서부옥수수뿌리벌레
Western corn rootworm| 서부옥수수뿌리벌레 | |
|---|---|
| 과학적 분류 | |
| 킹덤: | 애니멀리아 |
| 망울: | 절지동물 |
| 클래스: | 살충제 |
| 순서: | 콜롭테라속 |
| 패밀리: | 크리소멜라과 |
| 속: | 디아브로티카 |
| 종: | |
| 아종: | D. v. 처녀자리 |
| 삼위일체 | |
| 디아브로티카 처녀자리 처녀자리 르콘테, 1868년 | |
서양의 옥수수 뿌리벌레인 디아브로티카 처녀벌레는 북아메리카, 특히 아이오와와 같은 중서부의 옥수수 재배 지역에서 가장 파괴적인 옥수수 뿌리벌레 종 중 하나이다. 관련된 종인 북옥수수 뿌리벌레 D. 이발사는 대부분의 범위에 공동 서식하며 생물학적으로 상당히 유사하다.
멕시코의 옥수수 뿌리벌레(Diabrotica virgifera zae)를 포함한 두 가지 다른 종류의 D. virgifera의 아종이 설명되어 있는데, 그 자체로 중요한 해충인 멕시코의 옥수수 뿌리벌레는 그 나라의 옥수수를 공격한다.
옥수수 뿌리벌레 애벌레는 치료하지 않고 방치하면 상당한 비율의 옥수수를 파괴할 수 있다. 미국에서 현재 추정한 바에 따르면 3천만 에이커(1천2백만 ha)의 옥수수(성장한 8천만[clarification needed] ha 중)가 옥수수 뿌리벌레로 들끓고 있다. 미국 농무부는 옥수수 뿌리벌레가 매년 10억 달러의 수익 손실을 초래하고 있는데,[1] 여기에는 8억 달러의 수익 손실과 2억 달러의 옥수수 재배농가의 치료비가 포함되어 있다고 추산하고 있다.[citation needed]
라이프 사이클
북쪽과 서쪽의 옥수수 뿌리벌레의 생애 주기에는 많은 유사점이 있다. 둘 다 흙 속의 달걀 단계에서 겨울을 넘겼다. 여름철 흙에 쌓이는 달걀은 미식축구 모양의 흰색이며 길이 0.004인치(0.10mm)도 안 된다. 유충은 5월 말이나 6월 초에 부화하여 옥수수 뿌리를 먹기 시작한다. 새로 부화한 유충은 길이가 .125인치(3.2mm)도 안 되는 작은 흰 벌레다. 옥수수 뿌리벌레는 3개의 유충을 거쳐 토양에서 번데기하고 7월과 8월에 성충으로 출현한다. 매년 한 세대가 출현한다. 유충은 마지막 복부 위쪽에 갈색 머리와 갈색 마크가 있어 이중 머리 모양을 하고 있다. 유충은 세 쌍의 다리를 가지고 있지만, 이것들은 확대 없이는 보통 보이지 않는다. 유충은 몇 주 동안 먹이를 준 후 흙 속에 세포를 파서 번데기 속으로 털을 박는다. 번데기 무대는 하얗고 어른의 기본 모양을 하고 있다. 성충은 길이가 약 0.25인치(6.4 mm)이다. 서양의 옥수수 뿌리벌레는 날개 덮개마다 검은 줄무늬가 있는 노란색을 띤다. 북부 옥수수 뿌리벌레는 색이 단단하고 옅은 황갈색에서 연녹색에 이르기까지 다양하다.[2]
달걀 해치 시기는 기온 차이와 위치에 따라 해마다 달라진다. 수컷이 암컷보다 먼저 나타나기 시작한다. 출현은 종종 한 달 이상 계속된다. 덥고 건조한 여름이 있는 해에는 서양 옥수수 뿌리벌레의 수가 8월 중순 이후 급격히 감소할 수 있지만, 극한 조건이 덜한 여름에는 첫 서리가 내릴 때까지 발견될 수 있다.[2]
암컷은 출현 직후 짝짓기를 한다. 서양의 옥수수 뿌리벌레 암컷은 알을 낳기 전에 약 2주 동안 먹이를 주어야 한다. 온도와 음식의 질이 항전 전기에 영향을 미친다. 암컷은 특히 토양 표면이 건조할 경우 12인치(300mm) 이상의 깊이로 알을 낳을 수 있지만, 일반적으로 상위 8인치(200mm)의 토양에 알을 낳는다. 서양의 옥수수 뿌리벌레 암컷은 북쪽의 옥수수 뿌리벌레 암컷보다 그들의 알 중 일부를 8인치(200 mm) 깊이 이하로 낳을 가능성이 더 높다.[2]
먹이 주기 습관
뿌리벌레 애벌레는 옥수수와 몇 종의 다른 풀에서만 발육을 완료할 수 있다. 다른 풀에서 자란 뿌리벌레 애벌레(특히 노란 맹꽁이)는 나중에 성충으로 등장했고 옥수수에서 기르는 애벌레에 비해 성충에 비해 머리 캡슐 크기가 작았다.[3] 어른들은 주로 옥수수 비단, 꽃가루, 그리고 노출된 귀 끝에 있는 알맹이를 먹고 살지만, 다른 식물의 잎과 꽃가루를 먹고 살 것이다. 옥수수 생식 조직이 존재하기 전에 성인들이 나타나기 시작하고, 성인들은 잎 조직을 먹고 살 수 있으며, 녹색 표면 조직을 긁어내고 창호지 모양을 남길 수 있다. 하지만 어른들은 녹색 실크와 꽃가루가 사용 가능해짐에 따라 선호하는 것으로 빠르게 전환한다. 북부 옥수수 뿌리벌레 성인들은 옥수수 식물의 생식 조직을 먹고 살지만 옥수수 잎을 먹고 사는 경우는 거의 없다. "북쪽" 성인은 옥수수를 버리고 옥수수가 성숙함에 따라 다른 식물의 꽃가루나 꽃을 찾을 가능성이 "서쪽" 성인보다 높다.[2]
사료손상
옥수수 피해의 대부분은 애벌레 먹이 섭취에 의한 것이다. 부화들은 뿌리를 찾고, 작은 뿌리털을 먹고, 뿌리 끝을 파고들기 시작한다. 유충이 자라면서 먹이를 먹고 일차 뿌리로 터널을 뚫는다. 뿌리벌레가 풍부할 때 애벌레 먹이주기, 뿌리썩은 병원균에 의한 상처받은 뿌리가 퇴색되면 줄기에 뿌리가 가지치기 되는 결과를 초래할 수 있다. 심한 뿌리 부상은 뿌리가 물과 영양분을 운반할 수 있는 능력을 방해하고 성장을 감소시키며 곡물 생산을 감소시키는 결과를 낳는다. 심한 뿌리 부상은 옥수수 식물을 숙소로 만들어 수확을 더욱 어렵게 할 수 있다. 어른들의 비단 먹이감은 흔히 실크 클리핑이라고 불리는 귀 끝에 가지치기하는 결과를 가져올 수 있다. 밭 옥수수의 경우, 딱정벌레의 개체수는 꽃가루 배출 중 심한 비단깎기를 유발할 정도로 때때로 높아서 수분작용을 방해할 수 있다.[2]
침략의 역사
서양의 옥수수 뿌리벌레는 20세기 2부 동안 북아메리카에서 급격히 그 범위를 넓혔다. 그것은 현재 미국 콘벨트의 남서쪽에서 동해안까지 존재한다. 20세기 말에 유럽에 도입되었는데, 1992년 세르비아 베오그라드 근처에서 처음 관측되었다.[4] 세르비아의 발발은 남북으로 확산되어 그리스는 폴란드까지, 동부는 이탈리아에서 우크라이나까지 포함되었다.[5] 중유럽과 남동유럽의 이 큰 연속 지역 외에도 유럽에서 불연속 발병이 감지되었다. The first was discovered near Venice, Italy, in 1998, in northwestern Italy (Piedmont) and Switzerland (canton Ticino) in 2000, northeastern Italy in 2002 (near Pordenone) and 2003 (near Udine), northern Italy (Trentino), Eastern France (Alsace), Switzerland, Belgium, the United Kingdom and the Netherlands in 2003 and the Parisian region, France i2002년, 2004년, 2005년. 스위스 북부와 벨기에, 네덜란드, 파리 지역에서 검출된 발병은 지속되지 않았다.[5] 유럽 옥수수 뿌리벌레의 분포는 북아메리카의 몇 가지 소개에서 비롯되었다.[6] 1992년 세르비아, 2000년 이탈리아 피에몬트, 2002년 일레드프랑스 등에서 적어도 세 차례 연속 발병 사례가 발생했다. 2003년 알자스 주와 2005년 일 드 프랑스 주(州)[7]에서 관측된 유럽 발병은 북미에서 두 차례 추가 소개로 발생했으며 대서양 횡단 소개 건수는 다섯 건에 달했다. 유럽 소개의 정확한 북미 기원은 아직 발견되지 않았지만, 미국 북부가 가장 유력한 것으로 보인다.[7] 독일 남부와 북동 이탈리아에서 소규모 원격지 발생은 아마도 중유럽과 남동유럽에서 발생한 장거리 분산 사건에서 비롯되었을 것이다. 따라서 유럽의 대규모 발생은 지속적인 확산과 불연속적인 장거리 분산을 모두 포함하는 계층화된 분산에 의해 확대될 가능성이 있다. 이러한 후기 분산 방식은 유럽에서의 확장을 가속화할 수 있다.[8]
관리
여러 관리 관행은 옥수수 뿌리벌레의 통제를 목표로 하고 있다. 이러한 관행에는 옥수수 품종 선택, 조기 심기, 살충제, 농작물 순환, 유전자이전 옥수수 품종이 포함된다.[citation needed]
버라이어티
상업적이고, 비 유전자 저항성이 있는 옥수수 품종은 구할 수 없다. 몇몇 잡종 옥수수 특성은 줄기의 힘과 뿌리 질량 크기를 증가시킴으로써 피해를 줄인다. 이러한 특성은 식물이 숙소의 가능성을 줄이면서 뿌리벌레의 먹이를 더 잘 견딜 수 있게 해준다.[2]
조기식재
꽃가루를 다 심은 일찍 심은 밭은 매력이 적어 산란활동이 적다. 초기의 밭은 뿌리벌레 먹이기가 시작할 때 상대적으로 더 큰 뿌리 체계를 가지고 있다. 이것은 그들을 다소 더 관대하게 만든다. 강한 뿌리 시스템과 일반적으로 왕성한 작물을 장려하는 관행은 옥수수를 뿌리벌레의 먹이와 피해에 더 내성 있게 만든다.[9]
살충제
토양에 오염된 살충제는 옥수수 뿌리벌레를 효과적으로 조절한다. 살충제는 보통에서 높은 피해 이력이 있는 지역에서 보증될 수 있다. 이전 성장기에 참석한 성인의 수는 치료할 분야를 선택하는 데 가장 좋은 지침이다.[9] 그러나 네브라스카 중심부의 살충제 사용이 많은 일부 지역에서는 옥수수 뿌리벌레의 개체수가 특정 살충제에 내성을 갖게 되었다. 알드린 저항은 아마도 북아메리카에서 유럽으로 적어도 두 번은 독자적으로 도입되었을 것이다. 메틸-파라티온과 같은 유기인산염은 중유럽과 남동유럽 및 북서 이탈리아에서 유충과 성인 모집단을 효과적으로 통제할 수 있다.[10]
크롭 회전
농작물 순환은 근충벌레가 주로 옥수수에 알을 낳는 옥수수 재배 지역에서 발생한 다음 계절에 발생하는 근충을 조절하는 일관되고 경제적인 수단이다. 뿌리벌레의 밀도를 줄이는 방법으로는 살충제보다 효과적이다.[2] 옥수수 뿌리벌레 애벌레는 옥수수 뿌리를 먹고 살아야 제대로 발달하고 성숙한다. 옥수수가 없는 들판에서 부화하면 먹이를 찾아 10~20인치(510㎜) 이상 움직일 수 없어 굶는다.[9] 그러나 두 가지 뿌리벌레의 생물형은 회전에서 살아남는다. 이 "소이빈" 변종은 1980년대 후반 일리노이 중심부에서 처음 발견되었고 일리노이, 인디애나, 위스콘신 남부, 아이오와 동부 전역에 퍼졌다.[11] 콩 변종 암컷은 옥수수 밭에 알을 낳는 대신 짝짓기를 한 다음 콩 밭으로 날아가 알을 낳아 유충이 이듬해 다시 옥수수로 회전할 가능성이 있는 밭에서 부화할 수 있도록 한다. 1980년대에 북부 옥수수 뿌리벌레는 확장된 분뇨 알로 옥수수 순환 관행을 물리침으로써 문제가 되기 시작했다.[12] 알은 부화하기 전까지 2년 이상 토양에 남아 콩해를 피했다. 2017년 현재 아이오와, 미네소타, 사우스다코타, 위스콘신, 네브라스카 지역에서 이러한 적응이 관찰되고 있다.[13]
동반이나 2차 작물 심기는 뿌리벌레 개체수를 획기적으로 증가시킬 수 있다. 호박이나 호박에 이은 옥수수가 뿌리벌레의 먹이 압력을 악화시키는 식재 패턴의 예다.[14]
슈레스타, 던바, 프랑스어, 게스만은 밭 역사가 옥수수 뿌리벌레 저항의 정도에 변화를 일으킨다고 말한다. 그들이 발견한 모든 들판에는 특징에 내성이 있는 옥수수 뿌리벌레가 있었지만, 그들은 Bt의 저항력을 가진 들판에는 훨씬 더 많은 옥수수 뿌리벌레 애벌레가 살아남았다는 것을 관찰했다. 그들은 지렁이의 개체수를 줄일 뿐만 아니라 지렁이의 적응을 늦출 수 있도록 충실한 작물 회전을 권고하고 있다.[15]
천적
천적 중 - 아르지오페 브루엔니치, 테리디온 인상, 코코넬라 sp, 필로포무스 루피페스.[16]
유전학
뿌리벌레 저항성 유전자 변형 옥수수를 심는 것도 피해를 최소화하기 위한 전략이다.[17] BT 옥수수는 뿌리 손상을 줄이는 데 효과적이며 살충제보다 안전하고 종종 저렴하다. 일반적인 토양 세균인 바실러스 튜링겐시스(Batillus thuringiensis) 변종(흔히 Bt라고 부름)으로부터 격리된 유전자 변형 특성은 곤충 조절 단백질을 생성한다.[citation needed]
bt는 1901년 일본 생물학자 S에 의해 처음 발견되었다. 이시와타리는 많은 수의 누에를 죽이는 질병의 근원지였다. bt는 1920년에 살충제로 처음 사용되었고, 1970년대에 유기농업을 포함한 농작물 보호를 위해 bt 박테리아나 bt 단백질을 포함한 스프레이 제제가 사용되기 시작했다. bt 살충제는 1980년대 들어 합성 살충제의 대안으로 사용과 개발이 확대됐다. 1980년대부터 Bt 단백질을 만드는 데 책임이 있는 유전자가 분리되어 옥수수 식물로 옮겨졌다. BT는 1990년대 중반 유전자변형 옥수수 씨앗에서 상업적으로 승인을 받았다. 분무 제형에 비해, Bt 단백질을 가진 유전자 변형 식물은 계절 내내 훨씬 더 효과적인 곤충 보호를 제공한다. 다른 Bt 단백질들은 감자, 면 그리고 다른 종류의 상업용 옥수수를 유전적으로 변형시키는데 사용되어 왔다. 유전자 변형 BT 옥수수의 가장 일반적인 두 브랜드는 Genuity와 Herculex이다.[citation needed] 지니어스 스마트스택스는 몬산토의 VT 트리플 프로, 라운드업 레디2, 액셀러레이터 시드 트리플 시스템 기술을 비롯해 다우케미칼의 허큘렉스 Xtra, 리버티 링크(Liberty Link) 기술이 접목됐다. 액셀러레이터, 허큘렉스 Xtra, VT 트리플 프로에는 곤충 피해로부터 보호하기 위한 특성이 있다.[citation needed]
BT를 섭취해야 곤충을 죽일 수 있다. 민감한 유충은 단백질을 먹고, 유충 내장의 수용체와 결합한다. 구속은 결국 죽음으로 이어지는 연쇄적인 효과를 일으킨다. bt 단백질은 특정 범주와 종의 곤충에 대해 고도로 선택적이어서 살충제 사용과 비표적 유기체에 대한 해로운 영향을 제거한다.[18]
그러나 최근 미국 중서부의 몇몇 주에서 Bt 저항력을 보이는 뿌리벌레의 변종이 발견되었다.[19] 몬산토에 따르면, "OuteGard® VT Triple 및 Genuity® VT Triple PRO™ 옥수수 제품"이 영향을 받는다. 2009년 아이오와주의 4개 변종은 bt 옥수수에 대한 내성을 현장 진화시킨 것으로 밝혀졌다.[20] 일부 뿌리벌레는 농작물 순환에 내성이 있는 것 외에 2개 이상의 Bt 독소에 내성이 있는 것으로 밝혀졌다. 새로운 식재료의 다양한 특성에 적응하기 위해 빠르게 진화하는 이러한 능력은 농부들과 과학자들에게 큰 도전임이 입증되었다. 같은 해 몬산토, 듀폰트 파이오니어, 승엔타, 다우 아그로시어스는 모두 저항의 발달을 늦추기 위해 고안된 "stacked" 또는 피라미드 옥수수 씨앗을 팔기 시작했다. 그러나 이러한 제품들은 효과를 높이기 위해 특성을 결합했지만, 이러한 특성들 중 많은 것들이 실패하고 있어서 곧 쌓을 재료가 다 떨어질 것이다. 연구자들에 의해 뿌리벌레들을 죽일 새로운 박테리아 유전자가 발견되었지만, 2029년 이전에는 농부들이 이용할 수 없을 것으로 예상된다.[21]
2014년까지 아이오와주에서는 글리포세이트뿐만 아니라 RW-뿌리벌레 균주가 검출되었다. 농업용 RW 기반 제품은 2007년 시장에 진출했다. 그러나 정부 관계자, 학계, 기업 등은 저항 현상을 어떻게 규정할지에 대한 공감대가 부족하다. 영향을 받은 밭은 유전자이전 미국 옥수수 에이커의 0.2%를 차지했다. 게다가 피해 지역은 다른 농작물과 함께 순환되지 않았다.[22]
2018년 12월 현재 옥수수 뿌리벌레는 네 가지 특성 모두에 내성이 있는 것으로 밝혀졌다.[23]
생물학적 해법
오스트리아에서는 사상 최초로 '매팅파괴' 방식을 활용한 혁신적인 보호방법이 개발되었다. 그 제품은 콘 프로텍트라고 불린다.[24] 암컷 벌레들은 수컷들을 유인하는 페로몬을 퍼뜨린다. 그 새로운 방법으로, 그러한 페로몬은 특별히 처리된 광물 운반선에 올려지고 벌레의 완전한 비행 기간에 걸쳐 천천히 방출된다. 짝짓기는 수컷이 방향을 잃고 짝짓기에 대한 관심이 적어지기 때문에 현저하게 감소한다. 재생산이 획기적으로 감소하다. 응용은 전통적인 현장 분무기로 이루어지기 때문에 경제성이 매우 높다.[26]
참조
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외부 링크
- 콜로라도 주립 대학교 웹사이트에 있는 서부 옥수수 뿌리벌레
- 아이오와 주립 대학교 웹사이트의 루트웜 페이지
- IPM 밭작물 일리노이 대학교 어바나 샴페인 통합 해충 관리에서 서부 옥수수 뿌리벌레 UIUC