해충저항성 유전자변형 작물은 대상 해충에 대한 방제 효과를 증진시킬 수 있는 효과적인 수단이 될 수 있지만, 생태계 내의 다른 비표적 생물에 부정적인 영향을 줄 가능성 또한 있기 때문에 상업적인 재배에 앞서 이에 대한 충분한 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 배추좀나방 내성 유전자변형 Bt (Cry1Ac1)양배추가 비표적 곤충인 복숭아혹진딧물에 미치는 영향을 알아보기 위한 기초적인 실험으로서 기주선택실험 및 성장실험을 실시하였다. 기주선택실험에서, 두 개체씩의 Bt 양배추와 모본 양배추에 각각 10마리의 유시 성충(alate virginoparae)을 접종하고, 사흘간 생식(reproduction) 기회를 제공한 후 생산한 약충의 마리수를 측정한 결과, Bt 양배추와 모본 양배추에 낳은 약충의 수가 각각 21.9±1.8와 22.5±2.2로 비슷하였다. 성장실험에서, 갓 태어난 무시 약충(apterous virginoparae)을 Bt 양배추 및 모본 양배추를 기주로 하여 키웠을 때, 성충이 될 때까지 걸린 시간은 Bt 양배추와 모본 양배추에서 각각 5.8±0.2, 5.9±0.1 일(day)로 통계적으로 유의한 차이가 없었고, 개체군 생장률(rm) 또한 0.7±0.1, 0.8±0.1로 유사하였다. 이상의 결과들로 볼때 Bt 양배추가 복숭아혹진딧물에 미치는 영향이 없거나 미미함을 알 수 있으나, 다양한 관점에서의 보완 연구가 더 필요하다.

To assess the environmental risks of transgenic chili pepper with PepEST gene on non-target organisms before it exposes to the agro-ecosystem environments, we conducted the three sets of green peach aphids (Myzus persicae S.) life table experiment under laboratory conditions (Temp. 25℃, R.H. 50-70%, Photoperiod L16 : D8) in series during 2005-2006. We measured the net reproductive rate (R₀)*, the intrinsic rate of increase (r<SUB>m</SUB>), the mean generation time (T<SUB>c</SUB>), fecundity*, life span, and reproduction period between non-transgenic chili peppers and transgenic chili peppers, respectively. The life span of green peach aphids from three sets was 31, 27, 25 days, and the period of life span was similar to the general average length of green peach aphids, 25-29 days. Although the first reproduction of transgenic pepper was similar to the non transgenic pepper (P＞0.05), the fecundity and the net reproductive rate (R<SUB>o</SUB>) by using Jackknife method of transgenic pepper were lower than those of non transgenic pepper (P＜0.05). Conclusively, we observed the adverse effect from our results but we should execute further experiments to confirm the results at the fields with the similar way.

2010년에 Nature에 발표된 콩 표준유전체 공개 이후 재배종 및 야생종 콩 유전자원의 전장유전체 재분석 연구는 필연적으로 유전체 정보의 폭발적인 증가와 이들 정보를 이용한 유전체 육종의 시대를 조만간 열 것으로 기대되고 있다. 이에 본 연구에서는 유전체 육종의 시대를 선도하기 위해서 국내 콩 연구진이 수년간 수행한 유전체 육종 연구에서 필수적인 초고밀도 분자표지 genotyping, 표현형 변이의 정밀 카다로깅 및 유전체 육종을 이끌 통계 유전학적 분석이 종합적으로 가능하게 아는 방법 즉, 각종 정보, 유전체 정보, 표현형 정보, 유전자원 정보, 핵심집단 정보 등의 DB를 통합분석을 단일 인터페이스하에서 가능하게 하여 육종가, 유전연구자 등의 모든 콩 연구자가 손쉽게 빅데이터를 단순하게 시각화하여 종합분석이 가능한 인터페이스 개발을 통해서 미래를 이끌 유전체 육종 연구의 현재까지의 결과와 향후 조만간 달성을 목표로 하는 유전체 육종의 새로운 모습에 대한 내용을 제시한다.

잠재적 안전성에 대한 논란으로 인하여 신규 개발되는 유전자변형작물은 고전적인 신품종과는 달리 환경 및 식품으로서의 안전성이 검증되어야 한다. 유전자변형작물의 안전성 평가는 개발되는 형질전환집단에서 선발된 하나의 elite event에 대해 이루어지는데, 본 평가 대상 elite event는 유전자의 삽입으로 인한 비의도적인 형질 변화가 최소화된 event이어야 한다. 분자유전학적으로 비의도적인 유전자 삽입 효과가 최소화되기 위해서는 단일 복제수의 도입유전자가 식물 유전체의 intergenic region에 삽입될 것을 요구한다. 본 연구의 목적은 배추좀나방 내성을 부여하는 CryIAc1 유전자가 형질 전환된 49 event의 양배추 형질전환집단에서 elite event를 선발하는 것이다. 먼저 도입유전자 cassette이 tandem repeat로 빈번히 삽입되는 현상에 착안하여 도입유전자 cassette의 양 말단에서 제작한 primer의 방향에 따른 모든 조합을 사용하여 PCR을 수행하였다. 본 삽입구조 분석을 통하여 49개 event 중 36개 event는 tandem repeat의 구조로 도입유전자가 2개 복제 수 이상 삽입되었음을 알 수 있었다. 선발된 13개 event에 대하여 Southern blot 분석을 실시한 결과 7개 event가 단일 복제수의 도입유전자를 가짐을 알 수 있었다. 마지막으로 7개 event에 대한 삽입위치를 inverse PCR 기법을 사용하여 해명한 결과는 3개 event에서 단일 복제수의 도입유전자가 양배추 genome의 intergenic region에 삽입되었음을 알 수 있었다. 결론적으로, 본 연구 결과는 형질전환시의 도입유전자가 다중 복제수로 삽입될 시에 tandem repeat로 빈번히 삽입되는 현상에 기초하여 대량의 형질전환집단에서 elite event를 신속히 선발하는 방법을 제시하였다. 선발된 event의 분자유전학적 분석이 현재 진행되고 있다.

생명공학기술을 이용한 육종방법은 세계 인구의 증가와 식량 수요의 증가에 대응하는 주요한 기술로 인정받고 있다. 하지만, 전통 육종이나 돌연변이 유발을 통해 개발한 신품종과는 달리, 유전자변형작물(LMCs)의 재배 및 상업화는 과학적 방법에 기초한 위해성 평가 자료에 바탕하여 국가 기관의 승인을 받아야 한다. 위해성 평가의 다양한 연구 항목 중에서 심사 대상 LMCs 사상 (event)과 관련된 분자유전한적 분석 결과는 숙주와 LMCs의 실질적 동등성을 평가하기 위한 기초 자료로 사용된다. 유전적 분석은 도입유전자의 수, 도입유전자의 유전체상의 위치, 도입위치와 인접한 DNA 염기서열의 해명, 도입유전자의 온전성, 벡터 염기서열의 부재, 숙주유전자의 파괴의 부재, 세대간 안정성 등의 항목을 포함한다. 하지만 이들 분석 항목은 불행히도 통상적인 유전자 기능 분석 논문의 출판을 위한 요구 항목이 아닌 경우가 대부분이다. 한국생명공학연구원 바이오평가센터는 지난 5년 동안 10여 종의 국내개발 LMCs의 위해성 평가를 수행하여 왔다. 본 연구 경험은 상업성 전망이 높은 국내 개발 LMCs의 위해성 평가를 고려하는 시점에서, 위의 분석 항목과 관련된 연구를 개발 단계에서 수행하지 않았거나 고려하지 않았음이 빈번함을 제시하였다. 그리하여, 유망한 LMCs의 전체적인 위해성 평가 과정이 지연되거나 개발을 다시 수행해야 하는 경우가 발생하였다. 결론적으로, 국내에서 개발한 10여 종의 LMC의 유전 분석 결과와 경험의 공유는 국내 LMCs의 상업화를 촉진하기 위한 토의의 출발점을 제공할 것이라 확신한다.