Citrus flatid planthopper인 미국선녀벌레(Metcalfa pruinosa) 는 꽃매미상과(Fulgoroidea)의 선녀벌레과(Flatidae)에 속하는 종으로 선녀벌레과는 전세계에 918종이 알려져 있다(Nault and Rodriguez, 1985). 북미지역인 온타리오에서 플로리다에 이르는 북미 동부와 멕시코, 쿠바가 원산지로 경제적으로는 중 요한 해충은 아니나 일반명인 citrus flatid planthopper에서 알 수 있듯이 감귤류에서는 피해가 심할 수 있다(Metcalf and Bruner, 1948;Alma et al., 2005;Dean and Bailey, 1961). 이탈 리아는 최초 발생지역에서 포도의 식물체 활력을 떨어뜨려 시 들게 만들기 때문에 품질의 저하가 일어난다고 보고하였으며 콩은 이 충에 의해 30 - 40% 수확량이 감소 했다고 보고하였다 (Strauss, 2010;Ciampolini et al., 1987). 따라서, 미국선녀벌레 가 비록 원산지의 경우 위협적인 해충이 아니라 할지라도 최근 에 침입한 지역에서는 위험한 해충이 될 수 있음을 시사하고 있다. 게다가 미국선녀선녀벌레는 식물체에 여러 세균궤양병 (Bacterial canker)를 일으킬 수 있는 병원균인 Pseudomonas syringae pv. Actinidiae (Psa)에 대한 매개체 역할을 할 수 있음 이 보고되었다(Donati et al., 2017).

Souliotis et al. (2008)은 2005년과 2006년에 걸쳐 그리이스 서부지역과 북부지역에서의 기주식물을 조사하였고 대부분 관 상식물류, 과실류, 잡초종 뿐만 아니라 2종의 채소류도 가해함 을 밝혔다. 미국에서는 50과 120종, 유럽에서는 78과 330종 이 상의 목본과 초본 식물에서 서식하는 것으로 알려져 있다(Dean and Bailey, 1961;Kim et al., 2011;Wilson and Lucchi, 2000;Bagnoli and Lucchi, 2000;Alma et al., 2005). Kim and Kil (2014)는 국내에서 총 62과 145종의 기주식물을 기록한 바 있 으며 46.7%가 길가에서 발견되고 33.3%가 산림, 20%가 과원 에서 발견된다 하였다. Seo et al. (2019)는 미국선녀벌레의 모 든 발육단계가 같은 기주에서 발견되지 않으며 발육단계별로 선호하는 기주에 차이가 있을 것으로 보고 발육단계별로 기주 를 조사하였다. 미국선녀벌레 약충은 78과 227종의 기주에서 발견되었고, 27과 38종을 국내에서 새롭게 기록하였으며 미국 선녀벌레 성충은 87과 233종에서 발견되었고 26과 36종을 새 롭게 기록하였다. 따라서, 국내에 기록된 미국선녀벌레의 기주 는 총 98과 345종으로 확인되었다. 또한 Seo et al. (2019)은 미 국선녀벌레 약충과 산란전단계의 성충이 국화과의 해바라기를 특이하게 선호하는 것을 확인하였으며 성충은 쪽과 해당화를 선호한다 하였다. 또한, Choi et al. (2017a)은 해바라기를 이용 하여 갈색날개매미충(Ricania shantungensis) 약충을 유인하 여 방제할 수 있음을 시사한 바 있다.

본 연구는 해바라기가 미국선녀벌레를 유인하여 방제할 수 있는 트랩식물로서의 가치를 평가하고자 수행되었고 이전 연 구결과를 바탕으로 미국선녀벌레가 선호하는 몇가지 작물들과 해바라기의 유인정도를 비교하였으며 미국선녀벌레에 의해 피 해가 우려되는 작물인 콩과 아로니아 포장에서 인근 야산으로 부터 유입되어 들어오는 미국선녀벌레를 해바라기가 얼마나 차단 할 수 있을지를 확인하기 위한 연구를 추진하였다.

재료 및 방법

해바라기 유인효과 실내검정

Seo et al. (2019)의 발육생태별 기주조사에서 해바라기가 미 국선녀벌레 약충과 산란전단계의 성충을 유인한다는 결과를 근거로 본 연구에서는 해바라기를 선정하였고, 농작물에서 미 국선녀벌레 약충에 의해 피해가 확인된 콩, 들깨, 참깨와 비교 하여 유인효과를 검정하였다. 실내검정은 시각적 효과를 배제 하고 후각적 효과를 검정하기 위하여 암실에서 실시하였다.

실험은 식물체의 어린단계와 성숙단계로 나누어 실험을 추 진하였고 어린단계와 성숙단계는 줄기의 목질화 정도에 따라 구분하였다. 콩과 들깨는 초장 15 cm 이하, 해바라기와 참깨는 초장 30 cm 이하가 되었을 때 식물체의 목질화가 진행되기 전 단계인 어린단계 실험에 사용하였고, 콩과 들깨는 30 cm 이상, 해바라기와 참깨는 초장 80 cm 이상이 되었을 때 식물체의 목 질화가 진행된 성숙단계 실험에 사용하였다.

미국선녀벌레 약충에 대한 후각적 유인효과를 검정하기 위 하여 실험은 3 m × 6 m 의 암실에서 수행되었고 암실의 온도와 상대습도는 각각 25 ± 2℃, Rh 60 ± 10% 였다. 지름 1cm의 콤 비락 제질을 활용하여 어린단계 식물체의 경우, 가로 75 cm, 세 로 75 cm, 높이 75 cm 의 정육면체, 성숙단계 식물체의 경우, 가 로 120 cm, 세로 120 cm, 높이 120 cm 후레임을 제작하고 50 mesh의 망으로 케이지망를 제작하였다. 케이지 내부의 모서리 에 가각의 식물체를 배치시키고 케이지 중앙에 야외에서 채집 한 미국선녀벌레 약충을 방사하였다. 미국선녀벌레 약충은 부 화가 시작된 아카시나무 주변에서 채집하였고 가로 30 cm, 세 로 50 cm의 망봉투를 제작하여 미국선녀벌레가 존재하는 가지 를 넣고 전정가위로 절단하여 그대로 봉입 후 실험실로 옮겨와 접종하였다.

접종 후 3, 5, 7일째에 각각의 식물체에 존재하는 미국선녀벌 레의 밀도를 조사하여 유인률(%)로 표현하였다. 실험은 3반복 수행하였다. 통계분석은 SPSS 프로그램인 PASW Statistics 18(2009.7.30)을 사용하여 식물체간 유의성을 다중검정 하였 고 식물체간 오차범위는 95% 유의수준에서 표기하였다.

해바라기 유인효과 실외검정

실내검정에서 사용한 해바라기, 콩, 들깨, 참깨를 활용하여 미국선녀벌레의 발생이 심했던 지역인 충남 예산군 신양면 죽 천리에 위치한 인근 야산에서 실험을 수행하였다. 실내검정과 동일하게 식물체의 어린단계와 성숙단계를 구분하여 수행하였 고 수행시기는 미국선녀벌레가 알에서 부화하여 발생량이 가 장 많은 시기인 6월 중순경에 실험을 수행하였다.

각각의 식물체는 25구 트레이에서 육묘 후 12각 8호분으로 이식하였고 식물체의 어린단계와 성충단계를 구분하여 실험하 고자 하는 장소로 옮겼다. 실험장소는 죽천리 일대에서 아카시 나무가 존재하는 3곳을 선정하여 4개의 식물체 조합으로 3반 복 실시하였다.

접종 후 1, 3, 5, 7, 10일째에 각각의 식물체에 존재하는 미국 선녀벌레의 밀도를 조사하여 유인률(%)로 표현하였다. 통계분 석은 PASW Statistics 18(2009.7.30)을 사용하여 식물체간 유 의성을 다중검정 하였고 식물체간 오차범위는 95% 유의수준 에서 표기하였다.

결과 및 고찰

해바라기 유인효과 실내검정

트랩식물로서 해바라기, 콩, 들깨, 참깨의 어린단계 식물체 에 대하여 미국선녀벌레 약충에 대한 유인력을 실험실 내에서 비교한 결과, 해바라기는 평균 47.6%, 최대 69.7%까지 유인하 였고, 콩은 평균 35.3%, 최대 56.5%까지 유인하였으며 들깨와 참깨는 각각 평균 10.2%와 6.9% 였고 최대 20% 아래로 낮은 유인력을 보였다. 해바라기와 콩이 통계적으로 유의성 있는 높 은 유인력을 보였고 들깨와 참깨는 유의성 없이 낮은 유인력을 보였다(Table 1)(df = 32, F = 33.637, P < 0.001). 어린단계 트 랩식물에 대하여 방사 3일, 5일, 7일 후 유인수를 조사한 결과 3 일과 5일에서는 해바라기가 가장 높은 유인력을 보였으나 7일 째 에서는 오히려 콩에서 유인력이 더 높았다(Fig. 1).

성숙단계의 트랩식물에 대하여 미국선녀벌레 약충에 대한 유인력을 실험실 내에서 비교한 결과, 해바라기는 평균 66.5%, 최대 86.2%의 유인력을 보였고 콩은 어린단계 때 보다도 낮은 평균 4.2%, 최대 9.5%의 유인력을 보였다. 오히려 들깨는 평균 21.1%, 최대 33.3%로 콩보다 높았고, 참깨는 평균 8.3%, 최대 19.0%로 가장 낮았다(Table 2). 성숙단계 트랩식물에 대하여 방사 3일, 5일, 7일 후 유인수를 조사한 결과 해바라기는 꾸준하 게 60% 이상의 높은 유인력을 보여주었고 들깨, 콩, 참깨는 전 체적으로 낮은 유인력을 보여주었다(Fig. 2).

미국선녀벌레에 의해 콩의 수확량이 30 ~ 40% 감소했다는 Ciampolini et al. (1987)의 보고에서 볼 수 있듯이 콩은 미국선 녀벌레가 선호하는 식물이다. 하지만 본 연구에서는 다른 기주 식물이 존재할 때의 콩의 선호성은 낮아지는 경향이었다. 이는 콩 줄기가 경화하여 목질화 되면서 다른 기주로의 이동이 일어 나는 것으로 판단되었다.

해바라기 유인효과 실외검정

트랩식물로서 해바라기, 콩, 들깨, 참깨의 어린단계 식물체 에 대하여 미국선녀벌레 약충에 대한 유인력을 야외에서 비교 한 결과, 해바라기는 평균 52.3%, 최대 67.5%까지 유인하였고, 콩은 평균 34.0%, 최대 54.1%를 유인하였으며 들깨와 참깨는 평균 10% 미만의 낮은 유인력을 보였고 최대 유인률도 20% 미 만으로 낮았다(Table 3). 어린 단계의 트랩식물 모두 실내검정 과 실외검정에서 미국선녀벌레 약충에 대한 유인력 차이는 없 었다(Table 4). 성숙단계에 따른 유인력에도 차이는 없었다. 시 간이 경과함에 따라 트랩식물별로 큰 차이가 없이 처음 유인된 수준으로 유지되었다(Fig. 3).

성숙단계의 트랩식물에 대하여 미국선녀벌레 약충에 대한 유인력을 야외에서 비교한 결과, 해바라기는 평균 53.2%, 최대 67.7%의 유인력을 보였으나 콩은 실내 검정과는 반대로 평균 5.3%와 최대 21.2%로 낮은 유인력을 보였으며 오히려 들깨가 평균 29.1%, 최대 40.6%로 유인률이 높아졌고 참깨는 평균 12.3%, 최대 25.5% 수준으로 낮았다(Table 5). 성숙 단계의 트 랩식물 모두 실내검정과 실외검정에서 미국선녀벌레 약충에 대한 유인력 차이는 없었다(Table 6). 시간이 경과함에 따라 해 바라기의 유인력은 다소 증가하는 추세였고 들깨, 참깨, 콩은 큰 변화없이 유인률이 유지되었다(Fig. 4).

트랩식물은 해충방제의 목적을 위해서 농생태계의 서식지 를 조작하는 생태학적 구조의 개념을 가진다. 해충종합관리(IPM) 의 전략으로 서식지를 교란시키는 것은 작물간이나 농지간에 또는 주변의 초지에서 가능할 수 있다(Landis et al., 2000). 이 러한 서식지의 교란과 서식지의 변화는 효과적이고 안정적인 해충관리 전략이 될 수 있다(Khan et al., 1997;Landis et al., 2000;Gurr et al., 2004). 트랩식물은 “해충의 공격으로부터 주작물을 보호하기 위해 심겨지는 식물로써 해충이 주작물을 탐색하는 것을 막거나 해충이 손쉽게 방제될 수 있는 포장내 한쪽 방향으 로 밀도를 집중시키는 식물로 정의할 수 있다(Hokkanen, 1991). 또한, Holden et al. (2012)은 트랩식물을 “주작물의 피해를 줄 일 목적으로 타겟 해충을 유인하고 차단하고 유지하는 대체 기 주식물”로 정의하고 있다. Choi et al. (2014)는 해충을 유인하 는 트랩식물의 개념과 천적을 보호하는 천적보호식물의 복합 적 개념인 “Trap and Protection Plant (TPP)”를 소개한 바 있다. 트랩식물은 농업 해충 관리면에서 비용적으로 저렴함과 동시 에 살충제의 사용을 줄이면서 작물의 피해를 감소시킬 수 있다 (Cavanagh et al., 2009;Lu et al., 2009).

이전 연구에서 담배가루이 성충을 유인하기 위한 트랩식물 탐색에서 큰망초(thistle)의 이용가치를 판단한 바 있으며(Choi et al., 2014), 시설 토마토에서 문제시 되는 담배가루이를 유인 하여 방제하는 방법으로 가지를 트랩식물로 활용하고 유인된 담배가루이 방제를 위하여 침투이행성 살충제를 트랩식물에 적용함으로서 효과적으로 담배가루이를 방제할 수 있는 가능 성을 제시한 바 있다(Choi et al., 2016). 또한 국화의 화색별 꽃 노랑총채벌레의 행동반응 연구를 통하여 황색개화국화를 트랩 식물로 선발하였고 이를 이용하여 백선 국화품종 재배시 트랩 식물과 미끌애꽃노린재를 동시에 활용하여 꽃노랑총채벌레를 방제할 수 있는 친환경적인 방제전략을 제시한 바 있다(Choi et al., 2014, Choi et al., 2013).

해바라기는 갈색날개매미충의 산란전 성충이 선호하는 식 물로서 블루베리에 비하여 91.4% ~ 95.2%의 높은 유인력을 보 여 트랩식물로 선발된 바 있다(Choi et al., 2017a). 또한, Choi et al. (2017b)은 갈색날개매미충의 발육단계별 기주선호성 조 사에서 산란전 성충이 해바라기에 특이적으로 몰리는 현상을 확인하였으나 약충단계에서는 해바라기가 조사기주에서 누락 되었다. 본 연구에서는 해바라기에 대한 미국선녀벌레 약충의 선호성을 조사하면서 갈색날개매미충 약충 또한 높은 밀도로 유인되는 것을 확인하였기 때문에 해바라기는 갈색날개매미충 과 미국선녀벌레의 약충과 산란전 성충을 동시에 효과적으로 유인할 수 있는 트랩식물로서 가치가 있을 것으로 판단되었다. Seo et al. (2019)는 미국선녀벌레의 발육단계별 기주종류 종사 를 통하여 약충과 산란전 성충은 특이하게 해바라기를 선호하 며 산란단계의 성충은 쪽과 해당화를 선호하는 것을 밝힌 바 있 어 미국선녀벌레 전체 발육단계의 트랩식물 활용가능성을 제 시하였는데 미국선녀벌레는 기주범위가 넓어 농작물 뿐만 아 니라 잡초에도 유인이 되기 때문에 기주특이적으로 유인하여 효과적으로 방제할 수 있는 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것으로 보인다.

농경지 주변 산림속에 서식하고 기주범위가 넓어 방제가 쉽 지 않은 미국선녀벌레의 농경지 유입을 효과적으로 차단하기 위하여 해바라기를 트랩식물로 활용하는 것은 무분별한 화학 약제의 광범위 살포를 최소화하여 농생태계의 파괴를 막고 저 비용으로 효과적인 해충관리를 할 수 있는 기술로 판단된다.