GM작물은 세계적으로 재배면적이 지속적인 증가되고 있으며, 이로 인한 GM작물의 잠재적인 환경위해성에 대한 우려도 증가되고 있다. 현재까지 국내에서 GM작물의 상업적 재배는 되고 있진 않지만 GM작물의 안전성 평가를 위한 기술 개발은 크게 요구되고 있는 실정이다. 국내외적으로 다양한 GM작물의 유전자이동성 평가가 수행되어왔으나 화분 공급원인 GM 벼의 개화기 차이에 의한 유전자 이동성 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 벼의 개화기 차이에 따른 비타민A 강화 벼(PAC)로부터 모품종인 낙동벼와 중만생종인 일미벼, 조생종인 운광벼, 중생종인 대보벼, 통일형인 세계진미벼로의 화분 매개에 의한 유전자 이동성을 평가하였다. 비타민A 강화벼(PAC)의 도입 유전자를 검출하는 PCR 분석을 통해 유전자 이동성 유무를 최종적으로 검증하였다. 총 파종된 종자수에 대한 교잡율은 개화기가 일치하는 낙동벼에서는 0.0007%, 개화기가 차이가 있는 일미벼, 운광벼, 대보벼, 세계진미벼에서는 0%로 나타났으며, 모든 교잡개체들은 비타민A 강화벼(PAC)에 근접한 2m 내에서 발견되었다. 화분 매개에 의한 비타민A 강화벼(PAC)의 유전자 이동 특성은 기존에 연구된 결과들과 비슷한 결과를 보였으며, 벼 재배품종간의 개화기 차이가 화분에 의한 교잡을 결정하는데 중요한 요인으로 작용하였다. 이에 벼 경작지의 기상 조건과 벼 품종간의 개화시기 중복 여부 등이 GM벼에 의한 일반 재배품종 및 잡초성벼로의 유전자 이동 최소화 기술 개발과 안전관리 기준 작성에서 주요 영향 요소들로 고려해야 한다.

1. 본 연구에서는 GM 유채(Brassica napus)의 환경방출실험시의 안전관리를 위한 모니터링을 수행하였다. 2. 문헌조사를 통해 유채의 품종 순도 유지를 위한 격리거리와 교잡가능한 종을 확인함으로써 모니터링의 범위와 모니터링 대상 식물종을 결정하였다. 3. GM 유채의 격리포장으로부터 1.3 km 거리 범위 내에서 발견된 B. napus, B. juncea 및 B. oleracea를 대상으로 모니터링을 실시한 결과, 교잡을 통한 유전자의 유출은 발견되지 않았다.

본 연구의 목적은 방화곤충에 의해 유전자변형 작물로부터 비변형작물로의 유전자 이동이 일어날 수 있는가를 조사하기 위한 프로토콜을 개발하는 것이다. 이를 위해 제초제저항성 형질전환 콩과 재배콩인 태광콩, 그리고 G. soja 시험구에서 발생하는 곤충상을 sweeping법으로 조사하였으며, 이들 시험구에서 화분매개 가능성을 가진 방화벌의 시간대별 출현빈도 및 부위별 화분 부착율을 조사하였다. 또한 채집한 서양종꿀벌로부터 부착된 화분을 이용, 핵산을 추출하고 PCR 증폭 가능성 여부를 분석하였다. 그 결과, 유전자변형 콩과 비변형 콩 사이의 곤충상에는 시기별로 유의성 있는 차이는 없는 것으로 조사되었다. 개화기 콩 꽃에서 서양종꿀벌의 출현빈도는 정오에 가장 높은 것으로 나타났다. 이들이 수확한 화분으로부터 핵산을 추출하여 PCR 을 수행하였을 때 lectin 유전자가 증폭된 것으로 보아 이들 화분은 콩으로부터 유래한 것임을 확인하였다.

이 연구는 형질전환 고추로부터 토양 근권 미생물로의 유전자 이동 가능성을 조사하기 위해 수행되었다. 재배중인 오이 모자이크 바이러스 저항성 고추와 대조구의 근권토양으로부터 DNA를 추출한 후 형질전환 고추 도입유전자에 특이적인 프라이머를 사용하여 PCR 분석을 수행하였다. PCR 결과 도입유전자인 NPTII 유전자가 수집된 전 기간의 근권 토양 샘플에서 발견되었다. 발견된 도입유전자가 고추로부터 토양 미생물로의 유전자 이동에 의한 결과인지를 조사하기 위하여 토양 샘플로부터 미생물들을 분리하여 카나마이신이 첨가된 세균 및 진균 배지에 배양하였다. 약 43만개의 세균 코로니와 16만개의 진균 코로니를 조사 한 결과 카나마이신에 저항성을 나타내는 개체는 발견되지 않아 형질전환 고추로부터 근권 미생물로의 유전자이동은 발생하지 않은 것으로 사료되었다.

Genetically modified (GM) crops have been developed worldwide through the recombinant DNA technology and commercialized by global agricultural companies. Until now, GM crops have not been cultivated commercially in Korea. Commercialization of GM crops requires a compulsory assessment of environmental risk associated with the release of GM crops. This study was conducted to evaluate the frequency of pollen mediated gene flow from Bt transgenic rice (Agb0101) to japonica non-GM rice (Nakdongbyeo), indica non-GM rice (IR36), and weedy rice (R55). A total of 729,917, 596,318 and 230,635 seeds were collected from Nakdongbyeo, IR36, and R55, respectively, which were planted around Agb0101. Selection of the hybrids was determined by repeated spraying of herbicide and Cry1Ac1 immunostrip assay. Finally, the hybrids were confirmed by PCR analysis using specific primer. The hybrids were found in all non-GM rice and out-crossing ranged from 0.0005% at IR36 to 0.0027% at Nakdongbyeo. All of hybrids were located within 1.2 m distance from the Agb0101 rice plot. The meteorological elements including rainfall and temperature during rice flowering time were found to be important factors to determine rice out-crossing rate. Consideration should be taken for many factors like the meteorological elements of field and physiological condition of crop to set up the safety management guideline to prevention of GM crops gene flow.

국내에서는 아직까지 유전자변형 작물이 재배되고 있지 않으나 유전자변형 작물의 환경방출을 위해서는 반드시 환경위해성 평가가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 병저항성 유전자변형 벼(OsCK1)로부터 비 형질전환 벼(낙동벼)와 잡초성벼(R55)로의 화분 매개에 의한 유전자 이동성을 평가하였다. 비 형질전환 벼로부터 449,711립의 종자를 얻었으며 잡초성벼로부터는 164,604립의 종자를 수확하였다. 교잡개체는 2회의 제초제 살포와 병저항성 벼에 특이적인 프라이머를 이용한 분자생물학적 방법을 통해 저항성 여부를 검증하였다. 개화기간이 서로 일치하였음에도 불구하고 비 형질전환 벼에서만 교잡개체를 확인할 수 있었으며, 교잡율은 교잡개체가 발생한 거리에 따라 0.013～0.018%로 나타났다. 모든 교잡개체들은 병저항성 유전자변형 벼에 근접한 0.6 m내에서 발견되었다. 화분 매개에 의한 병저항성 유전자변형 벼의 유전자 이동성은 앞서 연구된 결과와 유사한 것으로 나타나 농업환경에 방출되더라도 환경에 미치는 영향은 다른 벼들과 비슷할 것으로 추정되었다. 개화기간 중 온도와 습도 등 기상요인이 벼의 교잡율을 결정하는데 중요한 요소이었다. 따라서 유전자변형 벼와 주변 재배종 및 잡초성벼로의 유전자 이동에 의한 안전관리 대책을 마련하기 위해서 지역의 기상요인과 개화기 중복 등의 요인들이 충분히 고려되어야 할 것이다.

저항성원이 다른 7개이 근동질 저항성 계통과 감수성 품종인 Toyonishiki에서 X. oryzae pv. oryzae의 증식과 이동에 관한 시험을 실시하였다. 접종 10일 후, NIL의 접종부위 잎의 세균밀도는 약 105~106cfu/cm2 이었으나 감수성 품종인 Toyonishiki에서는 약 107cfu/cm2 로 높게 나타났다. 이와 같이 감수성 품종에서의 세균 수는 급속히 증가하였으나 NIL에서는 점차적으로 증식하였다. IRBB 103과 Toyonishiki는 접종 25일 후에 접종부위로부터 20cm 위쪽에서 세균이 검출되었으나 다른 NIL에서는 검출되지 않았다. 이와같이 Xa1, Xa4, xa5, Xa7 저항성 유전자는 세균의 이동을 크게 억제하였다.

수도 흰잎마름병(Xanthomonas campestris pv. oryzae) 병원세균(K1)의 조직내에서의 증식과 이동 그리고 수공을 통해 추출되는 병원세균의 농도를 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 저항성 품종에서는 접종 3일후에 약 103 cfu/cm2 로 12일까지 큰 변화가 없었으나 리병성 품종에서는 접종 6일에 약 104 cfu/cm2 에서 접종 12일에는 약 108-109cfu/cm2 로 계속 증식하였다. 2. 병원세균의 접종부위로부터 상, 하향 이동속도 및 증식속도는 상향이동이 약간 빠른 경향이었으며 리병성 품종에서 빠른 증식과 이동속도를 보여 저항성과 밀접한 관계가 있었다. 3. 병원세균의 증식 및 이동은 생육시기에 따른 차이는 없었다. 4. 감염된 잎의 수공을 통해 나오는 병원세균의 농도는 조직내에서 병원세균의 증식 및 이동과 일치하였으며 저항성과도 밀접한 관계가 있었다.