페로몬 생합성기작 구명 및 방제기술 개발
과제구분 기본(국제공동) 수행시기 전반기
연구과제 및 세부과제명 연구분야 수행기간 연구실 책임자

안전농산물 생산을 위한 유기재배기술 개발

 작물보호 ’17~’21 환경농업연구과 윤승환

페로몬 생합성기작 구명 및 방제기술 개발

 작물보호 ’19~’21 환경농업연구과 윤승환
색인용어

꽃노랑총채벌레, 페로몬생합성, PRX아미드, 유전자발현, 면역세포화학, 곤충생리
 
□ 연구 목표
곤충 신경펩타이드는 신경전달물질, 신경조절물질, 신경호르몬을 칭하는 것으로 곤충의 전 발육단계에서 다양한 생리적 기능과 행동을 조절하는 역할을 수행한다(Nassel & Zandawala, 2019; Schoofs et al., 2017). PRXamide family 펩타이드는 3개의 subfamilies: capaility(CAPA)펩타이드, pheromone biosynthesis activating neuropeptide(PBAN)과 휴면호르몬(DH) 포함한 pyrokinin(PK)펩타이드, 탈피자극호르몬(ETH)이 있으며 공통적으로 아미노산 c-말단에 PRX amide(X, 타 아미노산 치환가능) 구조를 지니며 곤충강 내에서 다양한 기능을 수행한다(Jurenka, 2015).
신경펩타이드 종류 중 하나인 CAPA 펩타이드는 다양한 곤충에서 동정되었으며(Predel & Wegener. 2006), 생물학적 기능으로 초파리에서 건조와 저온에 대한 내성, 침노린재류 및 다른 곤충에서 말피기관에 이뇨작용 억제하는 기능이 보고되었다(Paluzzi, 2012; Paluzzi et al., 2010; Terhzaz et al., 2015).
PK 펩타이드의 생물학적 기능으로는 많은 나방류에서 성페로몬 생합성 신호 전달(Raina et al., 1989), 후장근육의 수축과 이완조절(Holman et al., 1986), 체벽의 멜라닌제이션(Masumoto et al., 1990), 번데기 발육(Xu & Denlinger, 2003), 계절성 다면발현(Uehara et al., 2011) 등의 다양한 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다.
총채벌레는 전 세계적으로 분포하며 광식성 해충으로 화훼, 채소, 과일 등 원예 작물에서 큰 피해를 주며 식물 내 서식지로는 잎, 꽃, 눈, 잎집 등 식물의 전 부위에 서식하고 온실, 정원 및 노지 등 다양한 환경에서 발생한다. 대부분의 총채벌레는 흡즙 및 바이러스 매개를 통해 작물에 큰 피해를 끼치며 해충 종합적방제 체계를 파괴시킬 수 있는 강력한 해충이다(Demirozer et al., 2012; Morse & Hoddle, 2006; Mouden et al., 2017). 특히 꽃노랑총채벌레는 전 세계적으로 농작물에 심각한 피해를 주는 중요한 해충으로 산란, 섭식에 의한 피해 뿐만 아니라 토마토위조반점바이러스(TSWV)를 매개하여 경제적으로도 중요한 해충이다. 최근 꽃노랑총채벌레의 게놈 분석을 통한 화학 및 시각신호 수용, 기주식물의 탐색, 면역생리 등 분자생물학적 수준에서 접근을 통해 방제효율을 높이고자 하는 연구가 수행되었다(Rotenberg et al., 2020).
곤충의 행동과 내분비계를 조절하는 신경펩타이드인 PK와 CAPA펩타이드를 동정하고 특성 구명은 분자생물학적 수준에서 생리학적 과정을 탐색하고 또한 꽃노랑 총채벌레 방제를 위한 생물학적 작용점을 찾는데 도움이 될 것이다. 본 연구는 꽃노랑총채벌레의 페로몬생합성과 생리조절인자 유전자인 pyrokinin와 capa 유전자를 동정, 유전자 구조, 발육단계 및 조직 간의 각 유전자의 발현특성을 구명하고 면역 세포화학적 분석을 통해 PK펩타이드의 체내 발현 패턴 분석을 통해 꽃노랑총채벌레의 페로몬 생합성 기작 구명과 이를 기반으로 한 방제기술을 개발하고자 수행하였다.
 
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