블루베리는 진달래과(Ericaceae) 산앵두나무속(Vaccinium) 에 속하는 관목성 식물로서 세계적으로 로우부시블루베리(V. angustifolium), 하이부시블루베리(V. corymbosum), 및 래빗아 이블루베리(V. ashei) 등 3종이 재배되고 있다. 우리나라에서는 블루베리를 2000년대 중반부터 재배하기 시작하였는데, 2010 년에 재배면적이 426 ha에 불과하였으나 2019년에는 1,787 ha 에 달하고 있다(2020년 농림축산식품부 행정조사). 우리나라 블루베리에 발생하는 해충에 대한 연구는 다른 과수 해충에 비 해 상대적으로 적은데, 전북지역에서 조사된 자료에 따르면 총 37종의 해충이 피해를 주고 있으며, 그 중에서 블루베리혹파리, 목화진딧물, 갈색날개매미충, 볼록총채벌레, 미국흰불나방, 및 장수쐐기나방 등이 주요 해충인 것으로 알려져 있다(Lim et al., 2016).

블루베리혹파리(Dasineura oxycoccana Johnson)는 파리목 (Diptera) 혹파리과(Cecidomyiidae)에 속하는 소형 곤충으로 서 북미가 원산이며(Sampson et al., 2006), 현재 이태리, 라트 비아, 영국, 및 크로아티아에서 블루베리에 피해를 주고 있으며 (Collins and Drummond, 2019), 최근에는 일본에도 침입한 것 으로 보고되었다(Yoshida et al., 2017). 이 해충은 래빗아이블 루베리(V. ashei)에서 꽃눈을 가해하기 때문에 과실 생산량에 큰 영향을 주는(Dernisky et al., 2005) 반면, 로우부시블루베리 (V. angustifolium)와 하이부시블루베리(V. corymbosum)에서 는 꽃눈을 가해하지 않고 잎눈만 가해하기 때문에 경제적 중요 성이 상대적으로 낮은 것으로 알려져 있다(Hahn and Isaac, 2015;Collins and Drummond, 2019).

블루베리혹파리가 우리나라에 침입한 시기와 경로는 불분 명하나 2010년에 경기도 화성시에 소재하고 있는 블루베리 농 장에서 처음으로 피해가 확인되었고(Kang et al., 2012), 현재 는 거의 전국적으로 분포하고 있을 것으로 추정하고 있다. 본 해충의 분포 지역과 시기별 발생밀도를 조사하기 위해서 간편 하고 효율적인 예찰 수단이 필요하다. 지금까지 블루베리혹파 리의 발생예찰은 대부분 끈끈이 트랩을 이용하여 실시되었으 나(Roubos and Liburd, 2010;Kang et al., 2012;Rhodes et al., 2014), 이 방법은 끈끈이로 인해 성충의 크기가 2 ~ 3 mm로 작 은 블루베리혹파리의 형태적 특징이 손상되거나 혹파리가 같 이 유살된 다른 곤충 등에 가려져 확인하기 어려운 단점이 있다. 한편, 블루베리혹파리 암컷의 성페로몬이 (2R,14R)-2,14-diacetoxyheptadecane (RR-2,14-17)으로 동정되었으나(Fitzpatrick et al., 2013), 아직까지 이것을 발생예찰 수단으로 활용한 연구 가 없는 실정이다. 또한, 기주 식물의 휘발성 물질은 해충을 유 인하거나 페로몬과의 시너지 효과를 발휘하기 때문에 다른 여 러 곤충들의 효과적인 발생예찰 수단으로 활용할 수 있는 것으 로 알려져 있다(Light et al., 1993;Soroka et al., 2005;Pope et al., 2007;Hanks and Millar, 2013).

본 연구에서는 블루베리혹파리를 보다 선택적이고 효율적 으로 예찰 할 수 있는 수단을 탐색하고자, 야외 블루베리 포장 에서 기주 식물인 블루베리에서 방출되는 주요 휘발성 물질 과 성페로몬에 대한 블루베리혹파리 성충의 유인성을 조사 하였다.

재료 및 방법

휘발성 물질 포집 및 동정

2019년 4월 13일에 전북 완주군 이서면에 소재하고 있는 국 립원예특작과학원 노지 블루베리 포장에서 하이부시블루베리 (V. corymbosum)에 속하는 Darrow 품종의 꽃을 잘라 500 mL 유리병 속에 절반 정도 채운 후 뚜껑을 닫아 실험실로 운반하였 다. 고체상 미량추출법(Solid-phase microextraction, SPME)을 이용하여 꽃에서 방출되는 휘발성 물질을 포집하기 위하여, 꽃 이 든 유리병 뚜껑에 작은 구멍을 뚫고 SPME fiber (100-μm polydimethylsiloxane coating, Supelco, Bellefonte, PA, USA) 를 삽입하여 3시간 후에 제거하고 분석하였다. 블루베리 신초 와 어린 과실에서 방출되는 물질은 2019년 5월 18일에 꽃에서 사용한 동일한 방법으로 포집하고 분석하였다.

SPME fiber로 포집된 휘발성 물질은 기체크로마토그래피- 질량분석기(Gas Chromatograph-Mass Spectrometer, GC-MS) 를 이용하여 분석되었다. 분석에 이용된 GC 모델은 6890N (Agilent, Santa Clara, CA, USA)이었고 MS 모델은 5975C (Agilent)이었다. 시료는 DB-5MS 칼럼(60 m × 0.25 mm × 0.25 μm film;J&W Scientific, Folsom, CA, USA)으로 분리하였다. GC 주입구 온도는 250°C이었고, 운반 가스는 He이었다. 질량 분석기의 이온화 전압은 EI 70 eV이었고, 이온 소스 온도는 230°C이었다. 오븐 온도 프로그램은 80°C에서 1분, 그 후 150°C까지 분당 10°C 상승, 및 그 후 250°C까지 분당 5°C 상승 으로 설정하였다. 휘발성 물질은 Wiley MS database를 통해 임 시로 동정하였고, GC 머무름시간 및 질량스펙트럼을 시판중인 표준물질과 비교하여 동정을 확인하였다.

시험 물질 확보

블루베리에서 동정한 주요 휘발성 물질 중에서 상업적으로 이용 가능한 β-caryophyllene (순도 >80%, CAS no. 87-44-5), cinnamyl alcohol (순도 98%, CAS no. 104-54-1), cinnamaldehyde (순도 95%, CAS no. 104-55-2), 및 farnesene (mixture of isomers)을 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서 구입 하였다. 블루베리혹파리 발생예찰용 성페로몬(RR-2,14-17) 루 어는 Russell IPM (Deeside, Flintshire, UK)에서 구입하였다.

야외 유인 시험

블루베리에서 방출되는 주요 휘발성 물질과 성페로몬에 대 한 블루베리혹파리 성충의 유인효과는 2019년 6월 12일부터 7 월 5일까지 전북 군산시 대야면에 소재하고 있는 친환경 블루 베리 포장에서 조사되었다. 구입한 4가지 기주 식물 유래 휘발 성 물질을 폴리에틸렌 파우치(2.5 × 6.0 cm, 100 μm wall thickness; AD Corp., Andong, Korea)에 10 mg 씩을 주입한 후 열로 밀봉하여 시험에 사용하였다. 각 물질이 처리된 파우치를 델타트랩(Green Agro Tech, Gyeongsan, Korea)에 매달은 후 묘목지지대를 이용하여 블루베리 수관 상부에 설치하였다. 또 한 성페로몬 루어를 동일한 트랩과 방식으로 설치하였다. 트랩 은 서로의 간격이 10 m 이상이 되도록 배치하였으며, 처리 당 5 반복으로 설치하였다. 트랩의 밑판(끈끈이)을 약 1주일 간격으 로 수거한 후 해부현미경 하에서 유인수를 조사하였다.

블루베리 포장에서 블루베리혹파리 성충의 연간 발생소장 을 조사하기 위하여, 2020년 4월 29일부터 9월 29일까지 전북 군산시 미룡동에 소재하고 있는 친환경 블루베리 포장에 성페 로몬 트랩 3개를 10 m 간격으로 설치하였다. 트랩은 전년도와 마찬가지로 묘목지지대를 이용하여 블루베리 수관 상부에 설 치하였다. 트랩의 밑판(끈끈이)을 약 1주일 간격으로 수거한 후 해부현미경 하에서 유인수를 조사하였고, 성페로몬 루어는 약 1개월 마다 새로운 것으로 교체하였다.

결과 및 고찰

블루베리(Darrow 품종)의 꽃, 신초, 및 어린과실로부터 방출 되는 휘발성 물질을 SPME로 포집하여 GC-MS를 이용하여 분 석한 결과는 Fig. 1과 같다. 꽃의 주요 휘발성 물질은 cinnamaldehyde와 cinnamyl alcohol이었고, 신초에서 방출된 물질 중에 서 주요 성분은 β-caryophyllene, germacrene D, 및 α-farnesene 이었다. 한편 어린과실의 주요 휘발성 물질은 신초에서 방출된 물질과 동일하였다. 야외 블루베리 포장에서 시판중인 4가지 휘발성 물질(cinnamaldehyde, cinnamyl alcohol, β-caryophyllene, α-farnesene)과 성페로몬(RR-2,14-17)에 대한 블루베리 혹파리 성충의 유인효과를 조사한 결과, 4가지 휘발성 물질은 단독 또는 혼합 처리되었을 때 무처리보다 블루베리혹파리를 더 많이 유인하지 못하였다(Fig. 2). 성페로몬은 기주식물 휘발 성 물질이나 무처리에 비해 성충에 대한 유인효과가 우수하였 으며, 4가지 휘발성 물질의 혼합물을 성페로몬과 함께 처리했 을 때 유인제 간의 시너지 효과는 발견되지 않았다.

많은 곤충은 서식처 발견의 단서나 생식 격리의 수단으로써 기주식물로부터 방출되는 휘발성 물질을 이용하는 것으로 알 려져 있다. 다시 말하면 곤충은 기주식물 휘발성 물질을 활용하 여 교미할 짝의 탐색과 조우의 기회를 높이고(Light et al., 1993), 페로몬 성분을 공유하는 유사종과의 생식격리를 위해 기주유래 휘발성 물질에 선택적으로 반응하는 것으로 알려져 있다(Pope et al., 2007;Hanks and Millar, 2013). 그러나 우리 의 결과는 블루베리로부터 방출되는 휘발성 물질이 블루베리 혹파리 성충에 대한 유인효과가 없음을 보여주었다. 또한 이들 성분은 성페로몬에 대한 시너지 효과도 없는 것으로 나타났다. 이것은 블루베리혹파리가 기주 식물과 가까운 토양 속에서 용 화하고(Rhodes et al., 2014), 몸 크기가 2 ~ 3 mm로 작아서 기 주 식물과 짝을 찾기 위한 장거리 비행이 다른 곤충에 비해 덜 중요하기 때문일 수도 있다. 또한, 블루베리혹파리는 성페로몬 인 RR-2,14-17을 유사종과 공유하지 않을 뿐만 아니라 이 종의 수컷은 입체이성질체에 대한 반응이 매우 엄격하기 때문에 (Fitzpatrick et al., 2013), 성페로몬 자체만으로 유사종과의 생 식 격리가 충분하여 기주 식물 휘발성 물질의 역할이 불필요할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 연구에서는 블루베리 신초와 어린과실로부터 가장 풍부하게 방출되는 성분인 germacrene D 를 이용한 조사가 이뤄지지 않았기 때문에 추후 이 물질이 상업 적으로 이용이 가능해진다면 이 물질에 대한 블루베리혹파리 의 유인효과 연구가 필요할 것으로 본다.

군산의 노지 블루베리 포장에서 성페로몬 트랩을 이용하여 2020년 5월부터 9월까지 블루베리혹파리 성충의 발생소장을 조사한 결과는 Fig. 3과 같다. 성충은 5월 상순부터 8월 중순까 지 약 3개월 동안 트랩에 유인되었으며, 발생최성기는 5월 중 순, 6월 하순, 및 7월 하순이었다. 전북지역에서 블루베리혹파 리의 유충에 의한 신초 피해는 5월부터 9월까지 지속적으로 발 생하며 노지재배에서는 6월 중순에 발생최성기를 보인다고 보 고하였다(Lim et al., 2016). 이러한 결과는 노지에서 성충의 발 생이 6월 하순에 가장 많은 본 연구의 결과와 잘 연관된다. Lim et al. (2016)은 유충의 피해가 6~7월에 발생최성기를 보인다고 보고하였으나, 본 해충의 연간 발생 세대수에 대해 언급하지는 않았다. 예비시험에서 우리는 5월부터 9월까지 신초를 가해 중 인 유충을 채집하여 실온과 자연광 하에서 사육한 결과, 8월 중 순 이후에 채집한 개체들은 용화되나 우화되지는 않는 것을 발 견하였다. 이는 7월 하순에 최성기를 보이는 3세대 성충이 생산 한 번데기가 월동에 들어가는 것을 암시한다. 이상의 결과를 종 합해 보면, 땅 속에서 월동한 번데기가 5월 상순부터 우화하기 시작하여 5월 중순에 1세대 성충의 발생최성기를 보이며, 6월 하순에 2세대 발생최성기, 그리고 약 1개월 후인 7월 하순에 3 세대 성충의 발생최성기를 만들고 3세대 성충이 낳은 알에서부 터 번데기가 되어 월동에 들어가므로 성충으로 연 3세대를 경 과한다고 볼 수 있다.

외국의 경우, 블루베리혹파리는 신초 피해와 유충의 발생소 장을 토대로 캐나다 British Columbia에서 3세대(Cook et al., 2012), 미국 Michigan에서 3 ~ 4세대(Hahn and Isaacs, 2012), 및 미국 Maine에서 3세대(Collins and Drummond, 2019)를 경 과한다고 보고하였다. 특히, 미국 Michigan에서 양동이 모양의 우화 트랩으로 조사된 성충의 발생최성기는 5월 하순, 7월 상 순, 8월 상순이라고 하였는데(Hahn and Isaacs, 2012), 이것은 Michigan의 위도(43.8°N)가 군산의 위도(35.9°N)보다 높다는 점을 감안하면, 본 연구에서 성페로몬 트랩으로 조사된 성충의 발생소장 자료와 비교적 잘 연관된다.

이러한 결과를 토대로, 우리나라 노지에서 재배되고 있는 블 루베리에서 블루베리혹파리는 성충의 발생밀도가 높고 알이 많이 부화하는 5월 중하순, 6월 하순~7월 상순, 및 7월 하순~8 월 상순에 방제를 실시하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 그러 나 블루베리는 다양한 품종이 시설 하우스와 노지에서 재배되 고 있기 때문에 블루베리혹파리의 발생양상에도 큰 차이가 있 을 것으로 추정된다. 또한 블루베리 신초를 가해하는 혹파리류 가 여러 종일 가능성도 배제할 수 없다(Sampson et al., 2006). 따라서 블루베리를 가해하는 혹파리류 유충을 다양한 지역에 서 채집하여 종을 동정하고, 각 종에 대한 발생 생태를 구명하 여 체계적인 방제전략을 수립해야 할 것으로 본다.