1. 본 연구는 GM콩이 비의도적으로 자연에 방출되었을 시 야생콩과의 교잡에 의해 발생 가능한 교잡콩을 모니터링하고 영양학적 측면에서 안전성을 평가하기 위하여 수행하였다. 이를 위해, 베타카로틴 강화 GM콩과 야생콩, 두 품종간 인위적으로 생산한 교잡콩, GM콩의 모본이자 일반 재배 품종인 광안콩 등 4품종을 국내 2개 지역에서 재배하고 콩 종자를 대상으로 주요 영양성분 38종을 분석하였다. 2. 재배 환경에 영향을 받지 않고, GM콩 및 야생콩과 비교해 교잡콩에서 유의적 차이를 보이는 성분은 조단백질, 조섬유, alanine, glycine, leucine, serine, tryptophan, oleic acid, linolenic acid, arachidonic acid 등 10종이었다. 하지만, 분석한 모든 시료의 성분은 국내외 자연 범위에 포함되는 수준이었다. 3. PCA분석 결과, 주요 영양성분 함량 변이는 GM콩은 모본과 유사하였고, 교잡콩은 GM콩 보다는 야생콩과 유사하였다. 즉, 분석한 4품종의 영양성분의 변이는 재배 환경보다는 유전적 요인에 의해 더 크게 영향을 받음을 알았다. 4. 본 연구의 결과는 GM콩과 야생콩간 교잡콩의 영양학적 안전성을 분석한 최초의 보고이며, 이는 향후 GM콩의 비의도적 자연 방출을 모니터링하는데 있어 유용한 기초 자료로써 활용 가치가 있을 것이다.

There are studies on the assessment of non-edible transgenic plants on soil microbial communities. In this research we evaluated the effect of virus-resistant trigonal cactus on soil microbial communities of the rhizosphere. Soil samples are collected and compared in genetically modified (GM) and non-GM trigonal cactus cultivation fields during vegetative growth period and post-harvest period. Biolog EcoplateTM was used to evaluate the functional diversity of soil microbial communities. There were no significant differences between the GM and non-GM soil samples collected during the vegetative growth period. However, we observed temporary difference in carbon substrate utilization. Principal component analysis showed that soil microbiota was influenced not by presence of GM or non-GM trigonal cacti, but rather by the cultivation period. Denaturing gradient gel electrophoresis fingerprinting revealed that virus-resistant trigonal cactus cultivation had insignificant effect on soil microbial communities including dominant rhizosphere bacteria, actinomycetes, and fungi. We found no clear evidence of GM trigonal cactus cultivation affecting the functional diversity of soil microbial communities.

Rice is the most important staple food and the consumption is increasing in Europe and America. It is expected that the rice price will be increased due to the unstable supply and demand because of abiotic stress. Experts expect that the rice supply of Korea will be deficient in 2050 for the reason of global warming. Conventional breeding methods need to be supplemented with recent biotechnology to meet the problem such as growing population and climate change. Using rice biotechnology, a number of agronomically important traits and nutritional value have been improved. In this paper, the current situation of rice cultivation and production situation and supply and consumption in the major country were investigated to prepare future food security. Also the research trends of rice biotechnology and kinds of transformed rice as well as safety issues were reviewed by considering the scientific, social and economic values of rice.

비타민A 강화벼와 ‘낙동’의 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus)와 잉어(Cyprinus carpio)에 대한 급성독성시험을 실시한 결과48시간 및 96시간-LC50은 1,000mg/L이상으로 나타났다. 48시간 및 96시간 무영향농도(NOEC)는 1,000mg/L이었다. 급성독성 시험기간 중 비타민A 강화벼와 낙동벼간의 pH, DO, 수온,체중 및 전장에 대한 유의적인 결과는 나타나지 않았다.

아플라톡신은 옥수수 같은 작물에 Aspergillus flavus와 A. parasiticus 같은 곰팡이에서 생성되는 독소로서 발암 등 식품 안전성에 심각한 문제를 일으키는 물질이다. 이런 곰팡이의 감 염 환경에 적게 노출된 우리나라와 달리, 아프리카 동부에 위 치하고 있는 우간다의 경우, 고온 다습한 기후에 의해 곰팡이 오염이 심각하며, 이에 따른 아플라톡신의 생성 또한 많아, 대 표적인 식량 수출국으로서 심각한 피해를 보고 있다. 이를 저 감하기 위해, 곰팡이 저항성 품종 육성, 수확 후 관리 기술 개발 등의 신기술이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 곰팡이 저항성 신품종 옥수수 육종의 일환으로 우간다 현지 재배 옥수수에 피해를 주는 곰팡이 균주 조사 및 아플라톡신 오염 현 황을 조사하고자 하였다. 우간다 각지의 옥수수 생산 농가와 곡물 상점을 대상으로 55종의 시료를 확보하고, 이들에 대한 아플라톡신 오염을 조사하였다. 그 결과 총 시료 가운데 약 11% 이상의 시료에서 아플라톡신의 오염이 확인되었고, 이들 의 함량 또한 12.7 - 123.5 μg/Kg으로 우간다 현지의 규제 기 준을 초과하는 시료의 경우도 9% 이상 발견되었다. 이 수치 는 곰팡이 감염에 대한 대책 수립의 필요성을 뒷받침하고, 아 플라톡신 등의 곰팡이 독소의 생성을 억제 할 신품종 및 기술 개발이 필요함을 의미한다.

물벼룩 급성 독성 평가를 위한 비타민A 강화벼의 분자생물학적 특성을 분석한 결과, Southern blot에서 베타-카로틴 생합성을 위한 Psy와 CrtI 유전자들이 one-copy로 도입됨을 확인하였으며, 선발마커인 Bar 유전자의 단백질 검출 immunostrip 분석에서도 비타민A 강화벼에서만 검출되었다. 비타민A 강화벼의 목적하는 최종 산물인 베타-카로틴 함량도 낙동벼에 비해 8.9배 증가됨을 확인하였다. 비타민A 강화벼와 낙동벼의 농업환경 생물지표종인 물벼룩(Daphniamagna)에 대한 급성독성시험을 실시한 결과, 비타민A 강화벼의 48시간-EC50은 3,311.40 mg/L(95% 신뢰한계 : 2,901.39 ~ 3,779.23 mg/L), 무영 향농도(NOEC)는 1,800 mg/L였고, 낙동벼는 48시간-EC50은 3,655.23 mg/L(95% 신뢰한계 : 3,156.71 ~ 4,232.86 mg/L), 무영향농도는 1,800 mg/L였다. 따라서 Psy와 CrtI 유전자가 형질전환된 비타민A 강화벼 및 낙동벼가 환경 지표생물종인 물벼룩에 미치는 영향 평가 결과 상대적 동등성을 보였으며, 이는 Psy와 CrtI 유전자의 단백질 노출이 물벼룩에 부정적인 영향을 미치지 않은 것으로 판단된다.

This study was carried out to develop of environmental risk assessments and the biosafety guide for Vitamin E enhanced transgenic soybean at LMO (Living Modified Organism) isolation field. In LMO quarantine area of National Institute of Agricultural Sciences, insect species diversities and population densities on vitamin E enhanced transgenic soybean and non-GM soybeans (Willams 82 and Seoritae) were investigated. A total of 17,717 individuals of 77 species from 8 orders were collected in LMO isolation field. In three type soybeans field, total of 5,250 individuals in Vitamin E enhanced transgenic soybean, 5,510 individuals in Willams 82, and 6,957 individuals in Seoritae were collected, respectively. There was no difference between the population densities of insect pests, natural enemies and other insects on Vitamin E enhanced transgenic soybean and Willams 82, while natural enemies density on Seoritae was higher than on Vitamin E enhanced transgenic soybean, but insect pests density on Vitamin E enhanced transgenic soybean was higher. These results provided the insects diversity for risk assessment survey of Vitamin E enhanced transgenic soybean and suggested that the guideline could be useful to detect LMO crops.

본 연구에서는 제초제 저항성인 Ab벼와 해충저항성 Bt벼, 이들의 모본인 동진벼의 현미에서 일반성분, 아미노산, 무기물, 지방산, 비타민 및 항영양소를 분석하여 유전자변형 벼(Ab, Bt)의 영양성분 조성 차이를 비교하고자 수행하였다. 그 결과 무기물의 철분이 모본인 동진벼와 유전자 변형 벼(Ab, Bt) 사이에 약 2배의 차이를 나타내었지만 codex 범위 내에 존재하였고, 비타민 류에서는 Bt벼와 동진벼 간의 유의적인 차이가 나타나지 않은 반면 Ab벼의 비타민 B1, B7, E에서 유의적인 차이를 보였다. 또한 트립신 저해제는 시료 모두에서 0.1 TIU/mg 미만으로 극소량 검출되었다. 총 46가지 분석 성분 중 17가지가 함량 및 조성에 유의적인 차이를 보였으나 이러한 차이는 이들의 모본인 동진벼, OECD 표준기술서, 그리고 일반 상업화 품종의 범위 내에 존재해 영양학적 측면에서 실질적으로 차이가 없는 것으로 판단된다.

β-카로틴 강화벼 도입유전자의 도입 위치와 안정성을 도입 위치 주변염기서열 분석과 서던 분석한 결과, 벼 염색체 2번 중 30,363,938번과 30,363,973번 사이의 단일 부위에 도입유 전가 도입되었으며, T5-T7 세대 동안 도입된 모든 유전자들 이 안정적으로 유지되고 있으며, 도입유전자의 운반체인 Backbone DNA (pSB11)는 β-카로틴 강화벼에 삽입되지 않 았음을 확인하였다. 선발 마커로 도입된 PAT 단백질의 발현 분석 결과에서도 T5-T7 세대별, 생육시기별로 안정적으로 발 현됨을 검정하였으며, 목적 형질인 β-카로틴 분석 결과에서 도 모품종인 낙동벼에 비해 9.4배 함량이 증가됨을 확인하였 다. 이상의 분석기법을 통해 복수세대에서 β-카로틴 강화벼 의 도입 유전자들이 안정적으로 유지되고 목적 단백질들이 안정적으로 발현되고 있음을 확인하였다.

본 연구는 내충성 독소 발현 유전자(CryIIIA)를 벼에 형질 전환하여 해충에 대한 저항성을 갖도록 국내에서 개발한 해충저항성 GM벼(Btt12R)와 그 모본인 낙동벼의 주요영양성분과 항영양소를 분석하여 각 성분의 함량에 차이가 있는지를 비교하기 위해서 수행하였다. 이를 위해, 낙동벼와 Btt12R 뿐만 아니라 국내 상업화 품종인 영안벼와 화성벼를 수원 GMO 격리포장에서 동일한 조건하에 재배하여 수확한 현미를 사용하였다. 47가지 주요영양성분(8가지 일반성분, 17가지 아미노산, 8가지 지방산, 9가지 미네랄, 5가지 비타민) 중에 16가지 성분의 함량이 모본과 Btt12R 간에 차이를 보였지만, Btt12R의 이 16가지 성분은 함께 재배한 일반벼와 OECD에 명기된 함량 범위 내에 있었다. 2가지 항영양소 중 트립신 저해제는 모든 시료에 0.1 TIU/mg 미만의 극미량으로 존재했으며, Btt12R의 피트산 함량은 낙동벼와 일반벼의 피트산 범위에 포함되었다. 이상의 결과를 종합해보면, 분석한 Btt12R의 모든 주요영양성분 및 항영소의 함량이 모본 및 상업화 품종의 함량 범위에 포함되었으며, 이를 통해 CryIIIA 유전자를 벼 게놈에 삽입하는 것이 현미의 영양학적 품질에 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

비타민A 강화벼의 복수세대에 대한 후대안정성을 Southern blot과 PCR로 분석한 결과, 비타민A 강화벼의 PAC T3～T6 세대에서는 도입된 모든 유전자들이 안정적으로 도입되어 있으며, backbone DNA는 비타민A 강화벼에 삽입되지 않았음을 확인하였다. 선발 마커로 도입된 PAT 단백질의 발현 분석 결과에서도 PAC T3～T6 복수세대에서 생육시기별 부위별로 안정적으로 발현됨을 입증하였으며, 최종 목적 산물인 카로티노이드 분석 결과에서도 모품종인 낙동벼에 비해 비타민A 강화벼에서 β-carotene은 10.6배 함량이 증가되고, zeaxanthin과 α-carotene는 생성되었음을 확인하였다. 이상의 분석기법을 통해 복수세대에서 비타민A 강화벼의 도입 유전자들이 안정적으로 유지되고 목적 단백질들이 안정적으로 발현되고 있음을 확인하였다.