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.

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.

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.

본 연구는 Bacillus thuringiensis 유래의 살충성 mCry1Ac 유전자를 무선발 형질전환 방법으로 일미 벼에 도입하여 개 발된 마커프리 형질전환 Bt 벼 2계통의 일반성분 및 주요성분 (무기질, 아미노산) 함량을 확인하여 모본벼 및 다른 일반품 종과 함량차이를 비교 분석 함으로서 형질전환 벼의 영양성 분 동등성 여부를 확인하고자 수행되었다. 영양성분 분석결과 GM 벼 현미의 일반성분 조성 중 식이섬유 함량과 일부 무기 질 함량이 모본 벼인 일미와 비교하여 다소 유의적 차이가 있 었지만 일반품종에서 나타나는 함량범위 안에 포함되는 수치 이며, 아미노산 성분과 대부분의 일반성분 및 무기질의 함량 은 전반적으로 모본과 유의적 차이가 없었다. 따라서 형질전 환 벼에서 관찰된 일부 성분 차이는 Bt 유전자의 도입 효과가 아닌 재배 환경 및 토양성분의 차이에서 기인된 것으로 형질 전환에 의한 비의도적 영양성분 변화는 없는 것으로 판단된다.

GM벼 OsCK는 벼 유래의 OsCK1 유전자를 벼에 형질전환 하여 벼흰잎마름병 및 벼도열병에 대한 저항성을 높게 한벼로 농촌진흥청에서 개발하였다. 형질전환 벡터의 구성은 양쪽 border (LB, RB) 상간에 2개의 MAR 염기서열이 서로 마주보는 형태로 위치하고 있으며, 제초제 저항성 유전자 PAT는 CaMV 35S promoter에 의하여 발현이 유도되고, 목표 유전자인 choline kinase (OsCK)는 actin promoter에 의하여 발현이 조절되며 left border 기준으로 역방향으로 배치되었다. 도입유전자 확인을 위하여 adaptor ligation PCR을 수행하였는데, MAR 영역에 위치하는 제한효소로 GM벼 genomic DNA를 절단한 후 adaptor를 붙였다. 염기서열 분석을 위하여 T-DNA의 양 말단에서 primer를 제작한 후 sequence 분석을 하였다. 분석한 결과, T-DNA의 right border 인근의 MAR sequence가 벼 genome의 10번 염색체 129971번 염기와 연결되어 있음을 확인하였다. Left 영역의 삽입위치는 이후 실시한 Illumina NGS 시스템을 이용하여 확인할 수 있었으며, GM 벼에는 2개의 T-DNA가 도입되었음을 알 수 있고, 첫 번째 T-DNA는 벼 10번 염색체 BAC클론 OSJNBa0014J14의 128947번째 염기와 129970째 염기에 위치하고 벼 genome 염기 1024 bp가 결실됨을 확인하였다. 이 과정에서 첫 번째 T-DNA left border와 첫 번째 MAR sequence 일부(370 bp)가 결실되었고 right border와 두 번째 MAR 영역 199 bp가 결실되었음도 확인하였다. 두 번째 T-DNA는 right border가 결실된 형태로 첫번째 T-DNA의 35S promoter 중간에 삽입되었음을 확인하였다.

도복과 관련된 주요 형질인 초장, 3절간장, 좌절중 등에 대한 QTL을 분석을 수행하였으며 도복과 벼멸구 저항성과의 연관 관계에 대한 QTL 및 유의성을 분석하였다. 1. 초장, 3절간장, 모멘트, 도복지수, 좌절중과 같은 도복관련 형질에 대한 QTL을 분석하여 총 13개의 유의성 있는 QTL이 6개의 염색체상에서 확인되었다. 2. 벼멸구 저항성과 주요 농업형질관련 QTL과의 연관관계를 분석한 바, 7번과 8번 염색체 상의 qBPR7, qBPR8은 각각 모멘트(qMo7)와 도복(q3rdin8) 관련 QTL에 연관되어 있었다. 3. Mapping 집단을 저항성 계통군과 감수성 계통군으로 나누어 8개 형질에 대한 차이를 조사한 바, 3절간장과 도복 지수에서 두 집단간에 유의성이 인정되었다. 4. 저항성을 가지는 계통은 간장 및 3절간장 등이 ‘삼강’의 영향으로 ‘낙동’에 비하여 짧은 경향이었으며 이는 신장과 관련된 도복성향에 있어 본 집단에서는 벼멸구 저항성이 강하게 연관이 되었다는 분석결과를 찾을 수 없었다.

벼멸구 저항성 유전자의 mapping, 벼멸구 저항성 관련 QTL 분석, 주요 농업형질과 벼멸구 저항성과의 관계 분석 등에 관한 연구를 수행 하여 얻은 결과는 다음과 같다. 벼멸구 저항성을 가진 통일형 벼인 '삼강'과 자포니카형 벼인 '낙동'을 교배하여 양성된 F_1의 약을 배양하여 육성된 120 DH 계통을 유전자 지도 작성을 위한 mapping 재료로 이용 하였다. Maker 검정에서 양친에 다양성을 나타낸 SSR 73, STS 89개 등 총 162