 ) | max ( R a d j 2 ) − min ( R a d j 2 ) + | A I C i − max ( A I C ) | max ( A I C ) − min ( A I C ) + | B I C i − max ( B I C ) | max ( B I C ) − min ( B I C ) + | A I C c i − max ( A I C c ) | max ( A I C c ) − min ( A I C c ) ,
    (8)

    (Eq. 8)에서 max(x) 값은 모든 S 후보 모형들의 최대 X값, xi 는 i번째 모형의 x값, i=1, 2, 3, ... ,S이다.

    R a d j 2 = 1 − ( n − 1 ( n − p ) ) ( 1 − R 2 ) ,
    (9)

    (Eq. 9)에서 n은 관찰값의 개수, p는 비선형모형들의 para-meter의 개수, R2는 결정계수이다.

    A I C = n   ln ( R S S n ) + 2 p ,
    (10)

    (Eq. 10)에서 n은 관찰값의 개수, p는 비선형모형들의 para-meter의 개수, R2는 결정계수이다.

    A I C c = n   ln ( R S S n ) + 2 p n ( n − p − 1 ) ,
    (11)

    (Eq. 11)에서 n은 관찰값의 개수, p는 비선형모형들의 para-meter의 개수, RSS는 잔차의 제곱합이다.

    B I C = n   ln ( R S S n ) + p   ln   ( n ) ,
    (12)

    (Eq. 12)에서 n은 관찰값의 개수, p는 비선형모형들의 para-meter의 개수, RSS는 잔차의 제곱합이다.

    5.통계분석

    선형모형의 기울기와 y절편값의 추정은 SAS PROCREG (SAS Institution EG 2016)를 사용하여 구하였고, 비선형발 육모형의 파라미터값들은 TableCurve 2D (SYSTAT 2002) 를 이용하여 구하였다. 발육기간에 대하여서는 One-way ANOVA 분석을통해평균간의차이를비교하였고, 평균 간 차이가 발생한 경우엔 Tukey’s HSD를 사용하여 평균 간 차이를비교분석하였다.

    결과및고찰

    1. 온도별발육특성

    15.0~32.5°C의항온조건에서포인세티아총채벌레의 발육은 알 기간에서는 온도가 증가할수록 발육기간이 짧 아지는 경향을 보였으나 30°C 이상의 온도에서는 발육기 간에 대한 통계적 차이를 보이지 않았다. 약충 (1st~2nd instar)과 전용의 발육에서는 온도가 증가할수록 발육기 간이 짧아지는 경향을 보였으나, 32.5°C 이상에서는 발육 기간이 다시 늘어났다. 약충과 전용기간에 대한 온도별 발 육 차이는 약충은 27.5°C 이상, 전용은 22.5°C 이상의 조건 에서는 통계적 유의성을 보이지 않았다. 번데기의 발육기 간에서도 온도가 증가할수록 발육기간은 짧아지는 경향 을 보였고, 25°C 이상의 온도에서는 통계적 유의성을 보 이지 않았다. 알에서부터 번데기까지의 전체 발육은 온 도가 증가할수록 발육기간은 짧아지는 경향을 보였으나, 32.5°C 이상에서는 발육기간이 다시 늘어나는 경향을 보 였으며, 27.5°C 이상에서는 통계적인 유의성이 확인되지 않았다 (Table 1) (Egg: F=10821.0, df=7, 397, p<0.0001; 1st: F=248.59, df=7, 397, p<0.0001; 2nd: F=220.41, df=7, 382, p<0.0001; Pre-pupa: F=155.37, df=7, 350, p<0.0001; Pupa: F=161.82, df=7, 335, p<0.0001; Total: F=521.31, df=7, 397, p<0.0001).

    2. 발육모형

    1) 선형모형

    발육영점온도를 추정하기 위해 각 온도의 발육 평균값 의 역수 (1 day-1)를 취하여 발육률을 구하고 선형모형에 적 용한 직선을 x축 (온도) 쪽으로 연장하여 발육률이 0이 되 는 지점인 발육영점온도를 추정한 결과 알 기간은 13.0°C, 1령충은 10.5°C, 2령충은 12.2°C, 전용기간은 11.0°C, 번 데기 기간은 8.8°C, 전체 발육기간은 10.7°C로 추정되었 다. 유효적산온도는 각 발육단계별 일별로 발육영점온도 이상의 값들을 추출하고 누적하여 얻은 값으로 알 기간 은 100.0 DD, 1령은 50.0 DD, 2령은 25.3 DD, 전용은 14.1 DD, 번데기는 31.5 DD, 전체 발육기간에 대한 유효적산 온도는 217.4 DD였다. 선형모형에 대한 보정 결정계수 (R2Adj)는 0.97 이상으로 모형에 대한 적합성이 확인되었다 (Table 2) (Egg: F=111.02, p<0.0001; 1st instar: F=552.55, p<0.0001; 2nd instar: F=381.38, p<0.0003; Pre-pupa: F=289.54, p=0.0004; Pupa: F=38.94, p<0.0015; Total: F=193.07, p<0.0002).

    2) 비선형모형

    6가지 비선형모형 (Briere 1, Lactin 1, 2, Logan 6, Taylor, Sharpe & Demichele) 중 Sharpe & Demichele을 제외한 5 가지 비선형모형을 이용하여 최적발육온도 (Topt)를 추정 한 결과, 알은 31.64°C∼35.47°C 사이 범위로 분석되었다. 1령은 30.02°C∼33.08°C, 2령은 29.16°C∼34.44°C, 전용은 27.63°C∼29.21°C, 번데기는 29.44°C∼30.19°C, 전체 발육 기간은 30.51°C∼31.21°C 범위로 분석되었다 (Fig. 1, Table 3).

    3. 비선형발육모형의 적합성 분석

    비선형발육모형 적합성 평가 결과, 알 기간의 가중치 지 표 (Zi)는 Lactin 2에서 0.19로 가장 높았고, 1령은 Logan 6 가 0.22, 2령은 Sharpe & DeMichele이 0.179655, 전용기간 은 Lactin 2가 0.173274, 번데기 기간은 Logan 6가 0.17, 전 체 발육기간은 Logan 6가 0.18로 가장 높은 가중치 지표를 보여 비선형발육모형의 적합성을 잘 설명하였다 (Table 4).

    고 찰

    많은 연구자들은 식물의 생장, 변온동물, 곤충의 생태적 특징을 간접적으로 알아보기 위한 손쉬운 방법으로 온도 발육모형을 많이 사용하고 있다 (Damos and Savopoulou- Soultani 2012;Fand et al. 2015). 온도발육모형은 곤충의 생 태적 특징 외에도 해충의 예찰 모형 및 방제를 위한 기초 자료로도 활용되고 있다 (Wagner et al. 1984 a, b;Curry and Feldman 1987).

    온도발육실험을 토대로 포인세티아총채벌레의 발육의 특징을 살펴보면 온도가 증가할수록 발육기간은 짧아지 는 경향을 보였고, 25°C 이상의 온도 조건에서는 다시 발 육기간이 늘어나는 경향을 보였다. Liang et al. (2017)도 고 춧잎을 먹이로 포인세티아총채벌레의 발육실험에서 온도 가 증가할수록 발육기간이 짧아지는 경향을 보였고 31°C 이상의 온도 조건에서는 발육에 대한 통계적 차이를 보이 지 않았다. Ahn et al. (2003)의 난총채벌레 (Dichromothrips smithi), Tamotsu (2000)의 파총채벌레 (Thrips tabaci), MacDonald et al. (1998)의 꽃노랑총채벌레 (Frankliniella occidentalis)의 경우에서도 온도가 증가할수록 발육속도는 빨라졌으나, 30°C 이상의 온도 조건에서는 통계적인 차이 를 보이지 않아 온도에 따른 총채벌레류 발육의 특징이라 생각되며 약 30°C가 총채벌레류 발육의 한계온도로 생각 되었다.

    선형모형을 이용한 포인세티아총채벌레의 발육영점온 도 추정에서 각 단계별 발육영점온도는 알은 13.01°C, 1령 10.5°C, 2령 12.2°C, 전용 11.0°C, 용 8.8°C, 전체발육영점온 도는 10.7°C였고, 전체 발육기간에 대한 유효적산온도는 217.4 DD로 추정되었다. Liang et al. (2017)도 전체발육영 점온도는 11.35°C, 유효적산온도는 229.76 DD로 본 실험과 비슷한 결과를 보였다.

    우리나라 온실과 야외에서 발생하는 파총채벌레의 발 육영점온도는 10.8°C, 유효적산온도는 232.6 DD (Tamotus 2000), Ahn et al. (2003)의 난총채벌레의 경우에는 발육 영점온도가 9.5°C, 유효적산온도는 204.4 DD, Gitonga et al. (2002)의 꽃노랑총채벌레의 발육영점온도 9.0°C, 유효 적산온도 256 DD였다. 오이총채벌레는 발육영점온도가 10.6°C로 포이세티아총채벌레와 발육영점온도는 비슷하 였으나, 유효적산온도는 183.3 DD로 상당히 짧은 경향을 보였다 (Park et al. 2010b). 파총채벌레 (Tamotus 2000)의 전 체 발육은 포인세티아총채벌레와 상당히 유사한 결과로 볼 수 있으나, 각 발육단계별로 발육영점온도를 살펴보면 포인세티아총채벌레의 발육영점온도는 번데기 단계를 제 외하고 대부분의 발육단계에서 10°C 이상이었고, 파총채벌 레는 10°C 이하였으며, 특히 알 기간에서는 7.2°C로 상당히 낮은 온도에서 발육을 시작하였다. 따라서 포인세티아총채 벌레는 꽃노랑총채벌레나 파총채벌레에 비해 발육에 있어 높은 온도 조건을 요구하는 것으로 판단된다.

    선행 연구자들은 대상 곤충의 발육최적온도를 추정하 기 위해서 다양한 비선형모형을 제시하고 있으나 한 가지 혹은 두 가지 모형만을 이용하여 적합성을 평가하고 있다 (Kim et al. 2012). 하지만 모형들의 특성치 차이는 대상 곤 충에 대한 발육온도 범위를 정확히 설명하지 못하는 경우 가 발생할 수 있다 ( Jeon et al. 2019). 본 실험에서는 포인세 티아총채벌레를 대상으로 6가지 비선형발육모형을 제시 하였고 발육모형 간의 범위를 통해 대상 해충의 발육가능 온도 범위를 알 수 있었다. 비선형모형에 대한 적합도 평 가에서도 기존 평가는 결정계수 (R2) 혹은 보정결정계수 (R2adj)를 이용하고 있으나, 매개변수 (parameter)의 개수 차 이는 적합도에 영향을 끼친다 (Kim et al. 2012). 따라서 이 러한 오류를 보정하기 위해서 본 실험에서는 가중치 지 표 (Zi)를 사용하여 정확한 분석이 가능하였다 (Arbab and Mcneill 2011).

    본 실험을 통해 우리는 포인세티아총채벌레의 발육가능 온도 범위를 제시하였고, 비선형발육모델들 간의 비교·분 석을 통해 보다 정확한 발육모형을 제시하였다. 해충을 대 상으로 온도발육모형은 1~2개의 모형을 중심으로 발육최 적온도 (Totp)에 대한 점추정만을 제시하고 있으며 (Kim et al. 2004; Zhu et al. 2017), 모형의 적합성도 R2 또는 R2adj 수 준으로 제시하고 있다. 하지만 본 연구에서는 6가지 발육 모형을 대상으로 포인세티아총채벌레의 발육모형을 통해 발육최적온도 (Totp)의 범위를 제시하였고 모형에 대한 적 합도에서도 발육단계별로 나누어 AIC, AICC, BIC 등을 활 용하여 가중치 지표 (Zi)를 통해 모형의 정밀도를 높였다 (Arbab and Mcneill 2011). 따라서 이러한 방법을 활용한다 면 국내 난방제 해충 및 외래 침입해충 등에 대한 정확한 발육 특성의 파악이 가능하여 방제를 위한 기초자료로 활 용 가능할 것으로 생각된다.

    적 요

    포인세티아총채벌레 (Echinothrips americanus)의 온도 별 발육은 15.0~32.5±1°C까지 2.5°C 간격 (65±5% RH, 16L : 8D) 8개 온도 조건에서 알, 1령, 2령, 전용, 번데기, 성 충으로 구분하여 조사하였다. 전체 발육기간은 25.0°C 이 상의 온도 조건에서는 온도가 증가할수록 발육기간은 짧 아지는 경향을 보였다. 온도별 발육기간은 15.0°C에서 40.4 일, 30.0°C에서는 11.6일로 고온으로 갈수록 발육기간은 짧 아졌으나, 32.5°C에서는 발육기간이 다시 길어져 12.5일 이었다. 선형모형을 이용한 전체 발육기간의 발육영점온 도는 10.7°C, 유효적산온도는 217.4일도였다. 비선형발육 모형을 이용한 최적발육온도 (Topt) 범위는 알은 31.64∼ 35.47°C, 1령의 30.02∼33.08℃, 2령은 29.16∼34.43°C, 전 용은 27.63∼29.21°C, 번데기는 29.81∼30.12°C, 전체 발육 기간은 30.51∼31.21°C였다. 비선형발육모형에 대한 가중 치 지표 (Zi)는 Logan 6모형이 0.18로 가장 적합하였다.

    사 사

    본 연구는 농촌진흥청 ‘농작물 난방제 병해충 발생 예측 모형 개발 (과제번호: PJ015111)’ 과제의 지원으로 수행되 었음.

    Figure

    KJEB-40-4-556_F1.gif

    Developmental rate curves (1 day-1) for immature stages of Echinothrips americanus (A: Egg stage, B: 1st instar stage, C: 2nd instar stage, D: Pre-pupa stage, E: Pupa stage, and F: Total stage).

    Table

    Developmental time of immature stages of Echinothrips americanus under eight constant temperatures

    Lower threshold temperature and thermal requirement estimated by linear regression for Echinothrips americanus

    Estimated Parameters for six non-linear models describing the relationship between the temperature (°C) and the developmental rate (1 day-1) for all immature stages of Echinothrips americanus

    Model performance fitness criteria for non-linear models between temperature (°C) and developmental rates (1 day-1) for all immature stages of Echinothrips americanus

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    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
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