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.

본 연구의 목적은 우리나라에서 개발된 병저항성 GM벼의알레르기 유발성을 평가하고자 하였다. 벼 유래의 Cholinekinase 1 유전자(OsCK1)를 과발현 하도록 형질전환한 벼를이용하여 알레르기 유발인자와 상동성이 있는지 확인한 결과,연속되는 80개 이상의 아미노산 절편에서 35% 이상의 상동성을 보이는 서열은 없었으며 8개씩의 인접 아미노산과 일치하는 서열도 확인되지 않았다. 또한 GM벼와 non-GM 벼 사이의 단백질 분포가 일치하는 것을 확인하였으며, 인공 위액에서 빠르게 분해됨을 확인하였다. 발현단백질의 당화 발생 여부를 확인한 결과, OsCK1단백질에 대한 당화는 발생하지 않는 것을 알 수 있었으며 열안정성 검사에서OsCK1 단백질을100oC에서 가열하였을 때 30분 이후부터는 약하게 분해됨을확인하였다. 본 연구의 결과를 통해 병저항성 GM벼는 알레르기 유발과는 상관관계가 없음을 확인하였다.

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.

제초제 성분인 phosphinothricin을 분해하는 phosphinothricin acetyltransferase (PAT) 단백질을 과발현시킨 제초제저항성 감 자가 개발되었다. 본 연구에서는 안전성평가 기준에 따라, PAT 단백질과 제초제저항성 감자에 대한 급성경구독성 및 아만성 독성 평가를 실시하였다. PAT 단백질을 재조합 대장균에서 분리정제 한 후, ICR계 쥐에 2,000 mg/kg weight 용량의 PAT 단백질을 먹이고 14일 동안 치사율과 체중증가를 관찰한 결과, 죽은 동물이 없었고, 체중증가, 사료 섭취 및 특별한 이상증상을 발견하지 못했다. 아만성 독성의 경우 제초제저항성 감자를 표준사료에 0, 1, 5% 섞어 90일 동안 경구 투여하였다. 이 경우에서도 사망한 개체는 없었으며, 조사한 여러 항목에 대해 특별한 이상증후를 관찰하지 못했다. 또한, 제초제저항성 감자를 먹인 동물군과 대조구로 일반감자를 먹인 동물 사이에서 유의 할 만한 차이는 발견되지 않았다. 이런 결과를 토대로 볼 때, 제초제저항성 감자와 제초제 저항성 단백질인 PAT는 동물에게 독소로 작용하지 않음을 확인하였다.

Anagrus incarnatus의 발육에 미치는 온도의 효과를 조사한 결파 다음파 같은 결과를 얻었다. 난에서 부터 성충이 우화되어 나올 때까지의 발육기간을 조사한 결과 , , 에서 각각 21.5일, 13.6일, 10.6일이 소요되었으며 온도와 발육속도간에는 높은 상관관계 (r = 0.99**)가 있었다. 발육임계온도는 였고 유효적산용도는 210.3일도였다 .. 25 (16L:8D) 조건하에서 기주의 종류를 달리 하였을 때 발육기간은 벼멸구난에서 12.4 일, 흰등멸구 12.5일, 애멸구 12.1일로 나타나 기주간에는 차이가 없었다. 벼멸구 난의 발육 단계에 따른 발육기간은 1, 3, 5, 7일된 난에서 각각 12.5, 12.1, 12.5, 12.9일로서 7일된 난 에서 조금 길어지는 경향을 보였다. 25 (16L: 8D) 조건하에서 꿀을 제공 하였을 때 기생봉성충 수명은 평균 5.3일 이었다. 난소 속의 장란수는 34.8 2.8개, 실제 산란수 28.3 0.6개였고 일별 산란수는 우화 후 1, 2, 3, 4일에 각각 17.8, 7.0, 3.3, 0.2개 였다. A. incarnatus는 우화 후 1일 이내 총산란의 63.3%를 산란하였다.

A variety of genetically modified (GM) crops have been developed in Korea. In these crops, the resveratrol-enriched transgenic rice plant (Agb0102) has moved ahead to generate the dossier for regulatory review process required for commercialization of GM crop. The resveratrol-enriched transgenic rice plant could be released to farmers for cultivation after national regulators have determined that it is safe for the environment and human health. Here, we developed a PCR-based DNA marker based on flanking sequences of transgene for the discrimination of resveratrol-enriched transgenic rice plant. This DNA markers will be useful for identifying of resveratrol-enriched transgenic rice plant, and can also be used to estimate transgene movement occurred by pollen transfer or seed distribution. Moreover, it is helpful for prompt screening of a homozygote-transgenic progeny in the breeding program.

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.

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.

기존의 유전자변형식물은 외래의 도입유전자를 갖고 있으며 이들로부터 기인한 단백질 또는 합성물질에 의한 의도적/비의도적 영향에 대한 안전성 논란이 사회적 이슈가 되어 왔다. 최근의 기술적 진보에 의하여 이른바 식물육종의 신기술이 발달하게 되었고 이들 기술로 만든 신규식물에 대한 안전성평가에 GMO 관련 규제의 적용 여부 문제가 대두되게 되었다. 이들 NPBTs 기술로 만든 신규식물의 특징은 SDN이나 ODM과 같이 염색체상의 정확한 위치에 짧은 염기서열의 indel(s)이나 단일염기 돌연변이를 도입하여 자연적인 돌연변이와의 구별이 거의 불가능하거나, cisgenesis와 같이 성적교잡이 가능한 종 유래의 유전자를 구조변형 없이 도입하여 근연종과 동질적인 식물을 만들거나, heterozygous 형질전환체 후대세대의 null-segregant 선발이나 epigenetic를 이용하여 도입유전자가 존재하지 않지만 목적 형질을 갖는 식물체를 만드는 장점이 있다. 또한 grafting이나 Agro-infiltration 등의 방법으로 안전성평가를 회피하거나 경감할 수 있는 가능성을 높이게 되었다. OECD를 비롯한 주요 GMO 개발국의 관련 학회에서는 SDN, ODM 및 cisgenesis 또는 intragenesis 기술로 만든 식물에 대하여 non-GM 식물과 동일한 위해성평가 규정을 적용하거나 상황에 따라 완화된 규정을 적용할 수 있다고 판단하고 있다. 현 시점에서 이들 NPBTs 기술을 이용하여 개발된 식물이 상업화된 예는 없으나 많은 국가에서 상업화를 목적으로 개발 중이며 일부에서는 안전성평가를 완료한 단계이다. 이러한 현실에서 NPBTs 기술의 개념 정립, 신규식물의 안전성평가의 방향 설정 및 현실성 있는 작물개발 방안을 마련하여야 한다. 이를 통하여 GMO에 대한 안전성 논란과 사회적 거부감을 우회하는 동시에 답보 상태에 있 는 분자육종 분야의 발전을 도모할 계기를 마련하여야 한다.