Journal 
최근 다양한 국내외 규제 및 청정농산물에 대한 소비자의 의 식이 높아지면서 친환경 농산물에 대한 수요가 증가하고 있다 (Kang, 2018;Park, 2018). 천적은 친환경농업에 필요한 중요한 생물자원으로서 포식성, 기생성 및 병원성 천적으로 구분하고 해충관리를 위해 생물농약(biopesticides)으로 사용되고 있다 (Damalas and Koutroubas, 2018; van Lenteren et al., 2018). 최 근 외국의 경우 고품질 농산물을 생산하기 위하여 천적활용에 대한 수요가 증가하고 있지만 국내의 천적농업은 상당히 침체 되어 있는 실정이다(Kim et al., 2008;Lee, 2014). 국내 친환경 농가에서 사용되는 천적은 주로 외국 업체에서 생산된 천적을 수입하여 사용하고 있다. 이런 이유로 인하여 농가에서는 천적 활용에 대한 수월성과 경제적 측면에서 다른 유기농자재보다 활용하기가 어려운 실정이다. 국내 친환경농가의 천적농업을 활성화하기 위하여 대량생산이 쉬운 일부 천적에 대해서는 간 편하고 경제적인 천적생산기술의 개발이 필요하다고 판단된다.
가시진드기과(Acari: Mesostigmata: Laelapidae)의 많은 종 들은 토양에 서식하는 포식성 응애들로서 토양해충을 방제하는 데 효과적으로 사용되고 있다(Walter and Oliver, 1990). 특히 Hypoaspidinae 아과에 속하는 뿌리이리응애(마일즈응애라고 불리기도 함)[Stratiolaelaps scimitus (Womersley)]와 가는뿔다 리좀응애(총채가시응애라고 불리기도 함)[Geolaelaps aculiefer (Canestrini)]는 총채벌레 번데기 및 작은뿌리파리류(Bradysia spp.) 유충과 알에 대하여 높은 포식력을 가지고 있으며, 대량 생산기술이 개발되고 상업화되었다(Chambers et al., 1993;Bennison et al., 2002;Walter and Campbell, 2003). 또한, 이 종 들은 톡토기류, 뿌리응애류(Rhizoglyphus spp.와 Tyrophagus spp.), 달팽이류 등 다양한 토양해충의 방제에도 활용된 바 있다 (Axelsen et al., 1997;Enkegaard et al., 1997;Lesna et al., 2000;Berndt et al., 2004;Vanninen and Koskula, 2004). 그리고, 국 내에서는 버섯재배시 발생하는 버섯파리류의 방제에 효과가 입증된 사례가 있다(Jeon et al., 2007;Ham et al., 2012). 또한, 이 천적들은 산란계의 흡혈성 해충인 닭진드기(Dermanyssus gallinae)의 친환경적 방제를 위한 잠재적 천적자원으로서 시 험된 바 있다(Ali et al., 2012;Lesna et al., 2012). 최근에는 꿀 벌에 기생하는 베로아응애(Varroa destructor)의 포식성 천적 으로 활용 가능성을 시험한 바 있다(Rangel and Ward, 2018).
그런데 상업적으로 잘 알려진 이 두 종(S. scimitus와 G. aculiefer)은 가끔 Hypoaspis 속으로 잘못 불려지기도 하였다 (Walter and Campbell, 2003). Stratiolaelaps scimitus의 경우 2000년도 초반 북미지역에서 상용화되었던 천적 종은 H. miles 또는 S. miles로 잘못 알려지기도 했다(Walter and Campbell, 2003;Beaulieu, 2009). 현재 상업적으로 유통되고 있는 종은 S. scimitus이며 미국 및 브라질 등에서 버섯파리류 방제를 위하여 대량생산기술이 개선된 바 있다(Cabrera et al., 2005;Freire and Moraes, 2007). 그러나 S. scimitus의 경우, 형태적으로 구 분이 어렵기 때문에 여러 유사종으로 구성된 은밀종 복합체 (cryptic species complex)일 가능성을 제시한바 있다(Walter and Campbell, 2003).
뿌리이리응애의 상업화를 위하여 대량사육이 필요했으며 다양한 종류의 먹이원을 연구했다. 주요 먹이원으로서 긴털가 루응애가 많이 사용되었다(Steiner et al., 1999;Freire and Moraes, 2007;Barbosa and de Moraes, 2016). Cabrera et al. (2005)는 작은뿌리파리류(Bradysia spp.), 애지렁이류(potworm), 또는 긴다리뿌리진드기류(Sancassania spp.)를 사용한 바 있 다. 또한 다양한 종류의 먹이(총채벌레, 나방류 알, 새우, 선충, 꽃가루)를 시험하고 이에 대한 산란율에 영향을 조사한 바 있다 (Navarro-Campos et al., 2016). 본 연구에서는 토양해충의 포 식성 천적인 뿌리이리응애(S. scimitus)를 이중상자 사육법으 로 생산하여 공급함으로써 생물적 해충방제에 크게 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.
재료 및 방법
종 진단
포식성 응애는 Biobest사(Westerlo, Belgium)에서 구입하였 으며 형태적 종 진단을 위하여 아래와 같은 분류 key를 활용하 였다(Waters and Campbell, 2003).
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-등판이 강모 S2부터 서서히 좁아진다. 후항문모의 길이는 측 항문모의 60%로 짧다. 촉지의 전부절은 비슷한 크기의 발톱 2개를 가진다························· Stratiolaelaps miles (Berlese)
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-등판이 강모 S2부터 뚜렷하게 좁아진다. 후항문모의 길이는 측항문모와 비슷하다. 촉지의 전부절은 비슷한 크기의 발톱 2개와 기부에 작은 가시를 가진다········································ ··································· Stratiolaelaps scimitus (Womersley)
유전자 진단을 위하여 한 개체로부터 PureLink Genomic DNA Mini Kit (Invitrogen, CA, USA)를 이용하여 genomic DNA를 추출하였다. COI 염기서열을 결정하기 위하여 forward primer (LCO1490) 5‘-GGTCAACAAATCATAAAGATATT GG-3’; reverse primer (HCO2198) 5‘-TAAACTTCAGGGT GACCAAAAAATCA-3’을 사용하였다(Folmer et al., 1994). PCR 혼합액은 SolgTM 2x Taq Pre-Mix (Solgent, Daejeon, Korea)에 프라이머와 응애 DNA를 넣어서 만들었다. PCR 반 응은 초기반응(92℃, 5분), 35 cycles (92℃, 60초; 55℃, 60초; 72℃, 60초) 그리고 말기반응(72℃, 5분)을 PTC-200 thermal cycler (MJ Research, Watertown, MA, USA)에 실시하였다. PCR 반응액을 전기영동으로 확인한 후에 증폭된 DNA 절편을 절단하고, 순수분리하여 클로닝을 실시하고 염기서열을 결정 하였다. DNA 염기서열은 National Center for Biotechnology Information (NCBI)의 GenBank database에서 BLASTN algorithm (Schäffer et al., 2001) 방법으로 유사성을 분석하였다.
긴털가루응애의 사육방법
뿌리이리응애의 먹이로서 긴털가루응애[Tyrophagusputrescentiae (Schrank)]를 공급하였다. 사육상자는 외부상자(22 L, 54 × 36 × 18 cm3)와 내부상자(6.5 L, 31 × 22 × 11 cm3)로 구성 된 2개로 플라스틱 상자이며, 내부상자의 높이가 외부상자의 덮개에 닿지 않을 정도면 적합하다(Fig. 1A).
긴털가루응애의 사육용 배지는 쌀겨와 건조효모의 혼합 배 지로서 쌀겨에 건조효모를 100:1 비율로 넣고 잘 섞었다. 내부 상자에 혼합배지를 1/4정도(1.5 L) 깔고 난 뒤에 긴털가루응애 (약 10,000마리/ml)가 있는 혼합배지를 다시 1/4로 채워서 잘 섞은 후에 내부상자의 1/2 정도(3 L)로 유지하였다. 외부상자 안에 내부상자를 넣고 외부상자 덮개를 덮은 후 25 ± 1℃, 60 ± 10% 조건에서 사육하였다. 일주일 후에 2배로 증식한 긴털가 루응애를 분리하였다. 즉, 긴털가루응애의 1/2은 천적의 먹이 로 사용하였다. 그리고 나머지 1/2은 다시 두 개의 상자에 반씩 나누어 증식용으로 사용하였다. 긴털가루응애 사육상자의 혼 합배지의 수분 유지 및 내부상자밖으로 탈출한 응애의 주변환 경 오염을 방지하기 위하여 외부상자 바닥에 물을 약 1 cm 정도 채워 놓았다(Fig. 1A). 또한, 내부상자에서 탈출한 응애의 익사 를 촉진하고 곰팡이 발생억제를 위하여 주방세제를 0.1% 농도 로 첨가했으며 1주일 간격으로 새로운 물로 교체하였다.
뿌리이리응애의 사육 방법
뿌리이리응애의 사육상자는 긴털가루응애 사육방법과 같이 2개의 사육상자로 구성된다(Fig. 1B). 사육배지로는 왕겨를 활 용하였으며, 고압 멸균(105℃, 1.2기압, 60분) 또는 냉동 처리 후 사용하였다. 냉동 처리 조건은 -70℃에서 1일 이상 또는 -20℃ 에서 1주일 이상 실시하였다. 사용 전에는 미리 상온에서 완전 히 녹인 후 왕겨와 물을 6:4로 잘 섞은 후 사용하였다.
내부상자에 신선한 왕겨를 2 L 깔고 뿌리이리응애(30.0 ± 2.5마리/ml)를 포함한 왕겨를 2 L 덮었다. 그리고 먹이응애인 긴털가루응애 배지를 국자를 이용하여 150 ml 공급하였다. 이 로서, 내부상자 내의 왕겨 량은 상자부피의 2/3 (4 L) 정도가 되 었다. 내부상자를 외부상자 안에 넣고 외부상자 덮개를 덮은 후 25 ± 1℃에서 두었다. 먹이 공급은 긴털가루응애 배지 150 ml 를 주 1회 공급하였다. 약 4주간 사육한 뒤에 뿌리이리응애의 밀도를 측정하였다. 사육상자의 왕겨를 고루 섞은 후 계량스푼 으로 왕겨 2 ml 채취하여 A4용지 위에 놓고 움직이는 뿌리이리 응애를 잡으면서 수를 측정하였다. 각 상자당 5반복을 실시하 였고, 평균 30마리이상인 상자의 경우 사육이 양호하게 된 것으 로 결정하였다. 사육이 잘 된 상자는 2개의 사육상자로 나누어 추가로 증식하였다.
사육용 배지의 수분 함량 분석
이중상자 시스템에서 사육배지의 수분함량을 분석하였다. 긴털가루응애 배지는 기존 쌀겨에 수분을 처리하지 않고 사용 하였고, 뿌리이리응애의 왕겨배지는 왕겨에 물을 첨가하면서 수분함량이 50~60%가 되도록 조성하였다. 사육배지의 수분량 은 HMM-1110 건초수분측정기(DRAMINSKI, Olsztyn, Poland) 를 이용하여 측정하였다.
밀도 분석
긴털가루응애 및 뿌리이리응애의 밀도를 측정하였다. 긴털 가루응애 사육상자의 쌀겨 배지 및 뿌리이리응애 왕겨 배지 1 ml 를 흰색 A4 복사지 위에 놓고 움직이는 개체수를 측정하였다. 또한, 크기가 작은 약충을 관찰하기 위하여 Swift stereo 80 해 부현미경(Swift Instruments International, Tokyo, Japan)하에 서 측정하였다. 각 샘플당 5반복을 실시하였다.
결 과
포식성 응애의 종 진단
Biobest 회사에서 구입한 포식성 응애의 종을 형태적으로 진 단하였다(Fig. 2). Waters and Campbell (2003)이 제시한 분류 목록표를 활용하여 형태적 진단을 해 본 결과 등판이 강모 S2부 터 뚜렷하게 좁아졌고 후항문모의 길이는 측항문모와 비슷하 였다. 또한, 촉지의 전부절은 비슷한 크기의 발톱 2개와 기부에 작은 가시를 가지고 있었으므로 이 종을 Stratiolaelaps scimitus (Womersley)으로 진단하였다(Fig. 2).
또한, DNA를 추출하여 658 bp COI 염기서열을 비교 분석 하였다. GenBank database에는 5개의 비교 가능한 COI 염기서 열이 등록되어 있었으며, 그 중에서 AY184367 (호주)은 S. scimitus로 명명되었으나 다른 염기서열, 즉 KU318184 (네델 란드, Koppert), FM210171 (네델란드, Koppert), FM210172 (독일, Sautter & Stepper), FM210173 (벨기에, Biobest) 염기 서열은 H. miles로 명명되어 있었다. 본 연구에 활용한 샘플과 GenBank database의 COI 염기서열 유사성은 모두 100%였다.
긴털가루응애의 사육방법
긴털가루응애를 쌀겨를 활용하여 이중상자 시스템으로 1주 일 사육한 결과 그 밀도는 5,184 ± 134마리/ml에서 10,856 ± 273마리/ml로 증가하였으며 초기밀도 대비 2.09배 증가하였다 (Table 1). 즉, 긴털가루응애 3 L 사육상자에 총 3천만 마리로 증식될 수 있다고 예측된다.
뿌리이리응애의 사육 방법
뿌리이리응애 사육시 먹이응애 공급을 1:15 (천적 개체수:먹 이응애 개체수)로 유지하였다. 자가생산시 천적에게 공급되는 먹이응애 밀도는 최소 10,000마리/ml 이상이며 먹이 급여를 주 1회만 공급하였다. 뿌리이리응애의 사육 배지 1 ml를 주기적으 로 측정하여 박스 당 총 밀도를 예측하였다.
뿌리이리응애 사육상자내 왕겨내부의 수분함량 분석
뿌리이리응애 사육상자 안의 왕겨내부의 수분함량을 측정 하였다. 천적 증식기간인 4주 동안 초기 수분함량이 54 ± 2.0% 에서 37 ± 1.8%로 감소하였다(Fig. 3).
뿌리이리응애의 밀도 분석
뿌리이리응애의 밀도에 따라 긴털가루응애를 1:15의 비율 로 공급하였다. 즉, 뿌리이리응애 상자당 긴털가루응애를 매회 60~180 ml 공급하였다. 긴털가루응애 1상자(3 L)를 활용하여 뿌리이리응애 13.3상자에 먹이공급이 가능하였다(Table 3). 뿌 리이리응애의 초기밀도는 10.3 ± 1.7마리/ml였으나 4주 뒤에 30.0 ± 2.5마리/ml로 증가하였다(Fig. 4). 즉, 밀도증가율이 4주 만에 약 3배 증가하였다.
고 찰
뿌리이리응애를 효율적으로 사육하기 위하여 이중상자를 개발하였다. 내부상자에는 왕겨에 뿌리이리응애를 키우고 이 것을 약간의 물을 담아둔 외부상자에 넣은 후에 뚜껑을 덮어두 면 된다. 이 방법은 두 가지 장점이 있다. 첫째, 이중상자를 이용 하여 뿌리이리응애의 중요한 사육조건인 배지의 습도를 유지 할 수 있다. 둘째, 내부상자에서 나온 뿌리이리응애가 외부상자 밖으로 탈출하여 사육실을 오염시키는 것을 방지할 수 있었다.
뿌리이리응애의 사육용 배지로서 왕겨를 사용하였다. 기존 의 상업용 제품에는 피트모스나 질석이 사용되어 있다. 그러나 왕겨는 값싸고 손쉽게 구할 수 있을 뿐만 아니라 사육상자내에 서 뿌리이리응애의 은신처 제공 및 적절한 수분 유지에 효과적 이기 때문에 포식성 응애의 사육을 위해 아주 좋은 천연소재로 판단된다. 뿌리이리응애를 대량사육할 때 배지의 수분 함량이 매우 중요한 요소이기 때문에 배지에 수분 처리를 하는 것이 매 우 까다로운 과정이다. 겨울철에는 외부조건이 건조하기 때문 에 수분함량을 늘리고, 여름철에는 외부조건이 습하기 때문에 수분함량을 줄이는 등 계절에 따라 배지 수분을 조절하여야 한 다. 그러나 본 연구에서는 외부상자 바닥에 물을 1 cm 정도 채 워 두었기 때문에 상기 배지에 특별히 수분을 처리하지 않아도 되었다. 본 이중상자의 경우 내부상자 내 왕겨 내부의 수분 함 량을 측정해 본 결과 최적 수분조건 범위인 30~50%를 유지하 였다.
긴털가루응애는 뿌리이리응애의 먹이원으로서 가장 효과적 인 것으로 알려졌다(Freire and Moraes, 2007). 본 연구에서는 긴털가루응애를 사용함으로서 뿌리이리응애의 밀도를 4주만 에 약 3배의 증식시킬 수 있었다. 긴털가루응애는 쌀겨와 건조 효모를 혼합한 배지로 증식하였으며 이는 상업적 증식을 위해 사용된 여러 가지 영양분을 혼합하여 가공한 배지보다 훨씬 더 간단한 배지이므로 손쉽게 만들어 사용할 수 있다. 긴털가루응 애의 밀도는 최소 10,000마리/ml이었으며, 뿌리이리응애의 자 가생산에 충분히 활용할 수 있는 수준이었다. 최근, 뿌리이리응 애의 대체먹이로서 다양한 먹이원을 시험한 바 있다. Navarro- Campos et al. (2016)는 뿌리이리응애와 또 다른 포식성 토양응 애인 가는뿔다리좀응애(G. aculiefer)의 생존율을 높이기 위하여 긴털가루응애와 Artemia sp. cysts, 지중해밀가루명나방(Ephestia kuehniella)의 알, 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis) 유충을 비교시험했다. 그 결과 뿌리이리응애는 4종류의 먹이 에 큰 차이를 나타내지 않았으나 가는뿔다리좀응애는 긴털가 루응애보다 대체먹이들이 더 좋은 효과를 나타냈다고 보고한 바 있다. Xie et al. (2018)는 긴털가루응애 대용으로서 같은 속 의 T. curvipenis와 지중해밀가루명나방의 알을 사용했을 때에 긴털가루응애와 마찬가지로 90% 이상의 생존율을 보고했다. 그러나 대체먹이를 활용하기 위해서 대체먹이의 대량생산에 필요한 기술 개발도 선행되어야 한다고 판단된다.
뿌리이리응애를 4주간 증식하면 재배현장에 사용할 수 있는 밀도인 30마리/ml가 되었다. 먹이공급 회수도 주 1회만 시행하 였다. 또한, 증식한 뿌리이리응애는 저온저장이나 수송기간이 없이 바로 재배현장에 적용할 수 있기 때문에 해충방제 효과를 높이는데 장점이 될 것으로 판단된다.
본 연구에서 사용한 쌀겨 및 왕겨는 농가 주변에서 아주 저 렴하게 구할 수 있는 농업자재이다. 또한 사육용 플라스틱 상자 또한 저렴하게 구입할 수 있다. 이러한 왕겨를 활용한 이중상자 사육법은 경비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이러한 방 법은 뿌리이리응애와 유사한 다른 포식성 응애, 즉, 가는뿔다리 좀응애, 사막이리응애[Amblyseius californicus (McGregor)] 및 지중해이리응애(Amblyseius swirskii Athias-Henriot) 등을 사육하는 데에도 활용할 수 있을 것으로 판단한다.
KSAE
