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보고서 상세정보

수출 단감 병해충 예찰과 환경 친화적 방제기술 개발
Development of monitoring techniques and environmentally-friendly control strategies against major insect pests for exporting sweet persimmon

  • 과제명

    수출 단감 병해충 예찰과 환경 친화적 방제기술 개발(FTA대응 경쟁력향상기술개발)

  • 주관연구기관

    국립원예특작과학원

  • 연구책임자

    조광식

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2014-02

  • 과제시작년도

    2011

  • 주관부처

    농촌진흥청

  • 사업 관리 기관

    농촌진흥청
    Rural Development Administration

  • 등록번호

    TRKO201400011383

  • 과제고유번호

    1395021430

  • DB 구축일자

    2014-06-28

  • 초록 


    An information delivery system was developed for the surveillance and forecasting of major insect and disease pests on sweet pers...

    An information delivery system was developed for the surveillance and forecasting of major insect and disease pests on sweet persimmon by organizing a multimedia diagnostic key system. All of the available multimedia diagnostic information from literatures and internet web sites were collected along with the image data from direct field observations. The collected information were organized in a database and classified based on the resolution of pest diagnostic abilities to develop the LucIDTM keys to 27 major insect pests and 10 major diseases on persimmon. The system was published on a CD-ROM and Internet for farmer' s access.
    The scope and frame work was organized for developing the prototype of the information delivery system of pests and diseases on persimmon. The system included information collection, multimedia database, fact sheet extraction, identification of diagnostic characters and their states, scoring the character states identified, and finally organizing the information delivery system in the form of CD-ROM and Internet.
    There has been 100 insect pests and 52 diseases were identified important on perimmon, pear, apple, peach. Among them 22 pest species (taxa) with 22 characters and 167 character states, 10 diseases with 18 characters and 106 states were included in the diagnosis system of persimmon.
    To classify the insect and disease pests multimedia data consisted of 181 drawings, 680 pictures and 267 document pages were used for supporting visual identification of character states.
    The detail pest information such as scientific name, common name, host range, damage symptom, life history, and control measures, were included in the fact sheets of the insect/disease pests and nutrient deficiencies/toxicities together with images.
    The diagnostic system were organized as two separate multimedia keys, which are for insect pests and diseases separately. In addition to the pest and diseases, an identiofication key nto the insect order was organized to facilitate the users interests.
    The scheme and structure of the system can contribute to organize other important pest diagnostic keys very easily as this standardized prototype.
    Further supporting project should be provided to facilitate continuous upgrade of the diagnosis system and expanding for other important crop pest diagnosis.
    For development of monitoring techniques and environmentally-friendly control strategies against major insect pests for exporting sweet persimmon, the followings were investigated; 1) identification of pheromone of Stathmopoda masinissa and the field attraction test 2) synthesis of pheromone for major insect pests against sweet persimmon, 3) development of new synthetic strategy for pheromone components of Riptortus pedestris and 4) development of new bug trap for mass attraction. From the abdominal extracts of unmated female S. masinissa, (E4,Z6)-4,6-hexadecadienyl acetate (E4,Z6-16Ac) and (E4,Z6)-4,6-hexadecadien-1-ol (E4,Z6-16OH) were detected. In field trapping trial, the 1:1 mixture of E4,Z6-16Ac and E4,Z6-16OH was significantly attractive to male S. masinissa than E4,Z6-16Ac or E4,Z6-16OH alone. The synthesis of the pheromone components of R.pedestris, was performed. (E)-2-hexenyl (E)-2-hexenoate (E2HE2H) and (E)-2-hexenyl (Z)-3-hexenoate (E2HZ3H) were prepared from (E)-2-hexenoyl chloride and (Z)-3-hexenoyl chloride, which was converted from each acid, and (E)-2-hexenol, respectively. The pheromone components of S. masinissa, E4,Z6-16OH and E4,Z6-16Ac were prepared from 3-undecyne and 4-pentynol through 5 and 6 steps with 27% and 27% yield, respectively. (Z3,Z13)-3,13-Octadecadien-1-ol, pheromone of Synanthedon tenuis, was obtained from (Z)-9-tetradecyl acetate and 3-butynol through 7 steps with 28% yield. For development of new synthetic strategy for E2HE2H and E2HZ3H, Steglich esterification was applied. The reaction with 1.1-1.5 equivalent of dicyclohexylcarbodiimide (DCC), 1.5-2.0 equivalent of (E)-2-hexenol, and 0.1 equivalent 4-dimethylaminopyrinde (DMAP) to (E)-2-hexenoic acid in toluene or (Z)-3-hexenoic acid in dichloromethane led 1 and 2 in 76-78% and 87-91% yield, respectively. To develop a more efficient pheromone-baited trap for R. pedestris, trapping efficacy othree different shapes of traps was investigated: the fish trap, the pyramidal trap, and the symmetry trap. The fish trap, which is the only one commercially available, captured the lowest number of R. pedestris, and the pyramidal trap showed moderate capture efficacy. The symmetry trap captured significantly greater numbers of R. pedestris adults (ca. 6 and 28 times more than the pyramidal and fish trap, respectively). Significantly increased trapping efficacy of the symmetry trap would be useful for mass trapping of R. pedestris.
    In this research, we studied the followings; seasonal occurrence of Gymnosoma rotundatum (Diptera: Tachinidae), peach pyralid moth (Dichocrosis punctiferalis Guenée (Lepidoptera: Pyralidae)), persimmon fruit moth (Stathmopoda masinissa (Lepidoptera: Oecophoridae)), and three species of leaf rollers (Lepidoptera: Tortricidae) in sweet persimmon orchards. Also forecasting models for the peach pyralid moth and persimmon anthracnose were developed using Weibull function. A multi-attraction lure for attraction of three bug species infesting sweet persimmon was developed, brown-winged stink bug (P lautia stali), marmorated stink bug (H alyomorpha halys), and bean bug (Riptortus pedestris). Attractiveness of the two sex pheromone components of persimmon fruit moth was tested in the field. In addition, occurrence of the spotted leaf casting caused by M ycosphaerella nawae and that of insect pests were compared at both conventional and organic farming sweet persimmon orchards.
    An equal number of females and males of G. rotundatum was attracted to the aggregation pheromone traps of P . stali. They occurred from May to mid November with less abundance during August. However, the female flies possessed full grown eggs in her ovaries throughout the year (from May to November).
    A preliminary model for forecasting the early emergence of over-wintered D. punctiferalis moth was developed using temperature data and Weibull function. The model accorded to the observed data in some years in 50% emergence. However, the model showed three to seven days discrepancy to the observed data in some years. The model for forecasting spore dispersal of persimmon anthracnose was developed based on the temperature data, temporary development threshold temperature, rain fall data, and five years' field observation data. The developmental temperature was determined as 15 ℃ with R2 of 0.9287. The spore developed and released only in the case of > 2 ㎜ rainfall. However, these models showed some discrepancy between calculated and observed data. Thus these models should be re-composed in detail using more observed field data in the future.
    A multi-attraction lure for the attraction of P . stali, H . halys, R. pedestris, and G. rotundatum was developed using the aggregation pheromones of P . stali and R. pedestris.
    When the two pheromones was mixed in a rubber septum (lure A) and when the two pheromones were set close in the same sticky board (lure B), the numbers of R. pedestris, G. rotundatum, P . stali, and H . halys attracted to both lure A and B were not different from that of the single treatment of R. pedestris or P . stali aggregation pheromone traps.
    The seasonal occurrence of S. masinissa, and three species of leaf rollers were monitored using their respective sex pheromone trap in sweet persimmon orchards. E4,Z6-16Ac: E4,Z6-16OH (500: 500 ㎍) for the S. masinissa was used, Z9-14Ac: Z11-14Ac: E11-14Ac:10me-12Ac (350: 623: 55: 9 ㎍) for Adoxophyes honmai, Z9-12Ac: Z11-14Ac (100: 900 ㎍) for H omona magnanima, and Z9-11Ac: Z11-14Ac (500: 500 ㎍) for Neocalyptis angustilineata. S. masinissa occurred twice a year, with peaks in May to June and July to August. A. honmai occurred four times a year from the first week of May to the last week of October, with peaks in the 2nd week of May, the 1st week of July, the 5th week of July, and the 2nd to 4th week of September. H . magnanima and N. angustilineata occurred three times a year. H . magnanima showed peaks in the 3rd week of May, the 2nd week of July, and the 3rd week of October. N. angustilineata showed peaks in the 5th week of May, 5th week of July, and the 1st week of September. However, times of peak occurrence of each species showed slight difference by years. Interestingly, the sex pheromone of H . magnanima attracted more number of N. angustilineata than that of H. magnanima itself. However, no H . magnanima was attracted to the sex pheromone of N. angustilineata.
    The sex pheromone of J apanese strain of S. masinissa, E4,Z6-16Ac 1 ㎎, could not attract S. masinissa moth in Korean sweet persimmon orchard for two years. However the mixture of E4,Z6-16Ac and E4,Z6-16OH with 500 : 500 ㎍ attracted significantly higher number of the moths than control.
    The spotted leaf casting of persimmon occurred equally in both conventional and organic farming orchards. However, feeding damage by leaf miner and unknown insect pests was significantly higher in organic farming orchard than in conventional farming one.
    Occurrenes of Brown Marmorated Stink Bug(BMSB), H alyomorpha halys, was monitored with black light(BL) trap and pheromone trap in 2011 and 2012 in Gyeongsangnam-do Province. Among the 12 persimmon orchards observed, nine orchards showed peak occurrence in early August and three others, Jeongdong.Sacheon, Daegok Jinju, Jingyo.Hadong in mid August. The number of Brown Winged Stink Bug(BWSB), P lautia stali, trapped to the BL trap were mainly occurred in mid to late July and diminished gradually along the times proceeded, though there were exceptions in these trends, depending upon orchards. BMSBs were active in night. They were not trapped at specific time or time zone. It was considered that flight activities were influenced by the intensity of precipitation and wind velocity, and air temperature. For trapping adults, ground type of pyramid was effective for the BMSB and swing type of F for BWSB. And for trapping nymph, swing type of B was effective. When compared the toxicities to BMSB and a parasitoid, Gymnosoma rotundatum, bifenthrin 2wp and dinotefuran 10wp were recommendable to use in field as a selective insecticides. When pheromen traps for bean bug, Riptortus pedestris were hung around persimmon orchards, they could not prevent the bug infiltration into inner orchards. Furthermore, the damages to the persimmon fruits were higher at the border of the orchards than the inner side, with a trends of gradation. It was recommended to set pheromone traps further outside than the borderline of the orchard at least 10m away.
    As a main disease and pest to be prevented to export non-astringent persimmons to Southeast Asia and EU, there were 3 diseases such as Anthracnose, M ycosphaerella nawae Miura et Ikata, and Powdery mildew and 5 pests such as stink bug, persimmon fruit moth, scals insect and Leaf rollers.
    The diseases and insects causing problems with non-astringent persimmons to be exported were prevented 9 times from late March to early September.
    In Southeast Asia for three years from 2011 to 2013, anthracnose (fruit) and powdery mildew (Blumeria graminis (DC.) Speer) accounted for 0.3 to 0.4% and 0.2 to 0.3% of the emergence of diseases, and Apolygus spinolae (Meyer-Dür) 9.7 to 11.6% of the emergence of insects by control calendar. 102 components of the pesticide residue by control calendar were analyzed by Jeonnam NAQS (National Agricultural Products Quality Management Service). As a result, carbendazim and kresoxim-methyl were detected from the control calendars for export to Southeast Asia and EU. However, because they were detected below acceptable limits (3.0 ppm, 2.0 ppm), the produced non-astringent persimmons were safe. A global GAP manual in 26 fields and 235 items was developed because the use of pesticides was limited due to different registered pesticides and residue standards by country.


    Ⅳ. 연구개발결과
    “단감 병해충 정보전달체계“의 완성을 위하여 진단항목(Character)과 진단증상(Character State)을 Scoring 한 결과에 따라 진단 Key를 구성하였다. 이렇게 구성 된 진단 Key는 구동...

    Ⅳ. 연구개발결과
    “단감 병해충 정보전달체계“의 완성을 위하여 진단항목(Character)과 진단증상(Character State)을 Scoring 한 결과에 따라 진단 Key를 구성하였다. 이렇게 구성 된 진단 Key는 구동을 위하여 CD-ROM 형태와 인터넷 을 통한 접근 형태로 만들어서“단감 병해충 정보전달체계“를 완성하였다.
    완성된 “단감 병해충 정보전달체계“에는 이용자의 흥미 유발과 접근에 용이성을 높이기 위해, 본 연구계획에 없었던 부분인 ”곤충의 목 분류 Key"를 구성하여 부가 하였다. 단감 병해충 진단 Key는 병해 진단 Key, 해충 진단 Key, 곤충의 목(目)분류Key 등 3개 부분으로 나누어 작성하였다.
    “단감병해충 정보전달체계”이므로 4대 과수의 병해충을 모두 수록한 Data Base로부터 단감 병해충에 해당하는 37종에 대해서만 Fact Sheet를 추출하고, 이에 근거하여 각 병해충을 분류/검색하는 기준을 마련하였다.
    감꼭지나방 복부추출물의 GC-MS 분석 결과, 페로몬 성분으로 알려진(E 4,Z 6)-4,6-hexadecadienyl acetate와 E 4,Z 6)-4,6-hexadecadien-1-ol가 10-15:90-85의 비율로 존재하였다. (E 4,Z 6)-4,6-hexadecadienyl acetate와 E 4,Z 6)-4,6-hexadecadien-1-ol의 1:1 혼합물이 각각의 물질 단독 보다 더 많은 수의 감꼭지나방을 유인하였다
    곤충 페로몬 합성으로 먼저 톱다리개미허리노린재 페로몬의 합성은(E )-2-hexenyl (E )-2-hexenoate 및 (E )-2-hexenyl (Z )-3-hexenoate(E )-2-hexenoic acid와 (Z )-3-hexenoic acid를 각각 (E )-2-hexenoyl chloride 와 (Z )-3-hexenoyl chloride로 치환한 후 (E )-2-hexenol과 반응시킨 두단계의 합성과정을 통하여, 51.4%의 수율로 (E )-2-hexenyl(E )-2-hexenoate (순도 93.7%)와 62.6%의 수율로 (E )-2-hexenyl(Z )-3-hexenoate (순도 96.0%)를 얻었다.
    감꼭지나방 페로몬의 합성은 3-Undecyne과 5-pentynol을 시작물질로 하여 5단계 및 6단계의 합성 과정을 거쳐, 27%의 수율로 (E4,Z6)-4,6-hexdadecadien-1-ol(순도 97.5%)과 (E 4,Z 6)-4,6-hexdadecadien-1-ol (순도 97.5%)를 얻었다.
    애기유리나방 페로몬의 합성은 9-Tetradecenyl acetate와 3-butyn-1-ol을 시작물질로 하여 7단계의 합성과정을 거쳐, 28%의 수율로 애기유리나방 페로몬 (Z3,Z13)-3,13-octadecadien-1-ol을 얻었다 (순도 98.6%)
    톱다리개미허리노린재 페로몬의 합성 공정 개발은 톱다리개미허리노린재의 페로몬 성분인 (E)-2-hexenyl (E)-2-hexenoate과 (E)-2-hexenyl (Z)-3-hexenoate의 합성에 있어 Steglich 에스테르화 반응의 최적 조건을 검토하였다. (E )-2-hexenoic acid 또는 (Z )-3-hexenoic acid에 대하여 1-1.5 당량의 디사이클로카보다이이미드 (DCC), 1.5-2.0 당량의 (E )-2-hexenol과 0.1 당량의 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)과 반응하였을 때, 각각 76-78% 와 87-91%의 수율로 E)-2-hexenyl (E)-2-hexenoate과 (E)-2-hexenyl (Z)-3-hexenoate얻었다.
    대량 유인 트랩 개발은 톱다리개미허리노린재의 대량 유인 트랩을 개발하기 위하여 세가지 트랩-통발트랩, 피라밋 트랩, 대칭트랩-에 대한 유인 효과를 검증하였다. 시판중인 통발 트랩은 가장 낮은 효율을 보였으며, 피라밋 트랩은 중간 정도의 효율을 보였다. 대칭 트랩에 포획된 수는 통발 트랩에 포획된 수 보다 28배, 피라밋 트랩에 포획 된 수단감원에 발생하는 나방류의 발생 연구 결과를 농가 현장 보급하고, 수출 단감원에서의 방제대상 해충 예찰 조사에 이용할 수 있다. 2012년“새로운 감(단감) 해충의 동정과 생태”라는 제목으로 영농활용 하였다.
    복합 페로몬 루어의 개발로 병해충 예찰 및 방제 비용 절감할 수 있고, 천적의 기주 탐색기작을 구명하여 친환경 해충방제제로 이용가능하다. 이 기술은 현재 특허로 출원중이다(출원번호: 10-2013-0118171). 조사 해충의 발생소장을 단감협력단을 통하거나 각종 교육 현장에서 농가에 제공하고, 새로운 단감 해충의 형태와 생태 정보를 농민에게 제공하여 새로운 단감해충을 예찰하고 방제할 영농자료로 활용할 수 있다. 이러한 결과를 각종 학술대회에 5건을 발표하였고, 3건을 논문으로 출판하였다.
    단감 가해 주요 노린재를 하나의 루어로 유인함으로써 발생 예찰 및 방제 효율을 증가시키고, 천적 발생 연구로 해충의 친환경적 방제율을 높일 수 있다. 단감원에 피해를 주는 나방류의 발생을 연구하여 페로몬의 국내 적용 및 국산화에 기여하고 정확한 예찰에 의한 적기 방제로 대미 수출 단감의 검역 장벽 해소할 수 있다. 잎말이나방류의 발생소장 구명으로 대미 수출 단감의 클레임 발생을 해소하고, 새로운 단감 해충을 동정, 등록함으로써 추후 연구의 기초자료로 활용이 가능 하다. 또한 탄저병의 비산예측모델을 활용하여 탄저병의 포자가 비산하기 전에 약제를 살포하여 탄저병을 예방할 수 있다.
    2011년과 2012년 2개년간 조사한 결과 썩덩나무노린재는 BL트랩과 페로몬트랩에서 9개 농가에서 8월 상순에 발생최성기를 보였으나 사천.정동, 진주.대곡, 하동.진교의 일부농가에서 8월 중순에 발생최성기를 나타내는 곳도 있었다. BL트랩에 유살되는 갈색날개노린재는 7월 중-하순에 주로 발생하다가 지역에 따라 다른 경향이 있기도 하였지만 점차 적어졌다. 썩덩나무노린재는 야행성이었고 BL등에 유인되는 시간대는 뚜렷하지 않고 강우, 바람에 따라 비상에 영향을 받는 것으로 추정되었다.
    유인 혹은 포획효율이 높은 썩덩나무노린재를 페로몬트랩 개발은 썩덩나무노린재 성충의 포획에 지상설치형 피라미드형이 갈색날개노린재 성충의 포획에 외국산 그네형트랩 F형이 우수하였다. 약충을 포획하는 데 있어서 그네형B형이 우수하였다.
    BL등이나 페로몬의 노린재와 기생파리 유인기능을 활용한 천적에 대한 선택독성 구명은 썩덩나무노린재와 천적인 뚱보기생파리에 대한 사충율을 비교하였을 때 비펜트린수화제와 디노테퓨란수화제가 선택성 약제로서 유망하였다.
    페로몬트랩을 단감원 외곽에 설치하였을 때 단감원 내부로 비래해오는 톱다리개미허리노린재를 차단할 수 없었고, 외곽에 단감피해가 집중되고 과수원 내부로 이동할수록 피해가 적은 경향이었다. 이러한 경향으로 미루어보아 페로몬트랩은 단감원 외곽에서 적어도 10m이상 밖으로 설치될 필요가 있었다.
    동남아시아, EU 등 주요 단감수출 대상국 방제력 개발을 위하여 2011년부터 2013년까지 3년간 방제력별 병해충 발생 상황을 보면 동남아시아 방제력에서 병해는 탄저병(과실) 0.4%, 흰가루병 0.2%가 발생되었고 해충은 장님애무늬고리노린재가 9.7% 발생되었고, EU 방제력에서는 탄저병(과실) 0.3%, 흰가루병 0.1%가 발생되었고 해충은 장님애무늬고리노린재 11.6%가 발생되었음
    단감의 주요 병해인 둥근무늬낙엽병은 어느 방제력에서도 발생되지 않았고, 방제력별 잔류농약 분석은 국립농산물 품질관리원 전남지원에서 잔류성분 102성분을 분석의뢰 결과 동남아 방제력과 EU 방제력에서 카벤다짐과 크레속심메탈이 검출되었으나 허용한계(3.0ppm, 2.0ppm)이하로 검출되어 생산된 단감은 안전하였다.
    FTA 확대 등 수출시장 확대로 국가마다 자국의 농업보호와 농식품의 안전성 확보를 위하여 수입 농산물에 대한 검역을 강화하고, 이를 기술 장벽으로 활용하고(EU Positive List System 시행, 미국 Zero Tolerance 적용 등)있고, 또한 국가마다 등록농약 및 잔류기준이 서로 달라 농약 사용이 제한적이므로 글로벌 GAP 매뉴얼을 작성하여 단감 수출단지에 글로벌 GAP 매뉴얼을 개발하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 요 약 문 ... 3
    4. SUMMARY ... 9
    5. 목차 ... 13
    6. 제 1 장 서 론 ... 14
    7. 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
    8. 제 1 절 국내 기술 개발 현황 ... 16
    9. 제 2 절 국외 기...
    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 요 약 문 ... 3
    4. SUMMARY ... 9
    5. 목차 ... 13
    6. 제 1 장 서 론 ... 14
    7. 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
    8. 제 1 절 국내 기술 개발 현황 ... 16
    9. 제 2 절 국외 기술 개발 현황 ... 16
    10. 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 19
    11. 제 1 세부과제 : 단감해충 정보 전달체계 개발 ... 19
    12. 제 2 세부과제 : 단감 주요 해충의 페로몬 동정과 합성 ... 35
    13. 제 3 세부과제 : 주요 병해충의 예찰기술 개발 ... 53
    14. 제 4 세부과제 : 페로몬을 이용한 단감 노린재류의 방제 기술 개발 ... 85
    15. 제 5 세부과제 : EU 수출단감 방제력 alc ㅎ몌시스템 개발 ... 101
    16. 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 ... 121
    17. 1절 : 목표대비 달성도 ... 121
    18. 2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타) ... 122
    19. 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 123
    20. 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 125
    21. 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 126
    22. 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 127
    23. 제 9 장 참고문헌 ... 128
    24. 끝페이지 ... 135
  • 참고문헌

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