밤나무( Castanea  spp., Fagaceae family)는 널리 분포되어 있고 생태학적으로나 경제적으로 중요한 나무 종입니다.  Castanea  견과는 풍부한 전분 함량과 매력적인 맛 때문에 널리 소비됩니다. (1) 또한 밤은 산악 지역의 척박한 토양에서도 자랄 수 있는 칼로리가 높은 음식이기 때문에 밤을 재배하고 수확하면 경작지에 가해지는 압력을 덜어주는 데 도움이 될 수 있습니다. (2) 이러한 요인에 의해 전 세계 밤나무 생산 요구가 증가했습니다. 그러나 밤나무는 종종 과일이 적게 맺히는 문제(빈 싹이 많음)로 어려움을 겪고, 밤나무 제품은 제품 균질성(주로 밤나무 알갱이를 식품으로 사용)의 영향을 받습니다. 이 두 가지 문제는 밤나무 산업의 발전을 심각하게 방해했습니다. (3)

밤나무는 전통적으로 바람에 수분되거나 양생하는 식물로 여겨지기 때문에 밤나무 과수원에 꿀벌을 두는 것은 수확량을 늘리는 방법으로 간과되어 왔습니다. 이 전략에는 몇 가지 잠재적인 이점이 있습니다. 꿀벌은 밤나무 꽃을 활발히 방문하며, 연구에 따르면 밤나무 꽃 방문자는 견과류 품질을 떨어뜨리지 않고도 밤나무 수확량을 늘릴 수 있습니다. (4) 밤나무 수확량을 늘리는 것 외에도 과수원 벌집은 꿀을 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 이 짙은 갈색 꿀은 폴리페놀이 풍부하여 강한 쓴맛이 나고 다른 달콤한 꿀만큼 인기가 없지만 항산화제를 생산할 수 있습니다. (5) 더욱이 꿀벌을 이용해 밤나무에 수분을 공급하면 야생 수분매개자 개체 수 감소로 인한 수분 저하 문제를 해결할 수 있습니다.

꿀벌은 주로 공기 중 꽃가루 밀도를 증가시켜 간접적으로 밤나무 꽃가루를 암술두로 운반하는 데 도움을 줍니다.밤나무에는 두 가지 종류의 꽃차례가 있습니다( 그림 1 A).단성화 수꽃차례와 양성화 수꽃차례의 암꽃은 동시에 피고(첫 번째 꽃가루 방출 피크), 양성화 수꽃차례의 수꽃은 나중에 피고(두 번째 꽃가루 방출 피크).꿀벌과 다른 방문객(딱정벌레 등)은 암술두가 수용적일 때(첫 번째 꽃가루 방출 피크) 수꽃은 찾았지만 암꽃은 찾지 않는 것으로 나타났습니다.암술두가 더 이상 수용적이지 않을 때(두 번째 꽃가루 방출 피크), 딱정벌레는 적극적으로 암꽃을 찾았지만 꿀벌은 찾지 않았습니다( 그림 1 B). (6,7) 게다가, 불임 수컷 식물은 번식력 있는 수컷 식물보다 꿀벌의 방문이 적었지만, 딱정벌레의 방문은 더 많았습니다. (6)

그림 1

이러한 관찰은 꿀벌과 딱정벌레와 암컷 밤나무 꽃의 관계 사이의 차이점을 강조합니다. 화학적 의사소통은 식물이 꽃 방문객과 상호 작용하는 일반적인 방법입니다. 이전 연구에서는 가스크로마토그래피-질량 분석법 및 전기 안테나그래피와 같은 기술을 사용하여 밤나무 꽃차례의 곤충 위치 파악을 위한 화학적 신호를 탐구했습니다(암컷과 수컷 꽃은 분리되지 않음). 최근 연구에서는 꽃을 방문하는 곤충이 수컷 밤나무 꽃에 강하게 끌린다고 보고했습니다. (4,8) 그러나 암컷 밤나무 꽃 휘발성 물질의 역할은 무시되어 왔습니다. 거의 동일한 개화 시기를 가진 과수원의 개별 나무를 고려할 때, 첫 번째 꽃가루 방출 피크 동안 꿀벌이 암꽃을 방문하는 것은 미래에 밤나무 수확량을 늘리는 데 필요할 것입니다. 따라서 미래의 재배자와 양봉가가 인공적으로 꿀벌을 유인하여 암꽃을 방문할 수 있도록 암컷 밤나무 꽃과 꿀벌 간의 잠재적인 화학적 소통 방식을 긴급히 명확히 해야 합니다. 이전 연구 결과를 바탕으로 두 가지 가설을 제안합니다( 그림 1C ). (1) 기피 가설의 경우, 암컷 밤나무 꽃과 꿀벌 간의 화학적 소통은 기피제에 의해 매개되며 기피제 농도는 시간이 지남에 따라 감소하지 않을 수 있습니다. 다른 꽃가루 방출 피크에서 딱정벌레의 암컷 꽃 방문 활동을 고려할 때, 개화 시기가 끝나거나 진행됨에 따라 농도가 점차 감소하는 또 다른 기피제가 있을 수 있습니다. (2) 낮은 유인 가설의 경우, 암꽃은 수꽃에 비해 꿀벌에게 약하거나 전혀 유인되지 않습니다. 단성화와 양성화의 위치가 다르기 때문에 단성화가 피어 있을 때는 꿀벌이 암꽃을 방문하지 않습니다. 양성화의 수꽃이 피어 있을 때 꿀벌이 암꽃을 방문하는 것은 우연일 수 있습니다. 클로로겐산 용액은 꿀벌에게 매력적인 것으로 나타났지만, 암밤꽃에 0.3mg/g 클로로겐산 용액을 바르면 소수의 파리만 유인되었고, 꿀벌은 암꽃을 방문하지 않았습니다( 그림 1D ). (9) 이 결과는 첫 번째 가설을 뒷받침합니다. 그러나 더 많은 증거가 필요합니다.

향후 연구에서는 암꽃의 시각 또는 후각 신호를 강화하고 암밤꽃과 꿀벌 사이의 화학적 소통을 개선하여 꿀벌이 꽃가루를 암꽃으로 직접 운반하도록 유도하는 유인제의 역할을 탐구해야 합니다. 유인제를 개발하기 위한 전제 조건은 암밤꽃과 꿀벌 사이의 화학적 소통 메커니즘을 명확히 하는 것입니다. 퇴치 가설이 타당하다면 퇴치제의 부정적 효과를 상쇄하기 위한 유인제가 필요하며, 유인제는 단성 수꽃이 피면 꿀벌을 암밤꽃으로 효과적으로 유인할 수 있어야 합니다. 또한 유인제가 적용 후 암꽃에 해를 끼치지 않거나 과일 발달을 방해하지 않도록 주의해야 합니다. 유인제의 효과를 감소시키지 않는 경우 꽃가루관의 성장을 촉진하거나 과일 발달을 촉진하는 물질도 포함할 수 있습니다.

꿀벌과 다른 곤충의 밤나무 꽃 방문 행동의 차이에 대한 보고는 연구자들이 Castanea 와 심지어 Fagaceae 식물 의 암꽃과 꿀벌 또는 다른 곤충 사이의 화학적 소통을 탐구하도록 이끌어야 합니다  . Castanea 와 심지어 Fagaceae  식물의 암꽃과 곤충 사이의 화학적 소통에 대한 심층적인 이해는   산림-꿀벌 관리의 발전을 촉진할 뿐만 아니라 Fagaceae 식물에서 곤충에서 바람 수분으로 전환하는 동안 꽃과 꽃 방문객 사이의 화학적 소통의 변화를 밝혀낼 것입니다. (10)