• Applied Biological Chemistry
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• 제48권1호
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• pp.1-15
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• 2005

농작물이 병해충 및 잡초 등에 의하여 피해를 받게 되면 농업생산성은 상당히 저하된다. 따라서 농업생산성을 높이기 위하여 합성농약을 과용해 왔고, 이로 인하여 토양의 질과 농업환경이 파괴되는 결과를 초래하고 있어서 지속적인 농업이 점차 어려워지고 있다. 오늘날의 농업은 농업환경의 파괴를 최소화하고 농산물의 안전성을 확보함과 동시에 생산성을 증대해야하는 복합적인 문제에 직면해 있다. 한편, 식물은 일반적으로 생존하기 위하며 외부의 침입으로부터 자신을 보호하거나 자신의 영역을 확보하기 위하며 다양한 종류의 2차대사물질을 생산하고 방출한다. 병원균이 침입했을 때 식물이 생산하는 항생물질인 phytoalexin으로는 화본과 식물의 경우 flavonoid계와 diterpenoid계의 물질을 생성하고, 쌍자엽 식물은 감염된 병원균의 종류에 상관없이 Leguminosae과는 flavonoids계, Cruciferae과는 indole 유도체, Solanaceae과는 sesquiterpenoid계, Umbelliferae과는 coumarin계 물질들을 생성하여 병원균에 저항성을 가진다. 곤충의 생리작용을 저해하거나 섭생을 싫어하게 하는 기능의 물질로는 terpene계의 pyrethrin, azadirachtin, limonin, cedrelanoid, toosendanin, fraxinellone/dictamnine 등이 있으며, alkaloid계로서는 terpenoid와 alkaloid가 결합된 sesquiterpene pyridine 및 norditerpenoids alkaloids와 azepine계, amide계, loline계, stemofoline계, pyrrolizidine계 alkaloids 등이 있다. 식물은 또한 자신의 영역을 확보하기 위하여 다른 식물의 생장을 저해하는 물질을 생성하는데 여기에는 terpene계의 essential oil 및 sesquiterpene lactone과 이외에 benzoxazinoids, glucosinolate, quassinoid, cyanogenic glycoside, saponin, sorgolennone, juglone 등 다수의 2차 대사물질들이 있다. 이와 같은 기능의 2차 대사물질을 병해충 및 잡초 방제에 직, 간접으로 이용하는 것은 친환경농업의 한 가지 방법일 수 있다. 그러나 천연물질들은 자연계에서 쉽게 분해되어 효율이 떨어지는 경우가 많고 식물을 통하여 생산하는데도 한계가 있다. 따라서 보다 안전성과 효율성이 뛰어난 2차 대사물질을 찾아내는 연구와 아울러 방제기능이 있는 물질의 생합성경로를 구명하고 대사공학적으로 이용하므로 병해충에 저항성이 있고 잡초 방제효과를 갖는 형질전환 식물을 육성하는 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.35-38
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• 2004

1950-1960 년대의 녹색혁명은 1970년 Nobel 평화상수 상자 Norman Borlaug가 주도했었다. 제1 녹색혁명은 지구상의 가장 큰 문제점중의 하나인 기아를 해결하는지 크게 일조하였다. 많은 사람들을 굶주림으로부터 해방시켰지만 굶주리는 사람보다 더 많은 사람들이 매일 태어나고 있고, 지구의 인구증가는 지금까지 계속되고 있다. 언제까지 인구증가가 계속될 것인지, 인구증가에 따른 식량자원의 증가도 비례할 것인지는 오래전부터 인류의 관심의 대상이 되어 왔고, 자연스럽게 지구의 기아를 해결하는 제2의 녹색혁명은 과학자들의 연구를 집중시키는 결과를 낳게 되었다. 1980 년대에 미국 Monsanto 회사에서 유전공학적으로 개발한 Roundup-Ready 제초제저항성 및 Bt-살충 농작물을 선보이면서 제2의 녹색혁명이 시작되었다고 볼 수 있겠다. 이렇게 제2의 녹색혁명은 유전공학에 의한 CMO 식물$\cdot$작물에 의해 시작되었다. Monsanto 회사는 살충제 RoundUp 제초제 저항성 옥수수, 콩, 목화, Canola (유채꽃, rape seed) 등을 개발하여 이미 상업화하였다. 1960년대 쌀의 녹색혁명도 유전적으로 벼집이 짧은 품종에 의해 이루어졌다. 최근에 개발된 GMO "Golden Rice"는 비타민 A와 철분의 함량을 대폭 증대 시켜 세계 영양결핍 아동들의 건강과 시각을 향상시킬 것으로 기대되는데, "Golden Rice"는 제1회 금호국제과학상 수상자인 Potrykus (스위스공대) 교수가 개발하였다. 그러나 현재까지는 그 보급에 많은 장애물이 있다. 특히 GMO의 환경과 건강에 대한 안전성을 의심하는 사람들이 많다. 제2의 녹색혁명의 또 다른 분야는 식물의약 분야이다. GMO 개발에 적용되는 기술을 이용하면 taxol 같은 항암제, carotene 같은 항산화 영양제 등의 대량 생산이 가능해진다. 식물은 화학적 합성이 아주 까다로운 약제물질 등을 천연상태에서 합성하고 있기 때문이다. 또 식물은 lipoxygenase 효소계가 있어서 마치 천연물 석유제조공장과 같은 제조공정 capacity를 가지고 있다. 그러면 식물/식품 GMO는 안전한 것인가? 아니, KBS의 한 사회자가 말했듯이, 그리고 많은 소비자들이 믿는 것처럼 GMO는 위험한가? GMO에 대한 일반 사람들의 공포감은 Green Peace 당원들뿐만 아니라 일부 과학자들에 의해서도 조장되고 있다. 이러한 분위기 속에서 GMO에 의한 제2 녹색혁명은 Africa 대륙에서의 제1 녹색혁명이 지금도 지연되는 것과 같다고도 볼 수 있다. GMO의 환경에 대한 악영향은 과대 선전되어있는 것이 아닌가? 마치 GMO가 화학비료, 농약제보다 더 위험하다고 믿는 사람들도 많다. 나는 이러한 GMO 공포증이 과학적으로 그리고 "Risk Assessment"의 견지에서 볼 때 그 근거가 희박하다고 보여주는 몇 몇 실험 및 경험 사실들을 인용하려 한다. 그리고 올바른 Risk Assessment야 말로 한국의 21세기 BT 산업을 경쟁력 있게 하고 국민 년 소득 2만불 달성에 중요한 기여를 하게 될 것이라고 생각한다. 한국은 농토가 적고 천연자원이 빈약하다. GMO는 21세기의 생존 경쟁 산업이다. 제2의 녹색혁명은 얼마든지 가능하며, 한국은 부족한 농토와 빈약한 자원에도 불구하고 능력 있는 인적자원이 풍부하여 GMO 개발 연구에 국제적 경쟁력을 키울 수 있다. 그러나 GMO에 대한 논쟁만 하고 있으면 이미 때가 늦는다. 미국은 이미 GMO-BT 시장을 거의 완전 독점했으며, 타국에서의 논쟁과 불합리적으로 엄격한 GMO 관련 규정을 조장하고 환영한다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제48권2호
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• pp.253-261
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• 2009

파밭에서 발생하는 파밤나방을 친환경적으로 방제하기 위하여 농약저감화 방법중의 하나인 교호방제법을 검토하였다. 파밤나방에 등록되어 있는 살충제 가운데서 시판중인 25개 품목을 구입하여 실내실험에서 약효가 우수한 9종을 선발하여 비닐하우스내의 소포장 시험을 통해 화학 살충제 4종을 선발하였으며, 본 실험실에서 선발한 3종의 BT제의 교호처리를 포장시험에 적용하였다. 처리방법은 같은 약제를 1주일 간격으로 3회 처리한 단일처리와 BT제를 포함하여 서로 다른 약제를 1회씩 3종류를 1주일 간격으로 교호처리 하였다. 그 결과 화학농약과 미생물 농약을 처리한 Indoxacarb WP - Chlorfluazuron EC - B.t. var. kurstaki CAB141과 Indoxacarb WP - Methoxyfenozide + spinosad SC - Chlorfluazuron EC - B.t. var. aizawai CAB109, B.t. var. kurstaki CAB141의 3합이 평균 살충율 78%이상을 나타냈다. 따라서 단일처리의 방제가보다 10% 이상 높았으며 평균피해감소율 43% 이상에 달하여 단일처리한 조합보다 10% 높은 효과를 나타났다. 이와 같은 결과는, 동일한 약제 살포에 의한 저항성발달을 최소화하고, 천연물이나 미생물을 이용한 생물농약을 교호처리함으로서 화학농약의 살포 횟수를 감소시켜 친환경적으로 파밤나방을 방제할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제56권4호
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• pp.395-402
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• 2017

유기합성 농약의 과다사용은 환경오염, 살충제 저항성 발달, 비표적 생물에 대한 영향 등 부작용의 원인이 되고 있다. 유기합성 농약의 대체약제로 포유동물에 저독성인 식물기원 물질이 각광을 받게 되었다. 이란 서양가새풀(Achillea millefolium L.) 정유성분의 훈증독성은 국제적 저장작물 해충인 머리대장가는납작벌레(Oryzaephilus surinamensis L.)의 방제제로 연구된 바 있다. 이 식물 정유의 화학적 성분을 가스크로마트 그래피(MS)를 이용하여 분석하였다. 살충실험 결과 처리농도에 따라 유의한 살충률을 나타냈다. 처리농도와 살충률 간 양의 상관관계가 있었다. 반치사 농도(LC50)는 $17.977{\mu}l/L$ 이었다. 주요 성분은 1,8-Cineole (13.17%), nerolidol (12.87%), ${\alpha}$-cubebene (12.35%), artemisia ketone (6.69%), ${\alpha}$-terpineol (5.27%), alloaromadendrene oxide (4.71%) 및 borneol (3.99%) 이었다. 전체 동정된 화합물의 96.35%는 Terpenic 화합물로 monoterpene hydrocarbons (8.19%), monoterpenoids (44.23%), sesquiterpene hydrocarbons (21.69%) 및 sesquiterpenoids (22.24%)를 포함하고 있었다. 본 결과는 terpene이 풍부한 서양가새풀 정유가 머리대장가는납작벌레의 안전한 생물농약으로 고려될 수 있음을 보여주었다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제62권4호
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• pp.355-363
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• 2023

총채벌레는 우리나라에 60여 종이 알려져 있으며 다양한 시설작물에서 직접적인 섭식 피해 이외에 토마토반점위조바이러스(TSWV)를 매개하는 간접적인 피해도 유발한다. 그동안 총채벌레 방제는 살충제에 의존해 왔는데, 이는 농업환경에 많은 부작용을 유발하고 해충의 저항성을 유발시켜 더욱 방제를 어렵게 하고 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안으로 내성 회피를 위한 물질을 탐색하였다. 실내검정으로 약용작물 67종의 추출물을 꽃노랑총채벌레 성충에 처리하여 가장 효과가 우수한 목단피를 선발하였다. 목단피 추출물을 처리 후 1일차에 100%의 살충효과를 보였다. 또한, 목화진딧물은 3일차 83%, 복숭아혹진딧물 3일차 97%, 점박이응애 1일차 100%의 살충효과를 보였다. 고추 포트 검정에서 꽃노랑총채벌레 방제가는 1일차 77.6%, 2일차 40%의 효과가 나타났다. 현재 추가적으로 효과를 증대시킬 수 있는 물질을 탐색하고 있으며, 총채벌레 방제에 본 추출물을 활용한다면 효과적일 것으로 기대된다.

• 미생물학회지
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• 제49권1호
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• pp.64-70
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• 2013

온실가루이(Trialeurodes vaporariorum)는 온실에서의 경제적 주요 해충으로, 직접적으로는 작물을 흡즙 가해하여 영양분고갈로 작물을 고사시키고 간접적으로는 많은 식물바이러스를 매개한다. 이러한 온실가루이를 방제하기 위해 최근에 다양한 합성 농약을 사용하고 있지만, 농약의 오남용으로 인해 온실가루이 개체의 저항성이 높아지고 환경오염을 초래하는 문제가 있다. 그리하여 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자 온실가루이 사충으로부터 분리된 곤충병원성 곰팡이의 생물학적 특성과 살충성을 조사하였다. 분리된 곤충병원성 곰팡이는 형태학적 조사와 ITS, ${\beta}$-tubulin, EF1-${\alpha}$ 영역의 염기서열을 이용한 분자생물학적 동정을 통하여 Isaria fumosorosea로 동정하였고, I. fumosorosea SDTv로 명명하였다. 그리고 I. fumosorosea SDTv의 온실가루이 약충에 대한 살충력과 포자의 고온, UV-B 안정성, 저온발아력에 대하여 조사 하였다. 살충력 검정은 실험실 조건에서 온실가루이 약충에 대하여 다양한 포자 농도($1{\times}10^5$ - $10^8$ conidia/ml)로 접종한 결과, 7일차에서 84-100%의 살충력을 보였으며 포자 농도가 증가할수록 살충력도 증가하는 양상을 나타내었다. 분리 균주의 포자는 $35^{\circ}C$에서 그리고 0.1 $J/cm^2$ UV-B 조사에 대하여 비교적 안정적이었으며, $4^{\circ}C$ 조건에서 8일차부터 발아하였다. 또한, I. fumosorosea SDTv의 배지에 따른 chitinases와 proteases의 생산 활성을 비교한 결과 배지에 따라 다른 효소 생산 양상을 보였다. 이상의 결과로 온실가루이에 대하여 높은 살충력을 보인 I. fumosorosea SDTv는 온실가루이에 대한 종합적 해충 방제 방법에 있어 효과적인 방제수단의 일환이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제19권3호
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• pp.357-372
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• 2011

남부지역 친환경 논 재배에 적합한 나물콩 품종을 선발하고자 풍산나물콩 등 29 품종을 공시하여 밭 재배와 비교하여 생육특성, 습해정도 및 수량성을 비교 검토하였다. 1. 논 재배시 개체당 협수 및 개체당 립수는 밭 재배에 비해 큰 차이로 적었으며, 경태는 대체로 얇았고 성숙기는 공시 품종 대부분에서 밭 재배에 비해 5~14일 정도 지연 되었다. 2. 무 농약(살충제) 재배시 영양생장기에는 땅거미 등의 천적으로 인하여 콩의 생장에 큰 문제는 발생하지 않았으나, 노린재류의 피해는 입비대기에 심했는데, 품종 간 피해 정도가 달라 친환경 논 재배에 적합한 내충성 나물콩 품종 선발이 가능하였다. 노린재 저항성을 보인 품종으로는 소원콩, 풍원콩, 소록콩, 풍산나물콩, 소백나물콩, 광안콩, 푸른콩, 부광콩, 팔도콩 및 녹채콩이었다. 3. 개화기 이후 한 달 이상 지속된 강우와 무 농약(살균제) 재배로 인하여 협의 탄저병 및 종실의 자반병, 미이라병의 감염정도가 품종간 크게 나타나, 친환경 논 재배에 적합한 내병성 나물콩 품종 선발이 가능하였다. 포장에서 병 발생이 적은 품종으로는 팔도콩, 광안콩, 도레미콩, 소명콩, 풍산나물콩, 익산나물콩, 서남콩, 소진콩, 푸른콩, 보석콩, 남해콩 및 소록콩이었다. 4. 공시품종들의 백립중은 9.8~17.2g 범위에 속하였으며 대부분의 품종에서 밭 재배 대비 0.1~3.7g 증가하는 경향이었으나, 일부 품종에서는 오히려 약간 감소하였다. 정부수매 규격상 소립나물콩(선별체 직경 4.0~5.6mm)에 해당되는 품종은 다원콩(9.8g), 다채콩(9.9g), 보석콩(10.3), 서남콩(10.4g), 소강콩(10.7g), 한남콩(11.0g), 소명콩(11.1g) 및 원황콩(11.3g)이었다. 5. 풍산나물콩(266kg/10a)에 비해 수량이 높았던 품종은 소록콩(308kg), 한남콩(288kg), 보석콩(281g), 소원콩(271g)이었으며, 흑색 종피를 가진 다원콩은 146kg에 불과한 낮은 수량성을 나타냈다. 6. 수확된 종자의 발아특성을 살펴보면 평균발아기간은 2일 이내였으며, 대부분의 품종에서 발아세는 77~99%, 최종 발아율은 89~100%로 높은 발아율을 나타냈으나, 다원콩 및 장기콩에서는 경실종자 및 부패립으로 인하여 발아세 및 발아율이 70% 이하로 매우 낮았다. 7. 공시된 나물콩 품종들의 내병성, 내충성, 내도복, 립중, 수량성, 내습성 정도 및 콩나물 특성을 종합적으로 고려해서 판단해 보면 서남콩, 한남콩, 도레미콩, 보석콩, 풍원콩, 광안콩, 소원콩, 다기콩, 팔도콩, 은하콩, 및 풍산나물콩이 높은 수량과 립 크기의 균일한 분포를 나타내어 친환경 논 재배에 유망시 되었다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제14권3호
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• pp.147-153
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• 1975

의약용 Capsuel에 넣은 입제형 살충제 BPMC, Carbofuran, Cartap, Chlorphenamidine-HCl, Cytrolane, Diazinon의 단일회 수도근부처리로서 수도 전생육기간에 걸친 이화멸충, 멸구, 매미충류 및 Virus 병의 방제효과를 검정하기 위해 포장시험을 실시하여 아래와 같은 결과를 얻었다. (1) 이화명충은 발생이 적었기 때문에 약제간에 큰 차이는 볼 수 없었지만 약제처리후 50일에서 이화명충 1화기 심고경율 Cartap 0, Carbofuran 0.1, Chlorphenamidine 0.4, Cytrolane 0.5, BPMC 1.8, Diazinon 2.2이었으며 2화기 백수율은 BPMC에서 $1.2\%$이었을 뿐 그밖에 약제처리구에서는 백수가 없었다. (2) 끝동매미충과 애멸구에 대해서는 BPMC와 Diazinon 처리구에서 비교적 낮은 밀도를 보였다. 벼멸구에 대해서는 BPMC와 Carbofuran에서 서식밀도가 현저히 낮아 그 방제효과가 좋았으나 Cartap, Chlorphenamidine, Cytrolane 및 Diazinon의 효과는 거의 기대할 수 없었다. (3) 오갈병의 발병주율은 Carbofuran이 $2.4\%$, Cytrolane $4.5\%$, Chlorphenamidine $7.9\%$, Diazinon $8.0\%$ BPMC$8.1\%$, Cartap $14.5\%$, Diazinon 입제수면 시용 $7.8\%$, 무처리 $13.1\%$로서 Carbofuran 처리구에서 오갈병의 발병율이 가장 낮았다. 줄무늬잎마름병의 발생은 전혀 없었는데 그 원인은 통일벼는 줄무늬잎마름병에 저항성품종이기 때문인 것 같다. (4) 벼의 수량은 무처리 5,814kg/ha에 비하여 Carbofuran 6,649kg, Cytrolane 6,340kg, BPMC 6,315kg, Chlorphenamidine 6,265kg, Cartap 6,164kg, Diazinon 5,944kg, Diazinon 입제 수면시용 6,102kg로서 Carbofuran 처리구에서 벼의 수량이 가장 높았다. (5) Carbofuran 처리구에서 높은 수량을 보인 것은 Carbofuran 처리구에서 멸구, 매미충류의 밀도가 낮았고 오갈병의 발병율이 낮은데서 온 결과인 것 같다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제18권1호
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• pp.55-61
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• 1979

1. 수도 내도열병품종의 다수재배 기술의 보급으로 잎집무늬마름병의 발생은 7월초로 크게 한기화되었음으로 약제방제적기도 7월상순 부터 8월상순 까지로 과거보다 $10\~20$일 앞당길 것이 불가피하다. 2, 잎집무늬마름병의 방제는 발병 초기일수록 효과적 임으로 7월초의 발병초기와 7월하순 이후의 발생최성기의 2회 약제시용은필수적이며 발생 후기인 8월 중, 하순 이후의 실기방제는 비경제적이다. 3. MAFe제은 강력한 예방과 고도의 치료효과를 겸유하고 있으며 다른 유기비소제와는 달리 품종과 시용 시기 및 부에 따른 약해도 안전하며, 수도용 타살균약나 살충제와의 혼용 사용에도 유리하다. 4. 작물중의 유기비소$(As_2O_3)$의 함유량은 현미중에는 평균 0.2ppm에서 0.65ppm 이하 임으로 농수산부의 정적 허용기준인 3.5ppm에는 크게 미달하나, 년중 4회하상의 과용이나 출수기 이후의 시용은 지양 할 필요가 있다. 5. 잎집무늬마름병 방제면적은 최근 수배로 급증되어 이에 따른 농약 소요량은 1973년의 약 10배이며, 공급액으로는 격증되고 있는데 ha 당 농약대는 약종에 따라 $4\~15$배의 차이가 있이 200ha당 전방면적에 소요되는 농약대도 10억원 이하에서 120억원 이상으로 큰 차이가 있으니 미 생산비와 농민부담을 경감하기 위해서도 MAFe 제의 공급은 부득기하다. 6. MAFe제(네오아소진 액제, 분제)는 다른 유기비소제와는 달리 적기 적량 시용으로 약효와 경제성이 항생제를 우월할 뿐아니라 약해와 독성에 안전하며, 토양 및 작물중의 잔류도 문제시되지 않음이 확인되었음으로, 수도 병해충 동시방제를 위한 혼합제 개발과 저항 또는 공동방제에의 적극적이용이 기대되며 현행의 농약안정사용기준 이상의 규제는 불필요하다.

• 환경생물
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• 제40권2호
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• pp.164-171
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• 2022

꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)는 500종 이상의 기주를 가지고 토마토반점위조바이러스(Tomato spotted wilt virus; TSWV)를 매개하는 해충이다. 전 세계적으로 방제를 위해 노력하고 있지만 살충제를 이용한 방제는 저항성 그리고 환경 및 경제적 부담으로 인한 한계를 보였기 때문에 고정 정확도를 설정한 표본조사법(Fixed-precision level sampling plan)을 개발하였다. 고추(Capsicum annuum)의 꽃노랑총채벌레 성충 방제를 위한 표본 조사법은 공간분포분석, 표본추출 정지선 그리고 의사결정법으로 구성되었다. 표본추출은 식물체를 상단(지상에서 180 cm 이상), 중단(지상에서 120~160 cm 이상), 하단(지상에서 70~110 cm 이상)으로 나누어 각 높이별로 꽃 3개에서 나오는 꽃노랑총채벌레의 성충의 마리 수를 조사하였다. 표본 추출을 통해 꽃노랑총채벌레 성충의 밀도는 다른 식물체 위치(중단, 하단)보다 상단에서 높은 것으로 나왔다. 공간분포분석에서는 Taylor's power law (TPL)를 통해 도출한 각 위치별 계수를 공분산분석(ANCOVA)하여 차이를 비교하였다. ANCOVA 결과에서 도출된 절편과 기울기의 P 값이 각각 0.94, 0.87인 것을 통해 식물체 내 위치별로 차이가 없음을 확인한 후, 자료를 통합(pooling)하여 계산된 TPL 계수를 이용하여 표본추출 정지선을 구하였다. 꽃노랑총채벌레의 방제의사결정을 위한 방제밀도 수준(m₀)은 문헌을 참조하여 3과 18로 설정하였으며 설정값(m₀)을 이용해 최대표본수(N_max)도 조사하였다. 조사 결과, m₀=3, 18일 때 N_max값은 각각 약 97개, 1149개로 계산되었다. 개발된 모델의 적합성 검정을 위해 분석에 사용하지 않은 독립자료를 이용해 Resampling Validation for Sampling Program (RVSP) 프로그램으로 개발된 표본추출법의 적합성 평가를 실시하였고 적합한 정확도를 보이는 것으로 조사되었다.