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ISSN : 1225-0171(Print)
ISSN : 2287-545X(Online)
Korean Journal of Applied Entomology Vol.58 No.3 pp.233-238
DOI : https://doi.org/10.5656/KSAE.2019.08.0.037

Biological Control of Thrips Using a Self-produced Predatory Mite Stratiolaelaps scimitus (Acari: Laelapidae) in the Greenhouse Chrysanthemum

Duck-Oung Jung, Hwal-Su Hwang1, San-Young Kim3, Kyeong-Yeoll Lee1,2*
Sustainable Agriculture Research Center, Kyungpook National University, Gunwi 39061, Korea
1Division of Applied Biosciences, College of Agriculture and Life Sciences, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea
2Institute of Agricultural Science and Technology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea
3Gumi Floriculture Research Institute, Gyeongsangbukdo Agricultural Research and Extension Services, Gumi 39012, Korea
Corresponding author: leeky@knu.ac.kr
August 19, 2019 August 27, 2019 August 28, 2019

Abstract


For greenhouse crops, thrips is one of the major insect pests, but its control is difficult owing to short generation time, rapid escaping behavior, and development of pesticide resistance. Stratiolaelaps scimitus (Womersley) is a soil-dwelling predatory mite attacking various soil invertebrate species, including thrips. Using the method by growers’ self-production, we mass-reared S. scimitus colony and investigated thrips control in the greenhouse chrysanthemum. The initial density of thrips was six individuals/flower. The treatment with one S. scimitus box in the greenhouse was estimated to be 1,000 individuals/m2. From August to September 2018, the greenhouse was released with a total of 10 boxes of S. scimitus. The density of thrips in the untreated and the treated cultivar was 53.7 ± 7.0 and 13.5 ± 1.7 on the late September, respectively, which indicated a reduction of 74.9% in the treated cultivar. Our results suggest that S. scimitus was highly effective for the control of thrips in the greenhouse chrysanthemum although temperature is very high during the summer season.



시설재배지 국화에서 자가생산한 뿌리이리응애 (응애아강: 가시진드기과)를 활용한 총채벌레의 생물적 방제

정 덕웅, 황 활수1, 김 산영3, 이 경열1,2*
경북대학교 친환경농업연구센터
1경북대학교 농업생명과학대학
2경북대학교 농업과학기술연구소
3경북농업기술원 구미화훼연구소

초록


총채벌레는 시설재배작물의 주요 해충으로서 짧은 세대, 기피행동 및 살충제 저항성 발달 등으로 인하여 방제가 어려운 실정이다. 뿌리이 리응애[Stratiolaelaps scimitus (Womersley)]는 포식성 토양응애로서 땅에 떨어져 용화되는 총채벌레를 포식한다. 본 연구에서는 농가자가생산 법에 따라 증식한 뿌리이리응애를 활용하여 2018년 8~9월에 시설재배지 국화에 발생한 총채벌레의 밀도억제효과를 분석하였다. 총채벌레의 초 기밀도는 꽃송이 당 약 6마리였다. 온실에 뿌리이리응애 한 상자 처리 시 밀도는 약 1,000마리/m2 정도 된다. 시험기간 동안 총 10상자를 처리하 였다. 9월 말 무처리 온실의 총채벌레 밀도는 53.7 ± 7.0마리로 8.8배 증가한 반면에 처리 온실의 밀도는 13.5 ± 1.7마리로 2.1배 증가하였다. 처 리구의 밀도는 무처리구 대비 74.9%가 억제되었다. 즉, 여름기간 국화재배시설의 고온 조건에도 불구하고 뿌리이리응애를 이용하여 총채벌레의 밀도를 억제할 수 있는 가능성이 높다고 판단된다.



    총채벌레는 과채류, 엽채류 등 다양한 원예작물의 주요 해충 이다. 최근 국내외적으로 총채벌레 발생이 증가하여 노지 및 시설 재배지의 채소류뿐만 아니라 과수 및 화훼류에도 큰 피해를 주고 있다(Morse and Hoddle, 2006;Mouden et al., 2017;Reitz, 2019). 국내 총채벌레류는 60여종이 보고되어 있으나 작물에 피해를 끼치는 주요 종은 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis), 대만총채벌레(F. intonsa), 파총채벌레(Thrips tabaci) 및 오이 총채벌레(T. palmi) 등이 있다. 또한, 제주도 감귤에는 볼록총 채벌레(Scirotothrips dorsalis)에 의한 피해가 크다(Hyun et al., 2012). 특히, 꽃노랑총채벌레는 고위해성 바이러스인 토마토반 점위조바이러스(Tomato spotted wilt virus)와 같은 Tospovirus 의 매개충으로서 토마토, 고추 및 담배 등 다양한 작물에 큰 피 해를 주고 있다(Whitefield et al., 2005;Riley et al., 2011).

    총채벌레는 발육기간이 짧고, 생식율이 높을 뿐만 아니라, 크기가 작고 꽃이나 가지 사이에 숨는 은밀 행동, 그리고 꽃과 토양을 순환하는 생활환 등 독특한 행동적 특징으로 인해 방제 하기가 쉽지 않다(Morse and Hoddle, 2006;Reitz et al., 2019). 뿐만 아니라 살충제의 과다사용으로 인해 상용화된 주요 살충 제에 대한 저항성이 빠르게 발달되어 화학적 방제가 어려운 실 정이다(Gao et al., 2012). 최근 생물적 방제 및 저항성 품종 개발 등 다양한 방법을 포함하는 종합적 해충방제(IPM)에 대해 활 발한 연구가 진행되고 있다(Yano, 2004;Mouden et al., 2017).

    총채벌레의 포식성 천적으로 이리응애류와 애꽃노린재류가 실 용화되어 있다(Reitz et al., 2019). 지상부에서 서식하면서 총채벌 레 약충 및 성충을 포식하는 미끌애꽃노린재(Orius laevigatus), 으뜸애꽃노린재(O. strigicollis), 오이이리응애(Neoseiulus cucumeris) 및 나팔이리응애(N. barkeri) 등이 알려져 있다(Messelink et al., 2006). 국내에서는 피망재배지에서 총채벌레를 방제하 기 위해 오이이리응애를 적용한 바 있으며(Kim et al., 2006), 오이재배지에서 꽃노랑총채벌레를 방제하기 위해 지중해이리 응애(Amblyseius swirskii)를 시험한 바 있다(Kim et al., 2009).

    또한, 토양에 서식하면서 땅에 떨어진 총채벌레의 번데기를 포식하는 토양응애로서 뿌리이리응애[Stratiolaelaps scimitus (Womersley)], 총채가시응애[Gaeolaelaps aculeifer (Canestrini)], 그리고 크기가 큰 포식성 토양응애인Macrocheles robustulus (Berlese)가 상업화되어 현장에 적용한 사례가 보고되어 있다 (Bennison et al., 2002;Berndt et al., 2004;Chambers et al., 1993;Messelink and Holstein-Saj, 2008;Walter and Campbell, 2003). 그러나 국내의 재배환경에서 총채벌레를 방제하기 위 하여 포식성 토양응애를 현장에 적용한 사례는 드문 실정이다. 최근 뿌리이리응애를 농가에서 자체적으로 생산하여 활용할 수 있는 자가생산기술을 개발하여 보고한 바 있다(Jung et al., 2018). 본 연구에서는 국화 시설재배지에 발생하는 총채벌레 방제를 위하여 자가생산한 뿌리이리응애를 지속적으로 처리하 여 총채벌레의 밀도제어효과를 분석하였다.

    재료 및 방법

    뿌리이리응애의 자가생산

    뿌리이리응애는 이중상자법으로 자가생산하여 이용하였다 (Jung et al., 2018). 사육상자는 플라스틱 재질의 내부상자(6.5 L, 31 × 22 × 11 cm3)와 외부상자(22 L, 54 × 36 × 18 cm3) 2개로 구성되었으며, 내부상자에 왕겨를 넣고 뿌리이리응애를 증식하 였다. 뿌리이리응애의 먹이로서 쌀겨에서 사육한 긴털가루응애 [Tyrophagus putrescentiae (Schrank)]를 주 1회 공급하였다. 외 부상자에는 1 L의 물을 채워 넣어서 습도도 유지하고 응애의 탈 출을 방지하였다. 외부상자의 덮개를 닫고 약 4주간 25 ± 1℃, 60 ± 10% 조건에서 사육하였다. 증식된 뿌리이리응애의 밀도 를 간이방법으로 측정하였다. 뿌리이리응애의 왕겨 배지 1 ml 를 흰색 A4 복사지 위에 놓고 움직이는 개체수를 측정하였다. 증식된 뿌리이리응애의 밀도는 평균 30.0 ± 5.7마리/ml이었으 며 한 상자(왕겨 4 L)에 최소 12만 마리로 측정되었다.

    뿌리이리응애의 현장적용

    총채벌레 밀도억제시험은 경상북도농업기술원 구미화훼연 구소의 국화 시설재배지(8 m × 15 m)에서 실시되었다. 시험에 사용된 국화는 씨앗을 채종하기 위한 채종용으로서 다양한 품 종이 혼재되어 있었다. 같은 환경조건의 국화 시설재배지 2동 을 선별하여 무처리구와 처리구로 나누어 시험하였으며 각 동 간격은 약 10 m이었다. 처리구에는 2018년 8월 1일부터 9월 27 일 사이에 총 6회 뿌리이리응애를 처리하였는데, 8월에 두 상자 를 1주일 간격으로 4회 처리하였고, 9월에 한 상자를 2주 간격 으로 2회 처리하였다. 뿌리이리응애 사육상자에서 한 국자(50 ml)씩 떠서 토양에 인접한 국화의 뿌리 부위에 1 m 간격으로 처 리하였다. 9월말이후 국화 종자를 채종하여야 하기 때문에 시 험을 종료하였다.

    국화 시설재배지의 토양 및 꽃의 높이에 따라 자동온습도측 정기(길우트레이딩, 서울, 한국)를 이용하여 온도를 측정하였 는데 토양 온도는 측정기를 지표 아래 5 cm 지점에 묻어서 측정 되었고 지상부 온도는 온도계를 국화꽃이 피어 있는 높이인 1.5 m 높이에 매달아서 측정되었다. 온습도는 8월초에서 9월말까지 5분 간격으로 자동적으로 기록되었다.

    총채벌레 종 동정 및 밀도 분석

    국화에서 채집한 총채벌레의 종을 형태적으로 진단하기 위 하여 Hoddle et al. (2008)이 제시한 분류목록표를 활용하였다. 유전자 진단을 위하여 한 개체로부터 genomic DNA를 추출하 여 COI 염기서열을 결정하고 National Center for Biotechnology Information (NCBI)의 GenBank database에서 BLASTN algorithm 방법으로 유사성을 분석하였다. COI 유전자를 증폭 하기 위하여 한 쌍의 프라이머(LCO1490와 HCO2198)를 사용 하였다(Folmer et al., 1994).

    국화 꽃에 서식하는 총채벌레의 밀도를 측정하기 위하여 각 처리구별 20개의 꽃을 7일 간격으로 9회 채취하였다. 꽃 속에 있는 총채벌레를 확인하기 위하여 흰색 A4 복사지 위에 국화 꽃을 놓고 꽃잎을 해체하면서 꽃 속에 있는 약충과 성충의 수를 계수하였다. 무처리구 대비 처리구의 총채벌레 밀도 감소율을 계산하였다.

    통계 분석

    총채벌레의 밀도는 국화 송이 당 약충과 성충의 총 수를 조 사하였으며 포식성 응애 처리구와 무처리구의 차이를 paired t-test를 이용하여 분석하였다. 모든 자료는 평균 ± 표준오차로 표기하였다.

    결과 및 고찰

    뿌리이리응애의 처리 밀도

    이중상자법에 의하여 4주간 증식된 뿌리이리응애의 밀도는 평균 30마리/ml로서 한 상자(4 L)당 총 개체수는 약 12만 마리 로 측정되었다. 뿌리이리응애 한 상자를 국화재배지에 처리한 경우 시설재배지의 뿌리이리응애 처리 밀도는 12만 마리/120 m2 로서 약 1,000마리/m2으로 환산되었다.

    총채벌레 밀도 억제 효과

    국화 시설재배지의 총채벌레의 종을 동정하기 위하여 형태 및 유전자를 진단한 결과, 꽃노랑총채벌레와 대만총채벌레 2종 이 혼재되어 있는 것으로 나타났다(Fig. 1). 본 연구에서는 각 종에 대한 상대적인 밀도는 측정하지 않았다.

    뿌리이리응애 처리에 대한 무처리구와 처리구의 총채벌레 평균밀도를 비교해 본 결과 8월에는 평균 14.3과 7.7마리이고 통계적으로 차이가 없으나(t = 2.292, P = 0.083), 9월에는 평균 44.0과 15.2마리이고 처리구의 밀도가 감소하였다(t = 5.007, P = 0.015) (Fig. 2A). 9월말 최종적으로 무처리구의 밀도는 53.7 ± 7.0마리인 반면에 처리구의 밀도는 13.5 ± 1.7마리로서 무처리 구 대비 처리구의 총채벌레의 밀도는 74.9%까지 억제되었다. 본 시험결과 국화 시설재배지 토양에 뿌리이리응애를 처리함 으로서 상당한 수준의 총채벌레 밀도억제효과가 있었다고 판 단된다.

    꽃노랑총채벌레의 경우 콩의 꽃에 서식하는 약충이 용화하 기 위해서 땅에 떨어지는 비율은 98% 이상이라고 보고한 바 있 다(Berndt et al., 2004). 또한 실험실 수준에서 총채벌레 번데기 에 대한 뿌리이리응애의 포식률은 뿌리이리응애의 밀도에 비 례하는데 최고 80.5%까지 나타났으며 이는 현장적용시에 약 2,800마리/m2로 추정된다고 하였다(Berndt et al., 2004). 본 연 구에서 국화재배지에 처리한 뿌리이리응애의 밀도는 한 상자 처리 시 약 1,000마리/m2 로서 2개월 동안 총 10상자를 6회로 나누어 처리하였고 그 결과로서 무처리구 대비 74.9%의 억제 효과를 보여 주었다. 즉, 기존 연구와 비교하여 본 연구에서 실 시한 뿌리이리응애의 처리 밀도가 낮았음에도 불구하고 비등 한 수준의 총채벌레 방제효과를 나타냈기 때문에 뿌리이리응 애의 처리 량과 빈도를 증가하면 더 높은 방제효과를 기대할 수 있을 것이다. 따라서 포식성 응애의 현장적용을 위해 총채벌레 의 발생 밀도에 대한 천적의 최적사용비율을 결정하여야 할 것 으로 판단된다.

    시설재배지의 고온 환경의 영향

    2018년 7월 24일에서 9월 27일에 국화 채종용 시설재배지 내부의 지상부 온도는 8월 평균 32.0℃, 9월 평균 24.0℃였다 (Fig. 2B). 그러나 지상부의 경우 낮 최고온도가 45℃ 이상으로 올라간 회수가 36회였고, 50℃ 이상인 회수가 22회였다. 지상 부의 상대습도는 8월 65.0%, 9월 평균 72.7%이었고 밤낮의 차 이가 많았다(Fig. 2C). 지하부 5 cm 이하의 온도는 8월 평균 29.0℃, 9월 평균 21.5℃이었는데, 35℃ 이상인 회수가 12회 였다(Fig. 2D). 즉, 국화 시설재배지 내부의 온도조건은 시험기 간 중 상당히 높은 상태였다.

    총채벌레의 고온발육한계온도에 관한 실험실 수준의 연구 결과에서 꽃노랑총채벌레 성충은 41℃에서 2시간, 43℃에서 30분이면 100% 사망한다고 보고하였다(Li et al., 2011). 오이 총채벌레(Thrips tabaci) 성충은 42℃에서 2시간, 44~50℃에 서 30분이면 100% 사망하였다(Shibao et al., 2010). 뿌리이리 응애의 발달에 최적온도는 24~28℃, 최적습도는 100%이다 (Wang et al., 2009). 그러나 30℃ 이상의 온도에서 발달기간이 짧아지고, 유충 사망률이 증가하며 산란율이 낮아지고 산란 기 간은 짧아진다(Ydergaard et al., 1997). 본 시험에서 살펴본 8 월달 시설재배지의 현장조건은 치사임계온도보다 높은 온도조 건이 수 일 동안 유지되었음에도 불구하고 총채벌레의 증식뿐 만 아니라 천적인 포식성 응애의 포식활동이 이루어졌다. 곤충 에 대한 온도의 영향은 재배현장에 존재하는 다양한 생물적 및 비생물적 요인에 의해서 변화될 수 있다(Chown and Terblanche, 2006;Colinet et al., 2015). 본 연구에서는 그 중에서 먹이원으 로서 국화식물이 많이 존재하였고, 또한 토양의 습도조건이 높 아서 실험실 수준의 고온치사임계온도보다 높은 조건에서도 충분히 생존할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 자연상태의 지 속적인 밤낮의 온도차이는 일정온도에서 측정한 치사임계온도 에 영향을 줄 수 있다(Thoeye et al., 1987;Thompson et al., 2013). 현실적으로 시설재배지의 해충 발생이 여름철에 훨씬 증가하지만 이 시기에 천적을 적용하여 친환경적 해충방제를 하는 것이 어려운 실정이다.

    본 연구를 통하여 여름철 국화 시설재배지에 발생한 고밀도 의 총채벌레 방제를 위하여 임계치사온도 이상의 고온인 환경 임에도 불구하고 포식성 토양응애의 총채벌레 밀도억제효과가 높은 수준으로 이루어진 것을 확인하였다. 지상부의 온도가 45~50℃까지 올라가는 조건에서 지상부 천적들을 적용하기에 는 너무 어려운 환경이므로 지하부에 서식하는 토양천적을 활 용함으로서 여름기간에도 천적을 적용하여 총채벌레를 방제할 수 있는 방법을 검증한 것이다. 본 연구의 결과를 토대로 작물 재배시설의 다양한 환경조건에 대한 천적의 효율적인 활용기 술을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

    사 사

    본 연구는 농촌진흥청 농업과학기술 공동연구사업인 ‘주요 외래해충의 친환경 방제 기술 개발 연구(PJ01336201)’과제의 지원으로 수행되었다.

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    Experimental condition for control of thrips using the soil-dwelling predatory mite, Stratiolaelaps scimitus. Chrysanthemum greenhouse (A), chrysanthemum flowers infested by thrips (B), two identified species, Frankliniella occidentalis (C) and F. intonsa (D), Stratiolaelaps scimitus (E), rice husks as the rearing media (F), S. scimitus rearing box (G), and release of S. scimitus on the ground of the greenhouse (H).

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    Changes in density of thrips and environmental conditions in the greenhouse. Chrysanthemum flowers were collected nine times from untreated greenhouses and those treated with predatory mites from 1 August 1 to 27 September 2018 (A). Number of thrips per flower (n = 20) was counted in each collection. The changes in temperature (B) and relative humidity (C) in the air at a height of 1.5 m, and soil temperature (D) at 5 cm underground were continuously recorded using a temperature and humidity data logger during the experimental period. Asterisks in A indicate significant differences between control and treated groups (paired t-test, P > 0.05).

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