천적의 품질 저하는 해충방제를 위한 천적 사용에 있어 실제 적으로 중요한 실패 요인 중의 하나이다. 주로 사육기술이 미흡 하거나 근친교배에 의한 누대사육, 대량 생산된 천적의 장기 저온저장에 의해 천적의 생물학적 능력이 변하며 품질이 저하 된다(Kim et al., 2009). 대량 생산된 천적을 장기적으로 보관 하며 해충방제에 효과적으로 이용하기 위해서는 최적의 품질 을 유지할 수 있는 저온 저장조건을 구명하여야 한다(Gillespie and Ramey, 1988;Morewood, 1992;Rudolf, 1993;DeClercq and Degheele, 1993). 무엇보다도 방사 시기에 맞추어 충분한 천적 개체의 확보를 용이하게 하기 위해서 천적의 저온저장은 반드시 필요한데, 각국의 천적회사들은 상품화된 천적에 대해 IOBC (International Organization for Biological Control)의 품 질관리 가이드라인을 참고하고 있지만 각기 다른 천적 종에 따 른 각각의 효과적인 저온 저장조건을 고려하여야 하기 때문에 쉬운 일은 아니다(Kim et al., 2009).

천적의 저온저장과 관련된 많은 연구들이 있지만, 주로 번데 기 단계에서의 저온저장 연구에 집중되어 있으며(Chen et al., 2011), 번데기 저온저장 온도 및 기간에 따른 우화율이나 우화 후 성충의 산란율 및 기생율을 조사한 연구결과들이 주를 이루고 있다(Farghaly and Ragab, 1993;Tememi and Ashfaq, 2005). Trichogrammatoidea bactrae 번데기는 7℃에서 3일간 저장하 였음에도 성충이 전혀 우화하지 않은 반면(Krishnamoorthy and Mani, 1999), Trichogramma nerudai 번데기는 저온저장 이후 에도 다음 세대의 생존율이나 우화율, 기생율에 전혀 영향을 주 지 않는 것으로 확인되어 천적 종에 따른 저온저장 가능성을 반 드시 검토하여야 한다(Tezze and Botto, 2004). 가루이류 해충 의 생물학적 방제에 이용하고 있는 온실가루이좀벌과 황온좀벌 번데기는 방제에 이용되기 전, 운송과정에서 우화되는 것을 막 기 위해 저온저장 하는데, 10℃ 이하의 낮은 온도에서의 계속 적인 저온저장보다는 초기 번데기 단계에서 12℃ 저장 후 7℃ 로 낮추어 저장하는 방법이 우화율과 기생율에 효과적인 것으 로 확인되었다(Luczynski et al., 2007). 포식성노린재인 Orius majusculus의 경우, 운송하는 동안 주로 5~12℃ 저온에 보관하 며, 이러한 단기간의 저온저장이 이 종의 대량생산에 있어 필수 적인 방법으로 알려져 있다(Lenteren et al., 2003).

참딱부리긴노린재(Geocoris pallidipennis)는 딱부리긴노린 재아과(Geocorinae)에 속하는데, 이 아과에 속하는 노린재류 는 가루이류, 나방류, 총채벌레류, 응애류, 진딧물류 등의 어린 유충이나 알을 포식하는 광식성 곤충으로 잘 알려져 있다(Saito et al., 2005; Mukawa et al., 2006). 참딱부리긴노린재에 대한 연구결과가 많지 않지만, 같은 아과의 Geocoris punctipes의 경 우, 먹이에 따른 천적으로써의 이용가능성에 있어 상당한 차이 를 보이며, 진딧물이나 나방 유충보다는 나방 알을 포식하였을 때, 발육이나 생존, 생식에 더 적합하다고 보고되어 있다(Cohen and Debolt, 1983;Dunbar and Bacon, 1972;Eubanks and Denno, 2000;Lawrence and Watson, 1979;Torres et al., 2004). 또한 시설 딸기나 피망에 발생한 총채벌레 방제를 위해 큰딱부 리긴노린재를 방사하여 천적으로서의 이용가능성을 확인하기 도 하였다(Oida et al., 2007;Saito et al., 2005).

갈고리뱀잠자리붙이(Micromus angulatus)는 참딱부리긴노 린재와 마찬가지로 진딧물류, 깍지벌레류, 응애류를 포식하는 천적으로, 특히 진딧물 포식력과 번식력이 우수한 효과적인 생 물학적 방제인자로 잘 알려져 있다(Stelzl and Devetak, 1999). 하지만, 이 종 역시 다른 풀잠자리목 천적들과 마찬가지로 야 외 포장에서의 방사 후 성충의 분산이나 방사 방법의 어려움 으로 시설 재배지에서만 제한적으로 사용되고 있다(Stelzl and Devetak, 1999). 주로 낮은 작물에서 발견되고 다양한 시설 작 물에 발생한 진딧물류를 포식하는 천적으로 많이 이용되고 있 지만, 하와이 사탕수수 및 옥수수 재배포장에 발생한 진딧물류 방제를 위해 호주에서 도입하여 이용한 사례가 있다(Williams, 1927;Stelzl and Devetak, 1999;Eilenberg et al., 2001).

본 연구는 진딧물류와 가루이류 해충의 우수한 포식성 천적 인 참딱부리긴노린재와 갈고리뱀잠자리붙이 두 종의 실내사육 개체의 대량 확보를 위한 효과적인 저온저장 조건을 구명하기 위해 저온저장 온도 및 기간에 따른 이들 두 종의 약충과 성충 의 생존율, 산란력 및 포식력을 조사하였다.

재료 및 방법

시험곤충

참딱부리긴노린재(G. pallidipennis)는 경북 성주군 성주읍 (N35°91´, E128°28´) 유기농 참외농가의 시설재배지에서 담배 가루이 밀도를 조사하던 중 집단으로 서식하는 것이 확인되어 2009년 7월에 채집하여 실내 사육실로 옮겨와서 다음과 같이 사육하였다. 환기구가 있는 투명 플라스틱 페트리디쉬(직경 9 cm, 높이 3 cm)에 엽병을 탈지면으로 감아 시들지 않게 적신 참외 잎을 넣고, 먹이로 줄알락명나방(Cadra cautella Walker, Almond moth) 알을 충분히 제공하여 온도 30℃, 상대습도 80 ± 10%, 광주기 16L : 8D 조건하에서 누대사육 하였다.

갈고리뱀잠자리붙이(M. angulatus)는 2008년 8월 충남 논 산시 연무읍(N36°19´, E127°09´)에서 야간 불빛에 유인된 개 체를 ㈜세실에서 채집하여 진딧물 천적으로 개발하여 생산한 제품을 구입한 후, 농촌진흥청 국립농업과학원 천적 사육실에 서 잠두의 싸리수염진딧물을 먹이로 제공하여 온도 30 ± 1℃, 상대습도 60 ± 10%, 광주기 16L : 8D 조건에서 누대사육하며 시험에 이용하였다.

저장온도 및 기간별 생존율

뚜껑에 환기구가 있는 바이엘(직경 2.7 cm, 높이 7 cm)에 참 딱부리긴노린재 약충 및 성충을 5마리씩 각각 넣고 열 개의 바 이엘을 플라스틱 사각용기(12 × 17 × 7 cm)에 넣은 후 키친타 올 4겹을 아래 위로 깔고 촉촉할 정도로 물을 분무하여 습도를 유지시켰다. 플라스틱 사각용기에도 역시 직경 2 cm의 환기구 를 뚫고 미세한 망사를 붙였다. 참딱부리긴노린재 약충과 성충 각각 300마리씩(바이엘 당 5마리, 플라스틱 사각용기당 10개 의 바이엘)로 암조건하에서 세가지 온도 5, 10 및 15℃ 로 조절 되는 항온기에서 처리하였다. 저온 저장할 때 급격한 온도차에 의한 피해를 최소화하기 위해 저장 전 2시간 간격으로 사육온 도 30℃부터 5℃씩 낮추면서 처리 온도를 맞췄다. 3일 간격으 로 사충수를 조사하였으며, 죽은 개체는 조사할 때마다 제거하 였다.

갈고리뱀잠자리붙이 역시 참딱부리긴노린재와 마찬가지로 동일한 바이엘에 성충 5마리씩 넣고 저장온도 5, 10℃에서 2일 간격으로 생존여부를 육안으로 확인하였다. 저장기간 동안 먹 이 공급에 따른 저장 효율성을 확인하기 위해 20% 꿀물을 제공 한 그룹과 생존율을 비교하였다. 실험 개체수는 저장온도 및 기 간별로 각각 100마리를 이용하였으며, 상대습도 70 ± 10%, 암 조건인 항온기에서 수행하였다.

저장기간별 산란력

약충기간 동안 30℃에서 사육한 참딱부리긴노린재를 우화 후 3일차에 5℃ 암조건 항온기에 1, 2, 3, 4, 5 및 6주 저장 후 꺼 내어 암수 한 쌍씩 환기구가 있는 투명 플라스틱 페트리디쉬(직 경 9 cm, 높이 3 cm)에 넣었다. 투명 플라스틱 페트리디쉬에 엽 병을 탈지면으로 감아 물을 적신 참외 잎을 넣어주고 먹이로 줄 알락명나방 알을 충분히 제공하여 노린재가 산란하도록 유도 하였다. 저장 후 산란을 위해 용기를 온도 30℃, 상대습도 80 ± 10%, 광주기 16L : 8D조건에서 사육하며 2~3일 간격으로 용기 내에 산란한 알 수를 현미경하에서 조사하였다. 저장기간별로 각각 총 25쌍의 암수를 이용하여 실험시작일로부터 20일까지 의 총 산란수를 조사하였으며, 조사기간 동안 산란하지 않은 개 체의 데이터는 제외하였다.

갈고리뱀잠자리붙이 생존율이 높았던 저장 온도인 5℃ 조 건에서 상대습도 70 ± 10%, 암조건하에서 플라스틱 용기(직경 2.5 cm, 높이 7 cm)에 성충 5마리씩 넣고 암수 각각 500마리씩 저장하면서 일주일 간격으로 총 20쌍씩 꺼내어 산란력 실험을 수행하였다. 산란력 실험을 위해 원형 투명 플라스틱 페트리디 쉬(직경 10 cm, 높이 4 cm)에 갈고리뱀잠자리 암수 한 쌍을 넣 고 100~200마리 싸리수염진딧물이 접종된 잠두 줄기를 먹이 로 조사기간 동안 공급하였다. 처리 후 20일 동안 용기 내에 산 란한 알의 수를 현미경 하에서 조사하였으며, 산란한 알은 조사 할 때마다 제거하였다. 조사기간 동안 전혀 산란하지 않은 개체 의 데이터는 제외하였다.

저장기간별 포식력

투명 플라스틱 페트리디쉬(직경 5.5 cm, 높이 1.5 cm)에 오염 되지 않은 참외 유묘를 기주로 공급하면서 담배가루이 4~5령 약충을 50~80마리씩 넣은 후, 5℃에서 저장기간별 참딱부리긴 노린재 성충 한 마리당 24시간 동안의 포식량을 조사하였다. 본 실험은 온도 30 ± 1℃, 상대습도 80 ± 10%, 광주기 16L : 8D에 서 수행하였으며, 성충 25마리가 이용되었다.

갈고리뱀잠자리붙이 성충의 저장 후 포식력 조사를 위해, agar plate로 만든 투명 플라스틱 용기(직경 9 cm, 높이 3 cm)에 오이 잎 디스크를 만들어 뒷면이 위로 향하도록 올려놓은 후, 목화진딧물 2령 약충 150마리씩 접종하고, 용기당 갈고리뱀잠 자리붙이 암컷 성충 한 마리씩 넣고 현미경하에서 24시간 동안 포식된 진딧물 수를 조사하였다. 포식량 조사 실험은 30 ± 1℃, 상대습도 60 ± 10%, 광주기 16L : 8D로 조절된 항온기에서 수 행하였다.

통계분석

두 종 천적의 저온저장온도 및 저장기간별 산란수와 포식량 차이는 평균값을 일원배치분산분석 후 사후검정방법으로 Tukey HSD (Honest significant difference) test를 5% 유의수준에서 비교하였다. 모든 통계분석은 IBM SPSS statistics 25를 이용하 였다.

결 과

저온저장에 의한 참딱부리긴노린재 약충 및 성충의 생존율, 산란수 및 포식량

저장온도 5, 10 및 15℃에서 참딱부리긴노린재의 누적 생존 율을 조사한 결과, 약충과 성충 모두 5℃에서 높은 생존율을 보 였다. 5℃에서 성충은 36일, 약충은 33일까지 50%의 누적생존 율을 나타내며 저온저장이 가능했다(Fig. 1A and 1B).

저온저장 하지 않은 30℃에서 사육한 성충과 생존율이 가장 높았던 5℃ 저온저장 후 20일간의 총 산란수를 비교한 결과, 저 온저장하지 않은 개체보다 저온저장 후 개체의 산란수는 급격 한 감소를 보이며 현저한 차이를 나타내었다. 하지만, 1주부터 4주까지 저온처리기간에 따른 참딱부리긴노린재의 산란수는 차이가 없었다(F_5,93 = 4.331, p < 0.001) (Fig. 2).

참딱부리긴노린재 성충의 저온저장기간별 24시간 동안의 담배가루이 4~5령 약충 포식량 차이를 확인한 결과, 7일간의 저온저장은 무처리 개체의 담배가루이 약충 포식량보다 오히려 증가했으며, 3주까지의 저온저장은 포식력에 있어 저온저장을 하지 않은 개체의 포식량과 차이가 없었다(F_5,70 = 2.408, p = 0.045) (Fig. 3).

저온저장에 의한 갈고리뱀잠자리붙이 성충의 생존율, 산란수 및 포식율

5℃와 10℃ 저장에 따른 갈고리뱀잠자리붙이 성충의 누적 생존율을 조사한 결과, 꿀물을 제공하며 5℃에서 저장하였을 때 140일까지 50%의 누적생존율을 나타내며 저장이 가능하였 다(Fig. 1C and 1D). 하지만 5℃에서 2주 이상의 저장은 갈고리 뱀잠자리붙이 성충의 산란에 부정적인 영향을 주는 것으로 나 타났다(F_9,165 = 4.987, p < 0.001) (Fig. 2).

5℃에서 저장기간별 갈고리뱀잠자리붙이 성충의 목화진딧 물 포식량을 조사한 결과, 저장기간이 길어질수록 포식량의 감 소하였으나, 5주까지의 저장에 의한 포식량 감소는 확인되지 않았다(F_8,79 = 12.706, p < 0.001) (Fig. 3).

고 찰

총채벌레류, 진딧물류, 응애류 및 나방류 알까지 포식하는 광식성 천적인 미끌애꽃노린재(Orius laevigatus)는 꿀물이나 줄알락명나방을 먹이로 공급하였을 때 10℃ 조건에서 가장 높 은 생존율을 보였다(Kim et al., 2009). Rudolf et al. (1993)는 미끌애꽃노린재를 9℃ 단일 온도로 저장하는 것보다 18시간은 3℃, 6시간은 13℃로 저장온도를 달리하는 것이 생존율과 산 란율을 높게 유지할 수 있다고 보고하였다. 명나방과나 밤나방 과 유충에 외부 기생하는 기생봉인 Habrobracon hebetor (Say) (Hymenoptera: Braconidae) 번데기는 9℃에서 일주일간의 저 장이 가능하였지만, 6℃에서 3주간 저장 하였을 때 우화율이 82.7%나 감소하여 저온저장에 의한 대량확보의 어려움을 시사 한 바 있다(Mousapour et al., 2014).

본 연구에서도 참딱부리긴노린재 약충과 성충 모두 5℃ 온 도에서 7일간 저장 하더라도 저온처리 하지 않은 개체보다 산 란수가 감소하는 경향을 보였지만, 생존율이나 포식량, 산란력 에 큰 영향을 주지 않고 4주간 저장이 가능한 것으로 나타났다. 저온저장기간이 길어질수록 생물의 활성이 떨어지고 결국은 생존하지 못하게 되기 때문에(Mendel et al., 1987;Jerry and Tremblay, 1989), 저장 온도조건 뿐만 아니라 저장기간을 반드 시 고려하여야 한다. 유사한 포식성 노린재인 미끌애꽃노린재 는 저온저장 40일 이후부터는 산란수가 급격히 감소하였지만, 저온저장 30일까지는 산란수에 있어 무처리 개체와 큰 차이를 보이지 않았으므로, 암컷 성충의 저온저장을 통해 무처리 대비 50% 정도의 알을 얻을 수 있을 것으로 기대한다고 보고하였다 (Kim et al., 2009).

참딱부리긴노린재 알부터 약충기간까지 발육영점온도는 14.8℃로, 본 실험에서 사용한 저온저장 온도보다 높았으며, 35℃에서 산란율이 가장 높았으나, 40℃에서 산란율이 가장 낮았을 뿐만 아니라 약충의 발육이 불가능하였다. 하지만 40℃ 에서 성충의 산란이 가능한 것으로 밝혀짐에 따라 하절기 시설 내 높은 온도조건에서도 참딱부리긴노린재는 천적으로서의 가 능성을 검토할 만한 것으로 평가되었다(Kim et al., 2012). 본 연구를 통해 시설재배지에서 고온기에도 해충방제를 위해 사 용 가능한 천적인 참딱부리긴노린재의 경우, 약충과 성충의 단 기간 저온저장을 통해 방사 전 충분한 개체수를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

갈고리뱀잠자리붙이 발육기간 전체의 발육영점온도는 9.0~ 11.0℃로 상당히 낮은 것으로 나타났으며, 15~25℃ 사이의 온 도에서 높은 산란력을 나타냈다(Kim et al., 2013). 뱀잠자리붙 이과에 속하는 Micromus linearis는 10℃에서도 높은 산란율 을 보였다(Sato and Takata, 2004). 일부 종은 약 8℃ 온실에서 도 활동이 가능할 만큼 저온에 대한 내성이 강한 것으로 알려져 있다(Malais and Ravensberg, 1992). 하지만 본 연구에서 조사 한 갈고리뱀잠자리붙이 성충은 5℃에서 2주 이상의 저장이 산 란에 부정적인 영향을 미쳐 장기간의 저온저장이 어려울 것으 로 판단된다. 갈고리뱀잠자리붙이 성충의 산란수는 20℃에서 높게 나타났으며, 산란기간과 성충의 수명은 참딱부리긴노린 재와 마찬가지로 온도가 높아질수록 짧아지는 경향을 보였다 (Kim et al., 2013). 포식성 노린재인 Orius majusculus 종령약 충의 12℃에서의 저장 역시 생육기간 및 포식력에 부정적인 영 향을 미치는 것으로 나타났다(Helgadóttir et al., 2017). Rudolf et al. (1993)의 연구결과에 따르면, O. majusculus의 경우 9℃ 에서 20일 이상 저장 후 산란수가 50% 이상 감소하여, 포식력 뿐만 아니라 산란력도 감소하는 것으로 확인되었다.

알이나 번데기의 저온저장 역시 저장기간이 길어질수록 우화 율이 감소하고 기형 성충의 개체 비율이 높아지며, 기형에 의해 이동능력이 떨어지는 경향을 보이기도 한다(Tezze and Botto, 2004). 저장되는 발육단계가 약충이나 성충이기 때문에 저장 효율이 떨어지는 것이라 볼 수 있지만, 포식응애인 Neoseiulus califonicus 성충은7.5℃에서 75일까지의 저온저장이 자손세 대의 생존율이나 성비에 영향을 주지 않았으며(Ghazy et al., 2014), 포식성 노린재인 Podisus maculiventris (Say)는 약충 으로 10℃에서 4주간 저장이 가능하였으며, 알보다는 약충 의 저장효율이 높은 것으로 나타났다(Coudron et al., 2007). Trichogramma nerudai의 경우, 5℃에서 50일까지 저온저장이 가능하였고, T. cacoeciae 번데기를 4℃와 8℃에서 저장 하였 을 때 기생율에는 큰 차이가 없었지만, 저장온도와 관계없이 저 장기간이 길어질수록 우화율이 감소하였다(Tezze and Botto, 2004). 우화과정은 근육수축을 위해 많은 에너지를 소모하며, 번데기 시기에 저온에 노출될 경우 근육성 기능장애를 초래하 여 우화율이 감소하게 된다(Yocum et al., 1994). 번식기간 역 시 저온에 취약한데, 좀벌상과에 속하는Euchalcidia caryobori 의 경우 저온에 노출되었을 때 알 성숙이 지연되며 번식기관의 기형현상이 나타났다(Hanna, 1935). 따라서 알이나 번데기 단 계가 저온저장에 용이한 발육단계라 하더라도, 저장 효율을 고 려하여 산란 후나 용화 후 경과일에 따른 저온저장 영향을 평가 하여야 한다.

저온저장 스트레스는 저장된 개체 뿐만 아니라 자손 세대의 생존율, 발육, 수명, 우화율 및 포식, 기생능력과 같은 중요한 생 물학적 특성에 부정적인 영향을 주는 것으로 보고되고 있지만 (Chown and Nicolson, 2004), 해충방제를 위해 생물학적 방제 제로 이용되는 천적의 저온저장은 필요한 시기에 적절한 야외 환경조건에서 충분한 개체를 방사하기 위한 가장 효과적인 방 법으로 오랜기간 동안 연구되고 시도되고 있는 방법임은 분명 하다(Hackermann et al., 2008). 하지만, 위에서 언급한 것처럼 다양한 천적 종의 저온저장에 대한 각기 다른 연구결과에서도 알 수 있듯이, 천적의 대량생산과 이용에 앞서, 종에 따른 효과 적인 저장 조건을 탐색하고 저온저장에 의한 영향평가를 통해 생물학적 방제인자로서의 적합성 여부를 판단하기 위한 생태 학적, 생물학적 정보들을 확보하는 것이 선행되어야 할 것이다. 본 연구에서 조사한 참딱부리긴노린재와 갈고리뱀잠자리붙이 의 경우, 번데기나 알 상태가 아닌 약충이나 성충의 단기간의 저온저장을 통해 진딧물류나 가루이류 해충의 생물학적 방제 에 이용할 수 있는 충분한 개체를 확보하여 신속한 방제효과를 기대할 수 있을 것으로 본다.