Temperature-dependent Development Model and Forecasting of Adult Emergence of Overwintered Small Brown Planthopper, Laodelphax striatellus Fallen, Population

애멸구 온도 발육 모델과 월동 개체군의 성충 발생 예측

The developmental period of Laodelphax striatellus Fallen, a vector of rice stripe virus (RSV), was investigated at ten constant temperatures from 12.5 to $35{\pm}1^{\circ}C$ at 30 to 40% RH, and a photoperiod of 14:10 (L:D) h. Eggs developed successfully at each temperature tested and their developmental time decreased as temperature increased. Egg development was fasted at $35^{\circ}C$(5.8 days), and slowest at $12.5^{\circ}C$ (44.5 days). Nymphs could not develop to the adult stage at 32.5 or $35^{\circ}C$. The mean total developmental time of nymphal stages at 12.5, 15, 17.5, 20, 22.5, 25, 27.5 and $30^{\circ}C$ were 132.7, 55.9, 37.7, 26.9, 20.2, 15.8, 14.9 and 17.4 days, respectively. One linear model and four nonlinear models (Briere 1, Lactin 2, Logan 6 and Poikilotherm rate) were used to determine the response of developmental rate to temperature. The lower threshold temperatures of egg and total nymphal stage of L. striatellus were $10.2^{\circ}C$ and $10.7^{\circ}C$, respectively. The thermal constants (degree-days) for eggs and nymphs were 122.0 and 238.1DD, respectively. Among the four nonlinear models, the Poikilotherm rate model had the best fit for all developmental stages ($r^2$=0.98~0.99). The distribution of completion of each development stage was well described by the two-parameter Weibull function ($r^2$=0.84~0.94). The emergence rate of L. striatellus adults using DYMEX$^{(R)}$ was predicted under the assumption that the physiological age of over-wintered nymphs was 0.2 and that the Poikilotherm rate model was applied to describe temperature-dependent development. The result presented higher predictability than other conditions.

줄무늬잎마름병을 매개하는 애멸구, Laodelphax striatellus Fallen의 온도에 따른 알 및 약충 발육 기간을 12.5, 15, 17.5, 20, 22.5, 25, 27.5, 30, 32.5, $35{\pm}1^{\circ}C$의 10개 항온, 14:10 (L:D) h 광, 상대습도 30~40% 조건에서 조사하였다. 알은 모든 온도 조건에서 1령으로 성공적으로 발육하였으며, 발육기간은 $12.5^{\circ}C$에서 44.5일로 가장 길었고 온도가 증가함에 따라 짧아져 $35^{\circ}C$에서 5.8일로 가장 짧았다. 약충은 12.5, 15, 17.5, 20, 22.5, 25, 27.5, $30^{\circ}C$에서 성충까지 발육 가능하였으며, 각 온도에서 약충 전체 발육기간은 132.7, 55.9, 37.7, 26.9, 20.2, 15.8, 14.9, 17.4일이 소요되었다. 온도와 발육율과의 관계를 설명하기 위해 선형 및 4개의 비선형 (Briere 1, Lactin 2, Logan 6, Poikilotherm rate) 모델을 사용하여 분석하였다. 선형 모델을 이용하여 추정한 알과 약충 전체기간 발육을 위한 발육영점온도는 각각 $10.2^{\circ}C$와 $10.7^{\circ}C$였으며 발육에 필요한 유효적산온도는 각각 122.0, 238.1DD였다. 4가지 비선형 모델 중 Poikilotherm rate 모델이 모든 발육단계에서 온도와 발육율과의 관계를 가장 잘 설명하였다 ($r^2$=0.98~0.99). 알 및 유충의 발육단계별 발육완료 분포는 two-parameter Weibull 함수를 사용하였으며 모든 발육단계에서 비교적 높은 상관관계 ($r^2$=0.84~0.94) 값을 보여 양호한 모형 적합성을 보였다. DYMEX$^{(R)}$(version 3.0)를 이용하여 2개 지역에서 애멸구 월동 개체군의 발육을 추정한 결과 월동 후 개체군의 생리적 연령을 0.2로 가정하고 온도발육 모델로 Poikilotherm rate 모델을 사용하였을 경우 높은 우화시기 예측력을 볼 수 있었다.