알칼라인 수전해 공정에 사용되는 복합 분리막은 고분자와 나노 세라믹 입자로 구성되며 기계적 안정성과 높은 이온 전도성을 가지는 것이 필수적이다. 나노 세라믹 입자는 알칼라인 용액 내 수산화이온(OH-)의 전도성을 높인다고 보고되어 왔으나 세라믹 입자의 비율에 따른 OH-의 관계와 효과의 이해가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 여러 물성 측정(버블포인트, 이온 저항 등)을 통하여 분리막 성능에 입자의 비율이 미치는 영향과 원인을 연구하였다. 입자의 비율이 증가하면 이온 저항은 감소하며, 높은 버블포인트를 유지한다. 이는 분리막 내의 OH-증가로 이온 저항이 낮아지며, 입자의 밀집한 배열이 버블포인트를 유지하는 것으로 판단된다. 따라서 비율의 증가에 따라 OH-상호 작용으로 높은 전도성과 안정성을 가져온다.

Recently, in Korea various kinds of genetically modified (GM) crops have been imported and used as a raw material to manufacture foods and livestock feeds, but the different social concerns about the benefits and the potential risks of GM crops are being shown with a different reaction from the public. Thus a persistent management is required for the safe utilization of genetically modified organism (GMO). PCR analysis of transgene into crop is generally performed for the efficient post management of GMOs. The most important prerequisite for the application of nucleic acid detections is to decide the effective DNA-extraction methods. Particularly, in the case of processed feeds, the nucleic acids of which may be damaged by heating, high pressure, pH treatments, fermentation, etc. in processing, DNA must be extracted with high sensitivity from the samples to perform the PCR successfully. In this study, seven of DNA-extraction methods used commercially and non-commercially were compared with respect to the yields and quality of DNA extracted from livestock feeds and those crop materials. Amounts of genomic DNA obtained from the extraction methods varies according to feed configurations and crop materials. The DNA yield and uniformity of samples extracted with PG, CTAB, and QF method is greater than that obtained from other extraction methods. In the DNA integrity of the selected extraction methods, PCR analysis showed distinct amplifications and similar patterns in detecting crop endogenous genes and GMO genes. These results would be applicable for the selection of an adequate DNA-extraction method in extracting processed feeds and/or crop materials.

2010년 아르헨티나 육류회의에서, 유엔 식량농업기구는 2050년 쇠고기를 먹는 것 은 사치일 것이며, 인구증가에 따른 경작지 감소와 광우병, 구제역, 조류인플루엔자 등으로 인해 육류는 안정성을 위협받게 되어 비용, 영양, 환경문제, 기타 질병 등을 고려 할 때 미래의 식량후보는 곤충이라고 발표했다. 우리나라도 이에 대비해야 할 것이라 판단하였고, 그를 위해 미래 주요 생산자이자 소비자가 될 대학생을 대상으로 식용곤충에 대한 인식조사를 실시하였다. 설문조사는 온라인 200명과 오프라인 582명에게 실시하여 표본집단의 크기를 충분히 크게 하였다. 또한 식용곤충 시장을 점유하고 있는 ‘P사’에서도 인터뷰를 실시해 시장 현황에 대한 내용을 참고하였다. 우리나라에서는 곤충을 주요 식량으로 이용하지 않는 만큼, 해당 설문조사에서는 대학생들이 식용 곤충에 대해 부정적인 인식을 가지고 있다는 결과가 나왔다. 식용곤충의 영양학적 가치 및 실용적인 측면을 알리고 곤충의 형태가 보이지 않는 가공 식품으로 제조하는 등의 방향을 제시하면 미래 식량자원으로 기여할 수 있을 것이라 판단된다.

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.

유전자변형생물체(Genetically Modified Organisms, GMOs)는 식량, 환경, 에너지부족 등 인류가 직면하고 있는 각종 문제점을 해결하기 위한 대안으로 그 개발 및 이용이 가속화되고 있다. 특히 몇몇 국내 개발 GM 작물은 안전성평가 단계에있어서 조만간 실용화될 것으로 전망되고 있다. GMO에 대한일반인들의 인식조사 연구는 대부분 소비자를 대상으로 진행되어왔으며 실제 GM 작물이 상업화되었을 때 이를 재배할 경작자에 대한 인식조사 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 농업인의 GMO에 대한 인식 파악 및 재배의도를 알아보기위해 설문조사와 표적집단면접(FGI)를 병행하였다. 설문조사는 논산, 김천, 충주, 상주 지역의 농민 747명을 대상으로 실시하였으며, FGI는 농업분야에 종사하고 있는 남녀 농업인 5명을 대상으로 수행하였다. 조사 결과 GM 작물에 대한 인지수준과 지식수준은 각각 85.5%, 65%로 일반인과 크게 다르지않았다. GM 작물에 대한 정보 실태로써 ‘알고 있거나 들어본적이 있는 GM작물 종류’에 대해 ‘수량증진’에 대한 응답이가장 높았으며, ‘병저항성’, ‘해충저항성’ 순으로 조사되었다.GM 작물에 대한 인식은 ‘긍정적’과 ‘부정적’ 응답이 비슷한 분포를 나타냈으나, GMO에 대한 섭취 및 재배 의향은 전반적으로 부정적인 것으로 조사되었다. 특히 GMO의 재배보다는섭취에 더 부정적인 것으로 나타났다. GM 작물 형질에 대한선호도로는 ‘병 저항성’ 형질이 가장 높았으나 ‘맛’, ‘수량’,‘건강개선’ 등의 형질에 대해서도 고른 응답을 보였다.

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.

우리나라 저수지에서 호안 환경의 특성을 파악하기 위 하여, 수위변동폭과 이용 목적에 따라서 35개 저수지를 선정하여 지형, 수문, 수질 및 토양 환경요인을 조사하여 이들 사이의 관계를 분석하고 환경 특성에 따라 저수지 의 유형을 구분하였다. 저수지의 지형적, 수문적 특성은 그 조성된 곳의 환경과 크기에 따라서 다양하였다. 저수 지의 연수위변동폭은 1~27 m로서 변이가 컸다. 저수지 의 수질은 대부분 중영양 혹은 부영양 상태이었다. 호안 의 토양 환경은 모래 함량이 많았다. 저수지의 수위변동 폭, 빈도 및 기간은 저수지의 이용 목적에 따라서 독특한 특성을 보였다. 홍수조절용 저수지는 수위변동 폭이 크고 빈도는 낮았으며 수력발전용 저수지는 수위변동 폭이 크 고 빈도가 높았다. 회귀분류 나무(CART) 분석 결과에 의 하면 저수지의 수질은 수심, 수위변동폭 및 고도에 의하 여 구분되었다. 주요인분석(PCA)의 결과에 의하면 환경 요인에 의하면 저수지의 유형은 저수지의 크기, 수위변동 폭, 수질 및 토양의 토성과 유기물 함량에 의하여 구분되 었다. 이상의 결과를 종합하면, 우리나라 저수지의 호안 에서 저수지의 크기, 수위변동폭, 수질 및 호안 토양의 특 성이 중요한 환경요인인 것으로 판단되었다.

농업적, 환경적, 경제적 및 사회적인 이익으로 농업생명공학에 의한 유전자변형(GM) 작물의 재배는 점차 증가되고 있다.국내에서도 주요 작물을 대상으로 유용 GM작물이 개발되고있으며, 최근 Choline kinase 유전자(OsCK1)가 도입된 병저항성 형질전환벼가 개발되었다. GMO의 안전성과 관련하여, 표시제의 시행 또는 사후 이력추적을 위해서 검정법이 필수적으로 요구되고 있다. 본 연구에서 각 134, 306, 243bp의 PCR증폭산물을 갖는 유전자 특이, 구조 특이 및 이벤트 특이primer를 병저항성(OsCK1) GM벼의 검출에 사용하였고, 다른어떤 작물에서도 반응산물을 나타내지 않았다. 이벤트 특이primer CKRB32-1/02-2를 사용한 정성 duplex PCR을 통해서OsCK1 GM벼에 대한 검출한계(LOD)가 0.05%임이 확인되었다. Real-time PCR을 이용한 정량검정을 위해서 벼 내재유전자 염기와 OsCK1 GM벼의 5’-인접염기를 갖는 pSPSCKR을표준물질로 제조하였고, 10 copies 범위까지 정량검출이 가능한 것으로 나타났다. 따라서 도출된 real-time PCR 방법의 정확성 및 정밀성을 확인하고자 0.5, 1, 3, 5 및 10%로 GM시료에 대하여 정량 분석하였으며, 표준편차 및 상대표준변이가 20% 내로 확인되었다. 이상의 결과로, 개발된 이벤트 특이정성 및 정량 PCR 방법이 OsCK1 GM벼의 사후 GMO 모니터링 및 이력추적에 효과적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.

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.

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.

1975년부터 2011년 11월까지 37년간의 한강 본류의 유 기오염물질의 장기변동을 평가하기 위하여 BOD와 COD 항목에 대해 서울시 보건환경연구원 분석 자료와 환경부 의 연간평균자료를 이용하여 비교하였다. 한강본류의 유 기물질 비교지점은 상수원인 팔당댐(PD)을 기점으로 구 의(KU), 잠실(JS), 뚝도(DD), 보광(BK), 노량진(NR), 영 등포(YD), 가양(GY) 등 총 8개 지점을 선정하였다. 한강 본류의 연평균 BOD는 상류인 팔당댐에서 하류인 가양 지점으로 유하하면서 증가하였다. 연도별로는 1984년에 최고치를 나타낸 후 점차 감소하기 시작하여 팔당댐에서 뚝도까지는 하천의 생활환경기준 1b인 ‘좋음’을 유지하고 있었다. 하류인 보광~가양구간은 II등급 수준을 유지하 는 것으로 나타났다. 반면 연평균 COD의 농도는 BOD와 달리 1992년에 최저치를 나타낸 후 1993년부터 증가하 는 경향을 나타내었다. 현재는 팔당댐, 잠실, 뚝도는 1b인 ‘좋음’, 구의, 보광, 영등포는 II등급인 ‘약간좋음’, 노량진과 가양은 III등급인 ‘보통’을 유지하고 있었다. 37년간 생분 해성 유기물의 지표인 BOD의 경우 꾸준히 감소(r2= 0.646)하고 있고 총 유기물을 대표할 수 있는 COD농도 도 감소추세(r2=0.260)를 유지하는 것으로 나타났다. 반 면 팔당댐의 경우 1990년대 이후부터는 BOD는 감소 추 세를 유지하고 있으나 COD농도는 1991년 1.7 mg L-1 이 후 2011년 3.9 mg L-1으로 약 2배 이상 증가추세를 보이 고 있는 것으로 확인되어 팔당댐 수계내의 난분해성 물 질에 대한 체계적인 관리가 필요할 것으로 사료된다. 계 절별 BOD, COD농도는 봄¤겨울¤여름, 가을 순으로 높 았으며 시계열 자료분석을 통해 12개월 주기로 강한 상관관계가 있고 장기간에 걸쳐 주기성이 나타나고 있음을 확인하였다. 팔당댐 방류량이 많을수록 한강본류의 BOD 와 COD농도는 낮아지는 경향을 나타내고 적을수록 높아 지는 경향을 보이고 있다. 따라서 한강수질관리에 있어 팔 당댐 방류량의 유기적 조절이 필요한 것으로 사료된다. 비록 1975년부터 2011년까지의 한강본류의 BOD의 장기 변동만 고려할 때 한강수질이 나아지기는 했으나 팔당댐 COD는 상대적으로 증가하고 있으므로 수질이 개선되었 다고 보기에는 무리가 있다. 따라서 고도하수처리 시설 등 수질개선을 위한 시설 확충과 비점오염원 원인분석 및 저감 대책과 더불어 주변 환경 및 각종 요인을 정확히 분석하고 총체적인 검토가 이루어져야 할 것으로 보이고 앞으로의 수질정책에 있어 중요한 요소라고 생각된다.

해충저항성 Bacillus thuringiensis (Bt) 벼의 비표적곤충인 벼물바구미(Lissorhoptrus oryzophilus)에 대한 성충 전용살충제 Clothianidin 액상수화제의 살충제 감수성 시험을 실시한 결과, 72시간-LC50은 0.245 ml/L(95% 신뢰한계는 0.195~0.307 ml/L)이었으며, Bt벼의 모본으로 대조로 사용한 낙동벼의 72시간-LC50은 0.257 ml/L(95% 신뢰한계는 0.199~0.331 ml/L)이었다. 72시간-LC50은 낙동벼에서 다소 높았지만, 해충저항성 Bt벼 72시간-LC50이 낙동벼의 95% 신뢰한계 내에 포함되어, 두 품종의 LC50값에 유의성이 없는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 잠재성장모형을 적용하여 청소년의 학업성취도 발달궤적에서 개인차를 검증하고, 자기조절학습전략이 학업성취도의 발달궤적에 미치는 영향을 분석하였다. 연구자료는 한국교 육개발원의 『한국교육종단연구2013』 패널 데이터 2차년도(2014)∼5차년도(2017년) 4년간 6,033명 으로부터 수집한 자료이다. 주요 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 청소년의 학업성취도 발달에 개인 차가 있었다. 청소년기에 나타나는 학업성취도 발달패턴은 동일하지 않았으며, 학생들의 개인차에 따라 발달의 양상이 달라졌다. 둘째, 청소년의 자기조절학습전략이 학업성취도의 발달궤적에 미치는 영향을 분석하였는데, 자기효능감은 학업성취도에 정적 영향을 미쳤으며, 학년이 올라갈수록 지속해서도 정적 영향을 미쳤다. 인지조절전략은 학업성취도에 유의미한 영향을 미치지 못하였다. 행동조절전략은 학업성취도에 부적 영향을 미쳤다. 한편, 학년이 올라갈수록 학업성취도 향상에는 아무런 영향을 미치지 못했다. 이와 같은 연구결과는 청소년의 학업성취도를 향상하기 위하여 효과적인 자기조절학습전략을 가르칠 수 있는 체계적인 교육프로그램의 마련이 필요함을 시사한다.

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.

The β-carotene biofortified transgenic soybean was developed recently through Agrobacterium-mediated transformation using the recombinant PAC (Phytoene synthase-2A-Carotene desaturase) gene in Korean soybean (Glycine max L. cv. Kwangan). GM crops prior to use as food or release into the environment required risk assessments to environment and human health in Korea. Generally, transgenic plants containing a copy of T-DNA were used for stable expression of desirable trait gene in risk assessments. Also, information about integration site of T-DNA can be used to test the hypothesis that the inserted DNA does not trigger production of unintended transgenic proteins, or disrupt plant genes, which may cause the transgenic crop to be harmful. As these reasons, we selected four transgenic soybean lines expressing carotenoid biosynthesis genes with a copy of T-DNA by using Southern blot analysis, and analyzed the integration sites of their T-DNA by using flanking sequence analysis. The results showed that, T-DNA of three transgenic soybean lines (7-1-1-1, 9-1-2, 10-10-1) was inserted within intergenic region of the soybean chromosome, while T-DNA of a transgenic soybean line (10-19-1) located exon region of chromosome 13. This data of integration site and flanking sequences is useful for the biosafety assessment and for the identification of the β-carotene biofortified transgenic soybean.

국제적으로 유전자변형작물(Genetically Modified, GM)의 개발 및 재배는 지속적으로 증가하고 있으며, 국내에도 GM작물 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 국내에서 GM작물은 상업적 재배 및 이용에 앞서 이들이 인체 및 환경에 미칠 수 있는 잠재적인 위해성을 과학적으로 검토하고 안전성을 입증하도록 법으로 규정하고 있으며, 특히 안전성평가항목에 대해서는 LMO법 통합고시 별표 10-1에 규정되어 있다. GM작물의 안전성평가는 사안별(case-by-case) 평가 원칙에 따라 도입 형질 및 작물별로 평가방법을 달리하여야 하지만 통합고시에서는 모든 유전자변형생물체를 대상으로 기술되어 있어 개발자가 특정 작물의 안전성평가를 수행하여 심사서를 작성하는데 여러 가지 어려움을 제기하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 주요 식량작물이자 가장 많은 유전자변형 연구가 진행되고 있는 벼에 대한 안전성평가 연구 가이드를 제시하여 국내외 개발자 및 안전성평가 연구자를 지원하고자 하였다. 본 발표에서는 안전성평가에 대한 통합고시 별표 10-1의 항목 중 분자생물학적 평가를 대상으로 하였다.