KR20200014646A - 고삼 추출물을 함유하는 미국선녀벌레 방제용 조성물 및 이의 용도 - Google Patents

Abstract

본발명은 고삼추출물을 유효성분으로 포함하는 노린재목 방제용 조성물에 관한 것으로,더욱 상세하게는 노린재과노린재류,큰날개매미충과(Ricaniidae)의갈색날개매미충,꽃매미과(Fulgoridae)의꽃매미,선녀벌레과(Flatidae)의미국선녀벌레(Metcalfapruinosa)에 방제 효과를 갖는 방제용 조성물에 관한 것이다.본 발명의 방제용 조성물은노린재목을 살충하는 효과 및 노린재목의번식력을 저해하는 효과가 우수하며,재료의 수급이 용이하고 농작물에서 약해가 발생하지 않으며 인체에도 유해하지 않아 매우 안전하게 사용할 수 있다.

Description

고삼 추출물을 함유하는 미국선녀벌레 방제용 조성물 및 이의 용도 {COMPOSITION FOR PREVENTION AND EXTERMINATION OF MetcalfaPruinosa CONTAINING Sophoraflavescens AND THE USE THEREOF}

본 발명은 고삼(Sophoraflavescens) 식물의 용매 추출물을 유효 성분으로 함유하는 미국선녀벌레 방제용 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 미국선녀벌레를 방제하는 방법에 관한 것이다.본 발명에 따르면,고삼 추출물을 이용하여 환경 친화적으로 미국선녀벌레를 방제할 수 있다.

노린재류(true bug)는 노린재목(Hemiptera)에 속하는곤충들이다.뾰족한주둥이를갖고있어서식물의즙이나동물의체액을빨아먹는것이특징이다. 하지만이러한습성때문에우리농작물과과수에 큰 피해를입히고, 대부분종들이병해충으로분류되어관리된다. '노린재’라는이름도자신을방어하기위해몸에서노린내를풍기기때문에붙은것이다.노린재목병해충에는노린재과(Pentatomidae)의 노린재(미디표주박긴노린재, 썩덩나무노린재, 톱다리개미허리노린재, 풀색노린재 등), 큰날개매미충과(Ricaniidae)의 갈색날개매미충, 꽃매미과(Fulgoridae)의 꽃매미, 선녀벌레과(Flatidae)의 미국선녀벌레(Metcalfapruinosa)등이 대표 종이다. 노린재는 자생 및 장식용 나무,관목,덩굴나무,잡초,및 옥수수 및 목화와 같은 다수의 경작 작물뿐 아니라,다수의 비경작 식물을 포함하는 52종에 걸친 식물 상에 서식하며,이의 바람직한 숙주는 거의 모든 야생식물이다.노린재는 식물의 많은 부분에 서식할 수 있지만,이는 통상적으로 꼬투리를 포함하여 성장하는 종자를 표적한다.

노린재목의 퇴치는 주로 약제 살포를 시행하지만 효과가 상당히 떨어진다.이동성이 강한 톱다리개미허리노린재의 경우는 약제 살포 시에만 잠깐 인근 다른 장소로 이동한 뒤 약효가 떨어지는 즉시 콩밭으로 다시 날아와 아무 일 없었다는 듯 꼬투리를 흡즙한다.이와 같은 농약의 사용은 방제자 및 소비자 등의 인체 및 환경에 악영향을 미치며,농약에 대한 해충의 내성 증가,잠재해충의 주요 해충화,방제 비용의 증가 등과 같은 문제점들을 발생시킨다.

때문에 최근에는 페로몬을 이용한 트랩으로 유인을 하거나 천연기피물질 살포로 일시적으로 밀도를 낮추는 방법도 개발해 적용해 보려고 노력하고 있다.하지만 노린재는 계속해서 발생한다는 것이 큰 문제이다. 결국 이런 방법으로 일시적으로 쫓아내거나 밀도를 줄인다고 하더라도 주변의 병해충 노린재를 완전히 없애지는 못하는 것이므로 어딘가는 존재하는 것이고, 결국 다시 늘어나고 몰려오게 되어 피해가 지속된다.

최근 노린재목 병해충은 외래에서 유입된 것이 많아 더욱 그 위험성에 대한 인식이 부족하고, 급속한 번식력으로 큰 문제가 되고 있다.더욱이,병원성 세균들의 매개체로서의 가능성도 밝혀진 상황이라 그 대처가 시급하다.

따라서,환경,독성,식물 독성 및 환경 독성 문제를 발생시키지 않고,외래 병해충 노린재목을 방제하는 방법 및 방제용 조성물에 대한 요구가 절실하다고 할 것이다.

미국선녀벌레( Metcalfapruinosa )는 노린재목(Hemiptera) 매미아목(Auchenorrhyncha) 선녀벌레과(Flatidae)의 곤충으로 미국,멕시코,푸에르토리코 등의 북미가 원산지이며유럽을 통해 다른 나라까지 확산되었다.캘리포니아 컨테이너선이 자주 들어오는 대만,홍콩,일본,중국 등에서도 피해가 발생하고 있으며,대한민국은 2009년 밀양에서 최초 발견되어 학계에 정식 보고된 이후 2010년 충청도 및 경상남도로 확산되어 피해가 커지고 있다.확산이 진행되고 있는 우리나라에서는 국도,고속도로,공공기설 등 차량의 이동이 빈번한 곳을 중심으로 분포가 계속해서 높아지는 경향을 보인다.로스앤젤레스 롱비치항이나시애틀항에서 부산항으로 들어오는 한미 무역선 또는 주한미군의 군수물자 등에 묻어 온 것으로 추측된다.이렇게 국내에 유입된 미국선녀벌레는 유충과 성충이 5~7월에 새로 나온 잎 뒷면이나 가지에서 수액을 빨아 먹는다.그러면서 배설하는 감로 때문에 수목의 이파리와 과실에 그을음병을 유발하며 유충의 배설물이 상품성을 저하시키기 때문에 국내에서도 나무 병해충으로 지정되어있다.유충과 성충 모두 과수나 정원수,산림 식물 등 다양하고 많은 수목을 가해하는 것으로 알려져 있다.감나무,아까시나무,배나무,명자나무,참나무류 등 많은 활엽수에 약충과 성충이 가지와 잎에 집단으로 기생하면서 수액을 빨아 먹어 나무를 말라 죽게 하고,왁스 물질을 분비해 잎이 지저분하게 되며,부생성그을음병을 유발한다.특히 포도,단감,장미과 관목류에서 가장 피해가 심한 것으로 보고되고 있다.

또한,미국선녀벌레는 마름병 등 식물 전염병에 관계된 원인균의 전파 매개체로 작용해 피해를 키울 수 있다.마름병은 특정 세균(Pseudomonas syringaepv. actinidiae등) 의 기생에 의해 각종 작물에 나타나는 식물 전염병이다.농작물에 갈색 반점이 생기고 점점 커지면서 결국 고사한다.식물 전염병이 발생한 지역에 미국선녀벌레가 있다면 병이 퍼지는 것은 더욱 빨라지고, 비교적 안전한 곳으로 여겨지던 비닐하우스 속 농작물 등에도 미국선녀벌레는 끊임없이 무차별적으로 접근하기 때문에 병균이 옮겨와 피해를 발생시킬 가능성이 있다(Plant Pathol.33(6) J. 554-560)

노린재목 퇴치에 사용되는 농약은 처음에는 디노테퓨란(dinotefuran) 계열의 입상수화제(water-dispersible granule) 등을 사용하였으나 점점 효과가 떨어져서 지금은 클로티아니딘(clothianidin) 계열의 액상수화제(suspensionconcetrate)와 페니트로티온(fenitrothion) 계열의 유기인계 등 더욱 고독성 농약이 사용되고 있다. 유제(emulsifiable concentrate)는 유탁제라고도 하는데, 먼저 농약의 주제를 용제에 녹여 유화제로 만들고 계면활성제를 가하여 제조한 농약 제형이다. 수화제보다 약효가 증진되는 경향이 있다. 하지만 결국 이런 고독성 농약의 사용에도 노린재목 퇴치는 크게 개선되지 않고 있는 것이 현실이다.

친환경 방제 방법에 대한 노력도 여러 곳에서 확인할 수 있는데, 각각의 노린재목에 맞는 전용 포획트랩을 개발하고, 유인 후 방제하는 방법 등 피해 방지에 사력을 다하고 있으나 지속적이고 대량 발생하는 노린재목의 생태학적 특성상 이 방법에도 한계가 있어서 분포 지역과 분포 밀도의 개선은 전혀 이루어지지 않고 있다.이에, 천연물을 원료로 하여 친환경적이며 재료의 수급이 용이하고 우수한 노린재목 방제용 조성물 및이를 이용한 방제방법의 개발이 시급하다.

본 발명의 주된 목적은 천연물을 원료로 하여 친환경적이며 재료의 수급이 용이하고 우수한 미국선녀벌레 방제 효과를 나타내는 미국선녀벌레 방제용 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 같은 미국선녀벌레 방제용 조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 미국선녀벌레 방제용 조성물을 사용하여 미국선녀벌레를 효율적으로 방제하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 환경에 대한 피해가 적고 인체에 해가 없는 것으로 알려진 신규 천연물을 이용하여 미국선녀벌레에 대한 살충 활성을 가진 식물을 선별하고 추출기술을 확립하고자 한다.

본 발명이 대상으로 하고 있는 병해충은 미국선녀벌레에 국한되지 않으며,노린재목에 속하는 다양한 병해충을 포함하는 것으로 해석된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

고삼은쌍떡잎식물장미목콩과에 속하는 여러해살이 풀이며 전국의 산지에 자생하는 야생화로 꽃은 층상꽃차례로 핀다.고삼의학명은SophoraeflavescensAiton이며, 고삼이라는이름은맛이써서고(苦)라는글자를사용하고효능이삼과유사하다하여삼(參) 이라는글자를사용한다. 고삼(Sophoraflavenscens Art.)은 콩과식물인고삼의 뿌리로서,여러가지 알칼로이드를 함유하며 d-matrine, d-oxymatrine, d-sophoranol, 5-hydroxymatrine, 1-methycytisine, flavanol, luteolin-7-glucoside 등의 유효성분을 함유하며,이뇨,황달,항부정맥,직장출혈, 소양증,편도선염 등에 효과가 있으며 살충 작용을 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 고삼(Sophoraflavescens) 식물의 용매 추출물을 유효성분으로 함유하는 미국선녀벌레 방제용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면,고삼 추출물을 이용하여 환경 친화적으로 미국선녀벌레를 방제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 미국선녀벌레의 분포도를 지역 및 시간에 따라 조사한 결과이다
도 2는 미국선녀벌레의 마우스에 대한 독성 분석 과정이다.
도 3은 미국선녀벌레 동물 독성 실험 결과와 원인 물질 분석을 나타낸다.
도 4는 미국선녀벌레의 식물 성장 저해 결과이다.
도 5는 농약을 사용한 방제의 위험성 테스트 과정을 나타낸다.
도 6은 농약의 식물 발아에 미치는 영향에 대한 결과이다.
도 7은 유전자 검사를 통해 농약의,식물 발아에 미치는 원인 유전자를 밝혀낸 결과이다.
도 8은 미국선녀벌레 방제용 친환경 기피물질 탐색 준비 과정을 나타낸다.
도 9는 미국선녀벌레 방제용 친환경 기피물질의 효과 검증 과정을 나타낸다.
도 10은 미국선녀벌레 방제용 친환경 기피물질 후보군별 방제 효과를 나타낸다.
도 11은 고삼 추출물의미국선녀벌레 방제 효과를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 고삼 추출물의 무해성 검증 실험과정을나타낸다.
도 13은 본 발명의 고삼 추출물의 식물의 발아 및 발육에 미치는 영향을 평가한 결과이다.
도 14는 본 발명의 고삼 추출물의 피부 독성 여부 테스트 과정을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 고삼 추출물이 인체 무해성을 입증하는 결과이다.
도 16은 본 발명의 고삼 추출물의 분무 방제 효과를 나타내는 결과이다.
도 17은.본 발명의 고삼 추출물의 고형제 제작 과정이다.
도 18은 본 발명의 고삼 추출물의고형제 설치 방제 효과를 나타내는 결과이다.
도 19는 본 발명의 고삼 추출물을 포함하는 노린재목 방제용 트랩 모식도이다.

본 발명은 고삼(Sophoraflavescens) 식물의 용매 추출물을 유효성분으로 함유하는 미국선녀벌레방제용 조성물을 제공한다.상기 고삼 식물 조추출물은 물,헥산 및 메탄올,에탄올,부탄올 등과 같은 C1 내지 C4 의 저급 알코올 및 이들의 혼합용매, 바람직하게는 에탄올 또는 헥산에 가용한 추출물을 포함한다.본 발명의 바람직한 용매로서는 알칼리 이온수가 사용될 수 있다.알칼리 이온수는 분자집단(cluster)이 6개 단위로 구성되어 13~15개 단위로 수소결합을 이루고 있는 물보다 작아 침투력이 좋고,열전도가 높아 비교적 낮은 온도에서도 성분 용출이 효율적으로 이루어질 뿐 아니라 흡수력 또한 우수한 장점이 있다.

상기 고삼 식물은 고삼 식물의 잎,줄기,뿌리 추출물을 사용할 수 있으나,바람직하게는 고삼 뿌리 추출물을 이용할 수 있다.

또한,고삼 식물은 오랫동안 생약으로 사용되어 오던 약재로서 이로부터 추출된 본 발명의 추출물들 역시 독성 및 부작용 등의 문제가 없다.본 발명의 일 구현예에 따른 조성물은어성초,계피,어성초,라벤더, (청양)고추 중 선택되는 하나 이상의 추출물과 배합될 수 있다.

본 발명의 고삼 추출물 조성물은 단독으로 사용할 수 있으나,특별히 이에 한정되는 것은 아니며,상기 조성물의 제형 및/또는 사용목적에 따라 적절한 희석제 또는 부형제를 추가적으로 포함할 수 있다.상기 부형제는 제형에 따라 통상의 물질을 사용할 수 있으며,제제화 할 경우 충진제,습윤제,붕해제 또는 계면활성제 등을 사용할 수 있다.대표적으로 사용되는 희석제 또는 부형제로는 물,포타슘올레이트(Potassium oleate), 포타슘 바이카보네이트(Potassiu bicarbonate), 페네틸 벤조에이트(Phenethyl benzoate), 페네틸 프로피오네이트(Phenethyl propionate), 덱스트린,락토스,프로필렌글리콜, Tween 80, 올레익 엑시드(Oleic acid), 소르빅 엑시드(Sorbic acid) 리퀴드 파라핀,생리 식염수 등을 포함할 수 있다.

본 발명은 다른 관점에서 상기 조성물을 포함하는 방제용 제제 및 상기 방제용 조성물을 처리하여 병해충을 방제하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제방법에 관한 것이다.

상기 방제용 제제는 사용목적 및 용도에 따라서 적절한 형태로 제형화 된 것일 수 있으며,예컨대,과립제,산제,액제에어로졸제,스프레이제,엑스제,페이스트제,유동엑스제,유제,현탁제,캡슐제,액상수화제,과립수화제,수화제,분제,미립제,오일제,젤형제제,훈연제,훈증제 등일 수 있으며,살충제 조성물의 휘발성을 적절히 조절할 수 있는 제형으로 유제,훈연제,훈증제,에어로졸제 또는 액제가 가장 바람직하다.

본 발명은 또한,본 발명의 조성물을나무 및 과수 등 오염지역에 처리하는 것을 포함하는 미국선녀벌레를 방제하는 방법을 제공하며,상기 조성물의 처리 방법은 분무 처리 또는 훈증 처리일 수 있으나,이에 제한되지 않는다.수액형 방제 조성물은 1내지 200 배,바람직하게는 1 내지 100배,더욱 바람직하게는 1 내지 50배 희석하여 오염 지역에 직접 살포한다.또한,본 발명의 고삼 추출물과 석고를 혼합하여 고체형 방제 조성물을 제조할 수 있다.고삼 추출물과 석고와의 혼합비율은 1:3, 바람직하게는 1: 2, 더욱 바람직하게는 1:1의 비율로 혼합한다.

이하,본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.단,하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐,본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

이하,실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로,본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1. 미국선녀벌레확보 및 인체 위해성 테스트

1-1. 미국선녀벌레 분포도 조사

미국선녀벌레는 우리 국토 전체의 산(숲)과 도시(가로수) 지역, 낮과 밤을 비교하면 산(숲)에 분포가 높았고, 밤이 되면 분포 지역이 늘어났다.서울 지역의 아차산(숲)은 낮에 76% 정도 이지만 밤에 96% 이상의 높은 분포 비율로 증가하였으며, 지방 영종도 지역 산(숲)은 낮에 분포율이 60% 정도 이지만 밤에 96% 이상으로 크게 높은 분포 비율로 증가하였다. 조사 결과 낮에는 대부분 침엽수(소나무, 전나무 등)에서는 존재가 확인되지 않는 곳이 많아 분포 비율이 떨어졌지만 어두워지면서 미국선녀벌레들은 소나무와 같은 대부분의 침엽수에도 이동하여 그 비율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다.서울 도시(가로수) 지역은 낮에 4% 이하로 존재를 확인하기가 매우 힘들었지만 역시 밤이 되면서 산(숲) 등지에서 숨어있다 날아오는 것으로 추정되는 미국선녀벌레들이 발견되면서 분포가 20% 이상으로 늘어났다.지방 도시(가로수) 지역은 역시 낮에 8% 이하로 존재를 확인하기가 매우 힘들었지만 밤이 되면서 산(숲) 등지에서 숨어있다 날아오는 것으로 추정되는 미국선녀벌레들이 발견되면서 그 분포가 64% 이상으로 증가하였다(도 1).위의 결과로 미국선녀벌레가 우리의 주 활동 지역인 도시 지역이나 낮 시간에는 잘 발견되지 않아 미국선녀벌레로 인한 피해 상황을 제대로 파악하기가 어렵다는 것을 유추할 수 있었다. 미국선녀벌레 비율이 낮에 서울 지역 산(숲)이 높고, 지방 지역 도시(가로수)가 조금 높은 결과를 나타낸 것은 도시화의 차이로 인한 결과로 판단된다. 고도로 도시화가 이루어진 서울의 상황이 아직 지방으로 퍼져 나가고 있는 단계의 미국선녀벌레의 분포 상황과 연관되면서 이러한 결과의 차이를 나타냈음을 유추해 볼 수 있었다.

이런 상황은 서울 지역 미국선녀벌레 분포가 최대로 밀집된 상태일 것이라는 것을 간접적으로 말해주는 결과라 생각된다.현재 서울 지역의 가로수 및 식물의 피해의 심각성이 예상된다.

1-2. 실험대상 미국선녀벌레 확보

미국선녀벌레는 미국선녀벌레( Metcalfapruinosa )는 서울 아차산과 인천 영정도에군서집단으로 서식하는 충을 원통 모양의 채집통으로 채집하였으며, 각각의 채집통에는5-6마리의 미국선녀벌레를 채집하여 사육하였다. 한 쪽 면에 솜이나 휴지에 물을 충분히 흡수시켜 넣어주면 약 2주 정도 활발한 상태로 유지되었고, 건강한 상태에서 실험을 진행하기 위하여 채집 후 1주일이 넘지 않는 시간 안에 미국선녀벌레 관련 실험 수행을 완료하였다.

1-3. 미국선녀벌레 인체 위해성 테스트

미국선녀벌레의 인체에 대한 독성 평가를 위하여 연구용으로 판매되는 흰색 생쥐(IRC)를 2마리 준비하였다. 대조군 마우스 꼬리에는 아무런 표시를 하지 않고, 독성 평가 수행을 위한 마우스의 꼬리에는 검은색 매직펜으로 표시하여 구분하고, 각각 2곳으로 나누어 격리해서 사육하였다(도 2).실험 수행 하루 전 2마리 모두 등 쪽 털을 최대한 제거하였다.대조군은 물(생수)을 하루에 한 번 작은 분무기(50ml 용량)를 사용하여 2-3회 분사하고, 비교 그룹 마우스에는 물(생수)과 미국선녀벌레 가루를 섞은 분무기(50ml 용량)를 볼텍서로 수 회 볼텍싱(흔들어서 섞어 균질화 시킴)하고, 대조군과 같은 방법으로 등 쪽에 2-3회 분사하였다. 대조군과 비교 그룹 모두 3일 후부터 등 쪽 피부 상태를 눈으로 비교하며 독성 테스트 결과를 평가하였다.

미국선녀벌레에 대한 피부 독성 테스트를 수행한 결과, 3일 후 미국선녀벌레 가루를 바른 마우스의 피부가 대조군과 비교하였을 때 붉게 변한 것을 확인 할 수 있었다.또한 미국선녀벌레 가루를 바른 마우스의 털은 전체적으로 대조군에 비해 거칠거칠하였다.위의 결과에서 미국선녀벌레는 농작물과 산림뿐만 아니라 인체 건강에도 좋지 않은 결과를 일으킬 가능성을 확인할 수 있었다.

또한 현미경 관찰을 통해 선녀벌레과의 미국선녀벌레는 나비나 나방에 있는 인편(scale)은 관찰할 수 없었다. 대신 수많은 미세한 가루물질이 날개와 온 몸에 붙어있는 것을 관찰할 수 있었다(도 3). 이러한 가루물질이 피부 독성 발생의 원인으로 추측된다.

1-4.미국선녀벌레의 식물 발육 저해확인

미국선녀벌레의 식물(개망초)에 대한 피해 현황 실험에서 대조군 8g은 14일 후 13g으로 약 1.6배 성장을 보였지만, 미국선녀벌레 피해군은8g에서 성장이 거의 이루어지지 않아 미국선녀벌레가 식물의 성장을 저해하고 있음을 확인할 수 있었다(도 4).

실시예 2. 약제 방제의 위해성 평가

2-1. 농약 살포를 통한 미국선녀벌레 방제 방법의 위험성 검증

미국선녀벌레에 관해 시행되고 있는 방제 방법(농약 살포)에 대한 위험성 평가를 위해 식물 발아 시험을 수행하였다. 페트리디쉬(투명접시)에 솜을 깔아 준비하고, 여기에 농약(빅카드, 메프치온)은 권장 사용량(1000배 희석)의 1배, 10배, 100배 농축하여 각각 20ml씩 준비하여 넣어주었으며, 대조군은 물(생수)을 20ml 준비하여 사용하였다(도 5).발아 실험을 위해서 열무(쌍떡잎식물)와 보리(외떡잎식물) 씨앗을 물에 1시간 정도 넣었다가 꺼내서 각각 준비하고, 씨앗 8개를 각각의 페트리디쉬에 심어서 7일 후에 발아율을 조사한 후, 방제 방법에 대한 위험성을 평가하였다. 발아율은 줄기와 뿌리의 길이를 각각 측정하여 비교하였다.

미국선녀벌레를 박멸하기 위해 기존에 사용되던 농약 살포가 일시적으로는 미국선녀벌레를 쫓을 순 있지만 다시 날아와 식물을 고사시킨다는 것을 이번 연구를 통해서 확인 할 수 있었다.또한,기존의 농약은 미국선녀벌레를 제거할 수 없을 뿐만 아니라 오히려 식물 성장 저해 요인으로 작용한다는 것을 확인하였다.위의 발아 실험 결과를 보면 7일 후 외떡잎식물인 보리의 경우 대조군에서는 평균 줄기 5.3cm, 뿌리 7.7cm 길이 성장을 하였으나, 농약(빅카드)이 사용된 경우에는 1배 농축은 평균 줄기 3.4cm, 뿌리 4.3cm, 10배 농축은 평균 줄기 2cm, 뿌리 2.2cm로 성장에 심각한 부작용이 나타났으며, 100배 농축은 평균 줄기 1.4cm, 뿌리 1.3cm로 식물성장이 농약의 농도가 높을수록 피해의 정도가 심각했다. 또한 쌍떡잎식물인 열무 씨앗의 발아의 경우도 대조군은 평균 줄기 5.6cm, 뿌리 평균 3cm까지 성장했으나 농약(빅카드)이 사용된 경우에는 1배 농축은 평균 줄기 4.7cm, 뿌리 1.9cm, 10배 농축은 평균 줄기 2.7cm, 뿌리 1.6cm로, 100배 농축은 평균 줄기 1.5cm, 뿌리 1cm로 보리와 마찬가지로 농도가 높아질수록 성장이 심각하게 저해되었다(도 6).

농약(메프치온)은 7일 후 외떡잎식물인 보리의 대조군에서는 평균 줄기 10.5cm, 뿌리 2.2cm 길이 성장을 하였으나, 농약(메프치온)이 사용된 경우는 1배 농축만으로도 평균 줄기 0.2cm, 뿌리 0cm로 피해 규모가 매우 큰 것을 확인할 수 있었다. 10배 농축과 100배 농축은 더욱 더 심각한 결과를 초래하는 것을 알 수 있었다. 쌍떡잎식물인 열무 씨앗의 발아의 경우도 대조군은 평균 줄기 5.6cm, 뿌리 평균 2.1cm까지 성장했으나 메프치온 농약은 1배 농축은 평균 줄기 3.7cm, 뿌리 1.9cm, 10배 농축은 평균 줄기 1.5cm, 뿌리 0.5cm로, 100배 농축은 평균 줄기 0.2cm, 뿌리 0.1cm로 보리와 마찬가지로 농도가 높아질수록 성장을 저해하는 결과를 초래했다(도 6).

2-2. 유전자 검사를 통한 농약 방제의 부작용 원인 유전자 검출

농약(메프치온)의 위험성 평가 실험에서 얻은 7일 발아한 열무를 50ml 원심관에 채취하였다.그 중에 대조군과 농약(메프치온) 10배 희석해서 실험한 결과를 바탕으로 대학 부설 식물유전체연구소에 유전자 검사를 의뢰하였다.식물의 전령RNA(mRNA)를 추출하고, 상보적 DNA(complementary DNA, cDNA)를 역전사효소로 합성하여 다시 DNA 중합효소로 두 개 사슬을 만들어 제조하고, 마지막으로 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)으로 원하는 유전자의 발현 유무를 평가하였다.

스트레스에 관여하는 유전자(TPS1 유전자)와 광합성에 관여하는 유전자(CAB1 유전자)를 검사하고, 대조군 유전자로 TUB 유전자를 사용하여 발현 정도를 육안으로 평가하였다. TUB 유전자는 동일한 양의 각각의 식물을 검사하면 항상 같은 양의 발현양을 보이는 유전자로서,대조군으로 활용되는 유전자이다(도 7).

메프치온 농약은 스트레스에 관여하는 유전자(TPS1 유전자)와 광합성에 관여하는 유전자(CAB1 유전자) 검사에서 광합성에는 문제를 주지 않았지만, 식물에 스트레스를 유발하는 성분이 있어 농약이 주는 스트레스로 인해 식물 발아와 성장에 심각한 부작용이 나타나는 결과를 확인할 수 있었다.

실시예3. 친환경 천연기피물질 탐색

3-1. 천연기피 후보물질 준비

미국선녀벌레 살충 활성이 있을 것으로 추측되는 다음 13가지 천연물질을선정하였다. (1)계피, (2)어성초, (3)님, (4)양파, (5)감귤, (6)로즈마리, (7)티트리, (8)병풀, (9)라벤더, (10)마늘, (11)시트로넬라, (12)고삼, (13)(청양)고추.

님(Azsdirachtaindica) 나무는 열대지방에서 많이 자라는데 열매는 식용하고, 민간에서는 치질약, 구충제 등의 약재로도 이용한다. 님 오일은 피부를 순하게 만들고 여드름에도 효과가 있다. 병풀(Centellaasiatica)은 한국이 원산지로 우리나라 남부 지방 섬에 주로 분포하는 여러해살이풀이다. 생즙을 내어 먹거나, 뿌리가 달린 전초를 햇볕에 말려서 약용으로 이용한다.

고삼(Sophoraflavescens)은 뿌리 말린 것을 사용하는데, 맛이 쓰고 인삼과 비슷한 효능이 있다. 고삼이라는 이름은 맛이 써서 고(苦)라는 글자를 사용하고 효능이 삼과 유사하다하여 삼(參)이라는 글자를 사용했다. 한방에서는 소화불량, 신경통, 간염, 황달, 치질 치료에 이용한다.

양파, 감귤, 마늘, (청양)고추는 집 주변 마트에서 구입하였으며, 계피 추출물, 고삼 추출물, 님 추출물과 어성초 추출물은 인터넷 구매 대행 사이트를 통해 구매하였다. 로즈마리, 티트리, 병풀, 라벤더, 시트로넬라 추출물은 서울시 중구 소재의 시약 상점(쥬닉스 이노베이션)에서 수증기 추출법으로 추출한 추출물을 구입하여 사용하였다. 대조군은 시판되고 있는 물(생수)을 구입하여 비교 실험에 이용하였다.

3-2. 천연기피물질 선별

후보물질(1)계피, (2)어성초, (3)님, (4)양파, (5)감귤, (6)로즈마리, (7)티트리, (8)병풀, (9)라벤더, (10)마늘, (11)시트로넬라, (12)고삼, (13)(청양)고추 중에 양파, 감귤, 마늘, 고추(청양고추)는 각각 20g에 물 20ml씩을 섞어서 믹서기로 갈아서 거름망으로 즙을 짜서 50% 원액으로 준비하였다.추출물을 구입한 계피, 어성초, 님, 로즈마리, 티트리, 병풀, 라벤더, 시트로넬라, 고삼은 원액을 그대로 사용하였다. 대조군은 물(생수)을 사용하였다(도 8).

기피물질 탐색은 미리 준비된 50cm 길이의 원통(지름 1.5cm)에 한 쪽에 각각의 용액 2ml를 묻힌 솜마개를 끼우고, 반대편으로 포획된 미국선녀벌레를 중간에 넣고, 30분 후 중간인 25cm를 기준으로 삼아서 각 길이를 측정하여 통계를 작성하였다. 솜마개에 가까운 곳을 -25cm로 하고, 솜마개 반대편을 +25cm로 하여, (+) 방향을 기피효과가 높은 물질로 판단하였다. (-) 방향은 기피효과가 없는 곳이다.위 실험을 5회 실시하였으며, 5회 실험 길이의 평균값을 이용하여 각 물질의 기피도 평가에 사용하였다.최종적으로 선정된 기피물질(계피, 어성초, 라벤더, 고삼, (청양)고추)의 정확한 효과는 원통형의 실험 장치를 고안하여 20회 이상의 반복적인 실험을 통해 그 효과를 심층 검증하였다(도 9).

친환경 기피물질 후보군 (1)계피, (2)어성초, (3)님, (4)양파, (5)감귤, (6)로즈마리, (7)티트리, (8)병풀, (9)라벤더, (10)마늘, (11)시트로넬라, (12)고삼, (13)(청양)고추 중 계피, 어성초, 라벤더, 고삼, (청양)고추가 대조군(생수)에 비해서 미국선녀벌레에 대해 기피물질로 효과가 있다는 결과를 얻을 수 있었다.고삼이 가장 우수한 기피 효과가 있으나,본 발명이 고삼 추출물만의 사용으로 제한되는 것은 아니며,계피,어성초,라벤더,(청양)고추의 적절한 배합을 통해 발명의 효과를 극대화할 수 있다.

실시예 4. 고삼추출물의 미국선녀벌레 방제 효과 테스트

고삼을 넣은 사육 페트리디쉬와 생수가 들어있는 사육 페트리디쉬(대조군)의 미국선녀벌레와 비교하였을 때, 고삼이 들어있는 곳의 미국선녀벌레들은 날개를 늘어뜨리고 예민한 반응을 보이거나 다리가 떨리며 휘청거리는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한 고삼이 들어있는 곳의 미국선녀벌레는 몇 시간 안에 날개를 이상하게 편 채 죽은 반면 대조군의 경우 1주일 이상 생존하는 것을 관찰할 수 있었다(도 11).

실시예5.고삼 추출물의 무해성 검증

5-1. 고삼 추출물의 식물에 대한 영향도 평가

미국선녀벌레 기피물질로 선정된 고삼이 식물에 끼치는 영향을 평가하기 위하여 페트리디쉬(투명접시)에 솜을 깔아 준비하였다. 여기에 고삼10배, 100배, 1000배 희석하여 각각 20ml씩 준비하여 넣어주었으며, 대조군은 물(생수) 20ml를 준비하여 사용하였다. 발아 실험을 위해서 열무(쌍떡잎식물)와 보리(외떡잎식물) 씨앗을 물에 1시간 정도 넣었다가 꺼내서 각각 준비하고, 씨앗 8개를 각각의 페트리디쉬에 심어서 7일 후에 발아율을 조사한 후, 위험성을 평가하였다(도 12). 발아율은 줄기와 뿌리의 길이를 각각 측정하여 비교하였다.쌍떡잎 식물 및 외떡잎 식물 모두에서 대조군과 발아 및 발육에 있어서 차이가 없었다(도 13).

5-2. 고삼 추출물의 인체에 대한 영향도 평가

물(생수), 고삼을 각각 밴드에 5방울씩 흡수시키고, 지원자의 피부에 접촉시킨 후 4시간 후 피부의 민감도를 눈으로 관찰하여 고삼 추출물의 인체에 대한 영향도를평가하였다(도 14).피부 독성 테스트에서도 무해한 것으로 입증되었다(도 15).

실시예6. 고삼추출물의 분무 방제 효과

미국선녀벌레 방제용 친환경 천연물질 고삼 추출물을 살포용 분무기에 넣고, 미국선녀벌레에 오염된 지역의 무궁화 생육지에 살포하였다. 하루에 2번 아침과 저녁으로 살포하였으며, 총 4일 간 살포를 지속하였다. 대조군은 살포용 분무기에 물을 넣고, 고삼추출물 분무량과 동량 사용하여 하루에 2번 아침과 저녁으로 총 4일간 살포하여 비교하였다.미국선녀벌레는 개체 수는 매일 오후 1-3시 사이에 대조군과고삼을 살포한 각 지역에서 육안으로 측정하였다(도 16).

대조군에 비하여분무 1일만에 개체수가 1/4 이상 감소하였으며,분무 3일차에는 20여 개체에서 1~2 개체 이하로까지 개체수 감소를 나타냈다.본 발명의 고삼추출물이 번식 저해 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

실시예7. 고삼추출물의 고형제 방제 효과

고삼 농축액을 직접 추출하고, 추출물과 석고를 1:2 비율로 혼합하여 틀에 부어 벽돌 형태의 제품으로 제작하였다(도 17). 다른 실시예로는,고삼 뿌리를 물로 완전히 세척하고 자연건조를 5 내지 7일 시킨 후 절단하였다.절단된 고삼50kg 에 중량 대비 3배의 메탄올을 가하여 5일간 실온에서 추출한 후 여과하였다.이를 감압 농축하고 동결건조시킨 뒤 분말화하여 수득하였다.농축 분말과 석고를 1:2 비율로 혼합하여 틀에 부어 벽돌 형태의 제품으로 제작하였다.고삼 농축 제품은 미국선녀벌레 피해 지역을 선정하여 설치한 곳과 설치하지 않은 곳으로 나누어,총 7일간 개체 수를 측정하여 퇴치 및 방지 효과를 확인하고 검증하였다.피해 지역은 지름 1m 안에 약 20마리 미국선녀 벌레 분포를 보이는 지역을 선정했으며,미국선녀벌레 개체 수는 매일 오후 1~3 시 사이에 대조군과 지속적 농축 고삼 방지 장치를 설치한 각 지역에서 직접 눈으로 측정하였다.

대조군에 비해 고삼 농축 제품을 설치한 곳에서는 처음 평균 20여 개체에서 2개체 이하로 크게 줄어들고, 지속적으로 유지되는 것을 확인할 수 있었다(도 18). 고삼 추출물은 어성초,계피,고추,라벤더중 어느 하나에서 선택된 다른 친환경 추출물과도 배합하여사용가능하고,방제 방법에 있어서도 그 효과 면에서 그 제한이 없다는 것을 확인할 수 있었다.

실시예8. 친환경 노린재목 방제용 트랩 제조

노린재목은 유충부터 성충까지 전 시기별로 발생이 지속적이어서 반영구적인 노린재목방제용 트랩이 필요하다.실시예7에서 제조된 농축 고형물을 포함하는 노린재목 방제용 트랩은 다음과 같이 구성될 수 있다.노린재목 방제용 트랩은 고삼 추출물 등의농축 고형물,기피제 살포용 망,빗물 침투 방지 장치 및 이를 고정시킬 수 있는 고정 장치를 포함한다.본 트랩은 고삼농축물에 한정되는 것은 아니며,다양한 천연물질 방제용 조성물에적용될수 있다.또한,장치 제작이 굉장히 쉽고, 현장 설치가 매우 용이한 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 고삼 추출물을 유효성분으로 하는 노린재목 병해충 방제용 조성물.
2. 제1항에 있어서,노린재목 병해충은 노린재과(Pentatomidae)의 미디표주박긴노린재,썩덩나무노린재,톱다리개미허리노린재,풀색노린재, 큰날개매미충과(Ricaniidae)의 갈색날개매미충,꽃매미과(Fulgoridae)의 꽃매미,선녀벌레과(Flatidea)의 미국선녀벌레(Metcalfapruinosa) 중 한 종 이상을 대상으로 하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제용 조성물.
3. 제1항에 있어서,노린재목 병해충 방제용 조성물은특히 미국선녀벌레(Metcalfapruinosa)방제에 유용한 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제용 조성물.
4. 제1항에 있어서,노린재목 병해충 방제용 조성물은계피,어성초,라벤더, (청양)고추 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제용 조성물.
5. 제1항 내지 제4항의 방제용 조성물을노린재목 병해충 오염지역에 처리하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제 방법.
6. 제5항에 있어서,상기 처리는 분무 처리 또는 훈증 처리인 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제 방법.
7. 제5항에 있어서,상기 처리는 농축 고형물을 포함하는 트랩을 노린재목 병해충 오염지역에 설치하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제 방법.
8. 제7항에 있어서,노린재목 병해충 방제용 트랩은 농축 고형물,기피제 살포용 망,빗물 침투방지 및 고정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제 방법.
9. 제8항에 있어서,농축 고형물은 고삼, 어성초,계피,고추,라벤더 중 하나 이상의 추출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 노린재목 병해충 방제 방법.
   

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