고추로 전이된 토양 비소가 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)의 성장 및 발육에 미치는 다세대 영향평가
Multigenerational effects of soil arsenate transferred through pepper plants on growth and development of Myzus persicae
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초록
비소는 토양 환경에서 흔하게 발견되는 준금속 오염물질로, 식물에 흡수되어 육상 먹이사슬로 유입될 수 있다. 토양에 축적된 비소는 긴 시간 동안 여러 세대에 걸친 노출을 유발할 수 있으나, 식물을 통해 초식 곤충에게 전이된 토양 비소의 다세대 효과는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 고추(Capsicum annuum)에 흡수된 토양 내 5가 비소 (As(V))가 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)에 미치는 다세대 영향을 3세대 간(F0~F2) 조사하였다. 네 가지 농도의 As(V)로 처리한 토양(0, 2, 4, 6 mg kg-1)에서 재배된 고추에서 M. persicae를 사육하고, 진딧물의 성충 체장, 발육기간, 자손 체장을 측정하였다. 그 결과, As(V) 처리의 영향은 F0 세대의 성충 체장과 발육기간에 대해 유의하였으나(p< 0.05), 자손 체장에 대해서는 유의하지 않았다(p=0.83). 반면, F1 및 F2 세대에서는 성충 체장이나 발육기간뿐 아니라 자손 체장에서도 처리 간의 유의한 차이가 확인되었다(p< 0.05). 흥미롭게도, F0 세대에서 As(V)에 노출된 개체들은 일관적으로 대조구 개체들에 비해 성장과 발달이 촉진되는 양상을 보였으나, F1 및 F2 세대에서의 반응은 처리나 세대마다 일관적이지 않았다. 이러한 결과는 다세대 노출에 의해 As(V)가 M. persicae에게 미치는 영향이 단일 세대에서 관찰된 것보다 복잡해질 수 있음을 시사한다. 본 연구는 토양 As(V) 오염이 육상생태계에 미치는 생태적 영향을 현실적으로 평가하기 위해 다세대 영향을 고려한 접근이 필요함을 보여준다.
Abstract
Arsenic, a common metalloid contaminant in soil, can enter the terrestrial food chain through plant uptake. While soil arsenic contamination can lead to long-term exposure that affects multiple generations, the multigenerational impacts on terrestrial plant herbivore systems remain poorly understood. This study examined the effects of soil arsenate (As(V)) transferred to pepper plants on Myzus persicae over three generations (F0-F2). We measured adult body length (AL), development time (DT), and offspring body length (OL) of M. persicae after rearing them on peppers cultivated in soil treated with four concentrations (0, 2, 4, and 6 mg kg-1) of As(V). In the F0 generation, the As(V) treatment significantly affected AL and DT (p<0.05), but no significant effect on OL was detected (p=0.83). In the F1 and F2 generations, however, significant differences between treatments were observed in OL (p<0.05), along with AL and DT. Notably, in the F0 generation, As(V)-exposed individuals exhibited consistently stimulated growth and development, while responses became inconsistent in the F1 and F2 generations across various treatment conditions. These findings suggest that the effects of As(V) on M. persicae through multigenerational exposure are more complex than those observed within a single generation. This study highlights the importance of multigenerational approaches to accurately assess the ecological impacts of soil As(V) contamination on terrestrial ecosystems.