나방류 유충 방제 천적인 긴등기생파리 실내 대량사육을 위한 생물학적 특성 연구

시험곤충

긴등기생파리는 2015년 7월 전북 김제시 금산면 원평리(35.8'N, 126.8'E) 화본과 잡초에서 기생이 확인된 멸강나방 유충을 채집하여 확보하였다. 이 후 실내에서 우화한 성충을 국립농업과학원 작물보호과 곤충사육실(25 ± 1^oC, 50~65% RH. 광주기 16L : 8D)에서 아크릴케이지(25 × 15 × 15 cm)에 인공사료로 사육한 담배거세미나방(Spodoptera litura) 4,5령 유충을 긴등기생파리 성충의 산란기주로 제공하고 물과 곤충사육용젤리를 먹이로 제공하여 누대사육 하였다. 기주유충의 공급량 및 공급방법에 따른 산란력 조사를 위해 우화 후 2일차 긴등기생파리 성충 암수를 사용하였다.

긴등기생파리 발육기간, 수명 및 암컷의 일일 산란수 조사

우화 후 2일차 긴등기생파리 성충 암수 한 쌍을 아크릴케이지(25 × 15 × 15 cm)에 넣고 곤충사육용젤리와 물을 먹이로 공급하며 매일 산란을 위해 사육케이지안에 담배거세미나방 4령유충 20마리씩을 인공사료와 함께 공급하였다(Fig. 1). 산란기주인 담배거세미나방 유충은 매일 꺼내어 유충 한마리당 기생파리의 산란수를 조사하였으며, 케이지에 있는 암컷이 죽을 때 까지 암컷당 총 산란수를 조사하였다. 긴등기생파리 성충에 의해 기생된 담배거세미나방 유충은 직경 50 mm, 높이 15 mm인 insect breeding dish (#310050, SPL Life Sciences, Pocheon, Korea)에 인공사료를 공급하며 개체사육 하였다. 개체사육 중인 기주유충으로부터 긴등기생파리의 기주체내에서의 발육기간, 기주로부터 탈출 후 번데기가 형성되기까지 소요기간, 우화 후 일일 산란수 및 수명을 조사하였다.

Fig. 1.

Indoor rearing of E. japonica with Spodoptera litura 4th and 5th instar larvae as hosts. (A) Insect rearing jelly and 20 ml glass vial containing cotton soaked with water supplied as a E. japonica’s food, (B) insect acryl cages, (C) S. litura larvae parasitized by E. japonica were individually reared in dia. 35 mm-petri dish with an artificial diet until tachinid pupae escaped from the larva.

산란기주 유충당 긴등기생파리 산란수와 번데기 생산량과의 관계

우화 후 2~5일된 긴등기생파리 암수 두 쌍을 아크릴케이지(25 × 15 × 15 cm)에 넣고 산란기주인 담배거세미나방 4, 5령 유충을 다섯 마리씩 매일 공급하며 유충표면에 산란하도록 노출시켰다. 이 때 담배거세미나방 유충당 산란수는 한 개에서 수십 개 까지 다양한데, 이러한 산란기주인 유충당 긴등기생파리 산란수와 기주유충에서 확보 가능한 긴등기생파리 번데기수와의 상관관계를 조사하고자 하였다.

긴등기생파리 암수 성충에 노출된 담배거세미나방 유충을 매일 재포획하여 표면에 산란한 알의 수를 조사하고 insect breeding dish에서 긴등기생파리 번데기가 나올 때까지 개체사육 하였다. 기생된 담배거세미나방 유충 한 마리당 산란한 알의 수 및 확보한 긴등기생파리 번데기 수를 조사하였다.

산란기주 공급 방법에 따른 긴등기생파리 실내 증식력

한 면에 메쉬가 있는 아크릴케이지(25 × 20 × 16 cm)에 우화 후 2일 된 암컷 세 마리와 수컷 두 마리를 방사한 후, 인공사료로 사육한 담배거세미나방 4, 5령 유충을 긴등기생파리의 산란기주로 케이지당 매일 10마리씩 또는 20마리씩 격일로 14일간 총 120마리를 제공하였다. 산란기주유충을 공급한 횟수는 매일 공급한 경우 14일간 총 10회, 격일로 공급한 경우는 총 6회로 토요일과 일요일은 산란기주를 공급하지 않았다. 케이지내에는 긴등기생파리 성충의 먹이로 곤충사육용젤리와 물주머니를 제공하였다(Fig. 1). 케이지당 산란기주인 담배거세미나방 유충이 매일 제공된 경우와 격일로 제공된 경우의 케이지당 긴등기생파리 번데기 수 및 우화 후 성충의 성비를 조사하여 비교하였다.

기주유충 접종밀도에 따른 긴등기생파리 기생율

곤충사육실(온도 25 ± 1^oC, 상대습도 50~65%)에 대형망사케이지(1.8 × 1.8 × 2.0 m)를 설치하고 케이지 내에 파종 후 20일 된 콩 유묘 포트 4개를 놓았다. 긴등기생파리의 먹이로 곤충사육용젤리와 물을 케이지 중앙에 놓았다. 케이지별로 안에 설치한 콩 유묘 포트에 담배거세미나방 4령 유충을 각각 5, 10, 20, 40마리를 접종 한 뒤 1시간 후 우화 후 2~5일된 긴등기생파리 성충 암수 한 쌍을 망사케이지 내에 방사하였다. 방사 48시간 후 콩 유묘에 접종했던 담배거세 미나방 유충을 모두 재포획하여 현미경하에서 기생여부 및 산란 수를 조사하였다.

통계분석

기주당 산란한 긴등기생파리 알 개수와 기주 한 마리에서 생산된 긴등기생파리 번데기 수 간의 차이는 평균값을 일원 배치분산분석 후 사후검정방법으로 Tukey HSD (Honest significant difference) test를 5% 유의수준에서 비교하였다. 산란기주 공급방법에 따른 긴등기생파리 실내 증식력 조사를 위한 천적생산 수 및 성비 비교는 독립표본 t-검정을 통해 분석했다. 기주접종밀도와 긴등기생파리 기생율과의 상관관계는 스피어만 상관분석을 수행하였으며 모든 통계분석은 IBM SPSS statistics 25를 이용하였다.

긴등기생파리 발육기간, 수명 및 암컷의 일일 산란수 조사

25^oC 사육조건에서 긴등기생파리는 기주인 담배거세미나방 4령 유충 표면에 산란한 후 기주유충을 탈출하기 전 전용단계까지 평균 13.3일이 걸렸으며 기주로부터 탈출한 번데기는 우화하기까지 평균 6.1일, 성충으로 우화 후 평균 25.4일까지 생존했다(Fig. 2). Park et al. (2016)은 22~31^oC까지 처리온도에 따른 알부터 용화까지의 긴등기생파리 발육기간은 통계적으로 유의미한 차이는 확인되지 않았다고 보고하고 있다. 이렇게 비교적 넓은 범위의 온도조건에서 발육기간의 차이가 확인되지 않은 이유는 긴등기생파리의 발육이 기주곤충의 유충 또는 번데기 속에서 진행되기 때문에 외부 온도에 직접적인 영향을 받지 않은 것으로 추정하고 있다(Park et al., 2016). 긴등기생파리는 22~25^oC 조건에서 알부터 성충까지 발육 성공율이 높았으며(Park et al., 2016), 따라서 본 연구에서는 선행 연구결과에서 확인된 25^oC 조건에서의 발육을 통해 실내에서 대량으로 증식할 수 있는 기주유충 공급조건을 제시하고자 하였다.

Fig. 2.

Developmental periods of E. japonica (25 ± 1oC).

긴등기생파리 암컷 성충의 평균수명은 25.4일로 수컷의 평균 수명보다 약 5일 정도 긴 것으로 보고되어 있다. 긴등기생파리 암컷은 담배거세미나방 4령과 5령 유충 표면에 우화 후 2일차부터 수명을 다할 때까지 평균 256개을 알을 낳는 것으로 알려져 있다(Seo et al., 2021). 생존기간동안 긴등기생파리 암컷의 일일 산란수를 조사한 결과 우화 후 14일 이후부터는 일일평균산란수가 10개 미만으로 감소하는 경향을 보였다(Fig. 3).

Fig. 3.

Daily fecundity per E. japonica female after emergence.

Nakamura (1994)는 일부 기생파리류의 실내 증식 제한요인을 낮은 교미율로 보았는데, 교미하지 않은 암컷이 산란한 무정란은 개체수의 감소를 초래하기 때문이다. 긴등기생파리의 경우, 암컷 2마리에 수컷 2~5마리를 케이지 내에 방사했을 때 95%정도의 교미성공율이 확인된 바 있다(Nakamura, 1994). 본 연구에서는 이러한 연구결과를 바탕으로 사육케이지내에 암컷 한 마리당 수컷의 방사비율을 1~2.5 마리로 하며, 우화 후 15일이 경과한 암컷은 사용하지 않는 것을 효과적인 대량증식방법으로 제시하고자 한다.

산란기주 유충당 긴등기생파리 산란수와 번데기 생산량과의 관계

긴등기생파리 암컷은 우화 2일후부터 교미 후 산란이 가능하며, 기주인 담배거세미나방 4, 5령유충 표면에 한 개에서 30개 이상의 알을 낳았는데, 아무리 많은 수를 산란한다 하더라도 기주 유충 한 마리에서 나오는 긴등기생파리 번데기 수는 평균 2.78개 였다(Fig. 4 and Table 1). Turnock and Bilodeau (1992)는 기주유충의 큐티클에 많은 수를 산란하는 기생파리 일부 종에서 확인되는 이러한 과기생 현상은 암컷이 기주의 기생여부를 구분할 수 없기 때문인 것으로 언급하기도 했다. 암컷의 평생 평균 산란수는 정해져 있기 때문에, 산란기주 유충 한 마리에 많은 수의 알을 낳도록 하는 것은 실내 대량증식 측면에서는 생산량을 떨어뜨리는 결과를 초래한다. 따라서 산란기주유충당 확보할 수 있는 긴등기생파리 번데기수를 조사함으로써 노동력을 절감하며 천적을 대량 생산할 수 있는 기주공급방법을 찾는 것이 중요하다. 실험과정에서 기주유충인 담배거세미나방 유충 한마리에서 긴등기생파리 번데기 10개가 나오는 경우도 있었으나, 일반적으로 유충당 평균 2개에서 3개 정도의 긴등기생파리 번데기 확보가 가능했다. 이러한 이유로 산란기주를 자주 교체해 줌으로써 적은 수의 산란기주에 집중적으로 산란하는 것을 막는 것이 긴등기생파리의 실내 대량증식을 위한 효과적인 기주공급 방법이라 판단되었다. 하지만, 천적의 실내대량증식에 있어 산란기주의 교체주기는 노동력과 연관되기 때문에 최대한 노력을 절감하면서도 보다 많은 긴등기생파리 번데기를 확보하는 산란기주 공급 및 교체방법이 증식메뉴얼에서 반드시 필요하다.

Fig. 4.

Eggs and pupae of E. japonica (A) Eggs on the body cuticle of the 5th instar larva of S. litura, (B) escape pore (yellow circle) on tachinid pupa, (C) and (D) several pupae produced from a host pupa and larva.

Table 1.

Relationship between the number of eggs and pupae produced on a host

산란기주 공급 방법에 따른 긴등기생파리 실내 증식력

기주유충의 공급간격에 따라 확보 가능한 긴등기생파리 번데기 수를 조사한 결과, 기주를 매일 또는 격일로 2주간 총 120마리 담배거세미나방 4령유충을 제공했을 때 각각 평균 52.8개와 72.3개의 번데기를 얻을 수 있었다. 통계적으로 유의미한 차이는 확인되지 않았지만, 격일로 기주유충을 제공하더라도 매일 제공하는 것보다 확보가능한 번데기 수가 많은 것으로 나타났다(t = 1.783, P = 0.371). 성비 및 기생율에 있어서도 기주의 공급간격에 따른 차이는 확인되지 않았다(성비: t = -0.899, P = 0.410; 기생율: t = 0.982, P = 0.213)(Table 2).

Table 2.

Effect of the number of eggs per host on efficient production of E. japonica in indoor rearing

산란기주 공급에 있어 고려해야 할 또 다른 사항은 기주유충당 산란한 알 수가 많을수록 번데기 무게와 용화율은 감소하며, 수컷의 비율이 상대적으로 높아지는 경향을 보인다는 것이다(Nakamura, 1994; Ziser et al., 1977; Grenier, 1981). 산란빈도는 암컷 성충의 수명에 부정적인 영향을 주는데, Nakamura (1994)의 연구결과에 따르면 산란기주 유충을 4~5일 마다 공급하는 것보다 매일 공급하였을 때 기생파리 암컷의 평균수명이 짧아졌다고 보고하고 있다.

기주유충 접종밀도에 따른 긴등기생파리 기생율

긴등기생파리에 의해 기생된 담배거세미나방 유충 수는 접종밀도에 비례하여 나타났는데, 망케이지 내에 40마리 기주유충을 접종했을 때 평균 14.3마리에서 긴등기생파리 알이 확인되었다(P = 0.002). 하지만, 기생율은 산란기주인 담배거세미나방 유충 접종 수와 상관관계가 없는 것으로 나타났다(P = 0.680)(Table 3). 긴등기생파리 암컷 한 마리의 단위시간당 산란수가 제한적인 것을 고려할 때, 추후 유충방제를 위한 적정 방사밀도와 관련한 조건 설정시 동일한 해충밀도에 대해 긴등기생파리의 방사밀도를 달리하여 조사해야 할 것으로 판단된다.

Table 3.

Relationship between parasitization and host density(indoor condition)

기생성 천적의 초기 연구는 생물학적, 생리학적, 행동학적 특성에 관한 기본적인 정보들을 얻기 위해 자연상태에서 확인된 생리학적으로 유리한 기주 및 사육조건하에서 시작되었지만(Biliotti, 1956), 이후엔 실내에서 기생파리를 대량으로 손쉽게 사육할 수 있는 대체기주곤충이 이용되기도 했다(Grenier et al., 2009). 매미나방 기생성 천적인 Compsilura consinnata나 Blepharipa pratensis와 같은 일부 기생파리의 경우에도 자연기주에 사육하는 것이 실내 사육시스템에 있어 적합한 것으로 보고 되었다(Odell and Godsin, 1979; Bourchier, 1991). 하지만 기주곤충이 자연적 혹은 인공적 기주이든지 간에, 기생성 천적의 산란특성을 고려하여 기주곤충의 공급방법을 모색하는 것이 기생봉의 생존과 기생능력을 높임으로 실내대량사육시스템을 구축하는데 필요할 것으로 판단된다. 긴등기생파리는 국내 토착천적으로서 노지에서의 나방류 해충 방제를 위한 천적으로 실내에서의 대량사육 가능성을 검토하고 효과적인 개체확보 방안을 수립하기 위해 본 연구가 수행되었다. 실내 대량사육 과정에서 확인된 긴등기생파리의 산란특성 관련 정보는 실내대량사육시스템의 구축에 있어 중요한 자료가 될 것으로 사료된다.

이해상충관계

저자 모두는 이해상충관계가 없음을 선언합니다.