고추 유래 유전자(CaMsrB2-23)를 도입하여 내건성을 갖도록 형질전환된 가뭄저항성벼(Agb0103)에 대한 식품안전성 평가를 위해 가뭄저항성벼 종실(현미)의 일반성분, 지방산, 아미노산, 무기질, 비타민 함량 등 영양성분과 항영양소를 분석하였다. 벼는 수원과 군위 2개 지역에서 2013년에 재배하였으며, 가뭄저항성벼와 일미벼 현미는 조단백질, 조지방, 조회분, 조섬유 등 일반성분 함량에 유의적인 차이가 없었으며 지방산 조성 및 아미노산 함량이 서로 유사하였다. Agb0103과 일미벼 현미의 무기질 함량은 Na 함량에서 차이가 있었으나 Na를 제외하고 모든 무기질 함량이 유사하였으며 OECD 기준 범위 내에 있었다. 대체적으로 수원에서 재배한 벼 현미의 무기질 함량이 약간 높게 나타나 재배지역간의 환경적 차이가 무기질의 함량에 영향을 주는 것으로 나타났다. 두 지역에서 재배한 Agb0103과 일미벼 현미의 비타민 함량은 유의적인 차이가 없었으나 비타민 B 함량이 OECD 자료 범위보다 낮게 나타났다. 가뭄저항성벼(Agb0103)의 사료용 평가를 위해 지상부(유숙기 잎줄기와 볏짚)에 대한 영양성분을 분석한 결과 조단백질, 조지방, 조회분, 조섬유, ADF, NDF, Ca, P의 함량에서 Agb0103과 모품종벼 간의 차이는 없는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구를 통해 조사한 가뭄저항성벼(Agb0103)는 모품종 대비 종실의 주요 영양성분과 항영양소 뿐만 아니라 벼 지상부의 성분분석 비교 결과 실질적 동등성을 확인 할 수 있었다.

Development, survival, and reproduction of brown planthopper (BPH) Nilaparvata lugens Stål (Hemiptera: Delphacidae), were studied in laboratory at 25±2°C, 65±5% RH and a 16L : 8D hours photoperiodism on five rice cultivars of: Dongjin 1ho, Chungchungbyeo, Jangseongbyeo, Chinnongbyeo and Jungmo 1045. BPH nymphs successfully survived on all rice cultivars, although survival rate was lowest on Jangseongbyeo (36.0%). Developmental time of immature stages ranged from 11.7±0.59 d on Jungmo 1045 to 12.8±0.59 d on Chinnongbyeo. Reproductive period and female longevity were longest on Dongjin 1ho, Chinnongbyeo and Jungmo 1045 while highest fecundity of N. lugens being observed on these three rice cultivars. Highest and lowest net reproductive rates were calculated on rice cultivars, Jungmo 1045 and Jangseongbyeo, respectively. Mean generation time was the longest on rice cultivar Dongjin 1ho. Respective descending order of intrinsic rates of population increase were on Jungmo 1045, Chinnongbyeo, Dongjin 1ho, Chungchungbyeo and Jangseongbyeo. These population parameters showed that N. lugens can successfully survive and reproduce on Chinnongbyeo and Jungmo 1045.

본 연구에서 국내에서 개발된 제초제저항성 GM 벼인 밀양 204호와 익산 483호가 비표적 곤충과 거미에 미치는 영향을 평가하였다. GM 벼와 non-GM 벼에 대한 보리수염진딧물과 벼멸구의 기주선호도에는 차이가 없었으며, GM 벼를 섭식한 벼멸구를 포식한 황산적거미의 체중 변화에도 통계적 유의성이 없었다. 밀양 204호와 그 대조 모본 non-GM 벼에서 서식한 벼멸구를 포식한 황산적거미의 생존율에는 차이가 없었 으나, 벼멸구를 통해 익산 483호에 노출된 황산적거미의 생존율은 대조 모본 non-GM 벼에 비해 통계적으로 낮은 생존율을 나타내었다. 또한 익 산 483호의 화분을 섭식한 꿀벌 유충은 밀양 204호와 다른 non-GM 벼 화분을 제공하였을 때 보다 현저하게 긴 용기간을 보였다. 농업생태계에 서 중요한 포식 천적인 황산적거미와 양봉 산업으로서 중요한 기능을 하는 꿀벌에 GM 벼가 부정적인 영향을 보임에 따라 국내에서 개발된 제초 제저항성 GM 벼의 농업 환경 노출 이전에 충분한 추가 연구와 안전성 평가가 선행되어야 할 것으로 사료된다.

살충제 저항성 벼멸구의 벼멸구 저항성 벼 품종에 대한 생육 차이를 조사하기 위하여, 2015년 채집한 벼멸구를갖지고 Imidacloprid 약제도태를 실시하여 저항성 벼멸구 계통을 수립하였다. 도태 벼멸구 계통의 추천농도에서의살충력은 살충활성을 감수성 계통(100% 살충력) 비하여 현저히 낮았으며(2.7%), 저항성비는 17.76이었다. Imidacloprid저항성 벼멸구 계통의 9종 살충제에 대한 살충활성을 비교하여 dinotefuran을 제외한 네오니코티노이드계 살충제(acetamiprid, clothianidin, thiamethoxam, thiacloprid)에서는 교차저항성을 확인하였고, 카바메이트계, 피레스로이드계,설폭사민계에는 저항성이 없음을 확인할 수 있었다. Imidacloprid 저항성 벼멸구 계통의 벼멸구 저항성 벼품종인친농(bph2유전자)과 감수성 벼품종인 추청벼에서의 생육의 차이를 조사한 결과 도태계통을 저항성 벼품종에서사육한 처리구에서 기타 처리구에 비하여 1령약충기가 1일정도 빨랐으며, 산란수, 순증가율(R0), 내적자연증강율(rm),배수기간(Dt)에서 유의하게 차이를 보여주었다.

농업환경의 급속한 변화에 의한 농업생명공학과 GM작물의증가는 인간의 건강과 자연환경에 대한 깊은 관심을 초래하였고, 이에 대한 환경위험 여부를 확인하기 위해 GM작물의 안전성 평가가 필수 요소가 되었다. 이에 본 연구는 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼의 잉어(Carp, Cyprinus carpio)와 미꾸리(Loach, Misgurnus anguillicaudatus)에 대한 급성독성시험을 평가한 결과 48시간과 96시간의 LC50은 1,000 mg/L이상으로 분석되었다. 48시간과 96시간의 무영향농도는 1,000 mg/L이었다. 잉어와 미꾸리의 급성독성 시험기간 중 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼 간의 체중, 전장, 수온, DO 및 pH에대한 유의적인 차이는 없었다.

하이그로마이신(Hygromycin) 저항성 형질전환벼와 일반 재배 동진 벼에 발생하는 곤충상을 정확히 조사하기 위한 표본추출방법을 확립하고 두 가지 벼에 발생하는 곤충상에 차이가 있는지 확인하기 위해 2014년 7월부터 10월까지 조사하고 군집특성을 분석하였다. 형질전환 벼는 경상대학교 LMO (Living genetically Modified Organism) 격리포장 내에서 재배되고 있으며, 일반 재배 동진 벼는 사천시 두량리와 사천시 선진리에서 재배되었다. 조사기간 동안 LMO 격리 포장에서는 총 10목 26과 35종 4,818개체가 채집되었고, 일반재배 벼를 재배하는 두량 1 포장은 총 9목 35과 50종 1,669개체, 두량 2 포장은 총 8목 40과 66종 1,758개체, 선진 포장에서는 총 10목 33과 45종 1,354개체가 채집되었다. 총 조사된 곤충 종 수와 목 별 개체수의 비율은 딱정벌레목이 각각 39.62%와 55.41%로 가장 높았고, 애넓적물땡땡이(Enochrus simulans (Sharp))는 모든 포장에서 우점종이었다. 포충망 조사를 이용하여 채집된 곤충은 41종으로 유아등 트랩으로 채집된 47종보다 낮았으나, 포장 별 구성종의 개체수 비율은 다양하였다. 육안조사의 경우 총 51종으로 가장 많은 종이 채집되었으며, 끈끈이 트랩을 이용한 방법으로 채집된 곤충은 14종으로 다른 3개의 채집방법에 비해서 다소 적게 채집되었다. 전체 곤충 종 군집분석 결과 모든 포장에서 종 다양도가 낮고, 특정 종이 우점하는 등 농생태계 단일 경작지의 특성을 보였다. 본 실험결과 LMO 격리포장과 동진 벼 3개 포장 간 유사도는 차이가 없는 것으로 나타났으며 육안계열인 육안조사와 포충망조사가 유인계열인 끈끈이 트랩과 유아등 조사보다 다양한 종이 채집 된 것으로 확인되었다.

하이그로마이신(hygromycin) 저항성 형질전환 동진 벼의 환경위해성 평가 기초자료를 위해 형질전환 벼와 일반 재배 동진 벼에 발생하는 곤충상을 2013년 7월부터 9월까지 조사하고 군집특성을 분석하였다. 형질전환 벼는 경상대학교 LMO(Living genetically Modified Organism) 격리포장 내에서 재배되었고, 일반 재배 동진 벼는 사천시 두량면과 진주시 대곡면에서 재배되었다. 조사기간 동안 LMO 격리포장에서는 총 7목 31과 65종 5,362개체가 채집되었고, 일반재배 벼를 재배하는 두량 1 포장은 총 5목 23과 44종 8,325개체, 두량 2 포장은 총 7목 16과 27종 4,027개체, 대곡 포장에서는 총 9목 30과 54종 4,785개체가 채집되었다. 총 조사된 곤충 종 수와 목 별 개체수의 비율은 딱정벌레목이 각각 29.3%와 88.6%로 가장 높았고, 애넓적물땡땡이(Enochrus simulans (Sharp))는 모든 포장에서 우점종이었다. 포충망을 이용한 쓸어잡기 방법으로 채집된 곤충은 29종으로 유아등 트랩으로 채집된 94종보다 낮았으나, 포장 별 구성종의 개체수 비율은 다양하였다. 전체 곤충 종 군집분석 결과 모든 포장에서 종 다양도가 낮고, 특정 종이 우점하는 등 농생태계 단일 경작지의 특성을 보였다. LMO 격리포장과 동진 벼 3개 포장간 유사도는 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 실험결과 형질전환 벼와 비변형 벼에서 향후 환경위해성 평가를 위한 곤충상 조사는 유아등과 포충망 조사를 동시에 이용하는 것이 효과적인 것으로 확인되었다.

벼멸구(Nilaparvata lugens Stål)는 한국, 일본, 중국 등 동아시아 여러 국가에서 벼 생산에 막대한 지장을 주는 해충이며, 이를 방제하기 위한 대책의 하나로 저항성 벼 품종을 육성·이용해 오고 있다. 본 연구에서는 벼멸구 개체군의 생존율을 이용하여 저항성 벼 품종에 대한 벼멸구의 가해능력 변화를 알아보고자 하였다. 벼멸구에 감수성인 일품벼와 저항성 유전자를 가진 삼강벼(Bph1), Mudgo(Bph1), M63(Bph2), ASD7(Bph2), 가야벼(Bph1+α) 등 6개 품종을 대상으로 국립식량과학원에서 유지하고 있는 벼멸구 5개 개체군(1980년대, 2005년, 2007년, 2012년, 2013년 채집)에서 각각 10개체씩 접종한 뒤 벼멸구의 생존율을 조사하였다. 조사 결과, 1980년대에 비래한 벼멸구 개체군의 생존율이 가장 낮았고, 대체적으로 최근 비래한 개체군일수록 생존율이 높아지는 경향을 나타냈다. 1980년대 개체군과 2013년 개체군을 비교했을 때, 생존율의 차이는 최소 6%(Mudgo)에서 최대 70%(삼강벼)에 이르렀다. 이러한 결과로 볼 때, 최근 비래하는 벼멸구 개체군은 저항성 품종에 적응하여 과거의 벼멸구 개체군에 비해 기존의 저항성 벼 품종들을 가해할 수 있는 능력이 높아진 것으로 판단되므로 앞으로 대발생에 대한 주의가 필요할 것으로 생각된다.

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.

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.

2011-2012년 2년간 하계 경북대학교 농업생명과학대학 군위 GMO 실습격리포 장에서 GM벼인 가뭄저항성벼(CaMsrB2) 'HV8'과 'HV23' 및 모본식물인 '일미'를 대상으로, 이앙 약 한달 후 생육기 초부터 수확 직전까지 2주 간격으로 매년 총 8회 에 걸쳐 실시하여 발생양상을 비교 분석하였다. 조사기간 동안 가뭄저항성벼 (CaMsrB2) 'HV8', 'HV23'과 '일미' 포장에서의 해충은 멸구류, 매미충류, 나방류, 진딧물류, 바구미류, 노린재류 등 주로 30여종의 해충이 발생하였다. 이중 흰등멸 구의 발생이 69.3%로 가장 우점하였고, 애멸구 13.9%, 벼물바구미 5.4%, 나방류 2.7% 순이었다. 시기별 해충 평균발생 밀도는 모든 시기에서 가뭄저항성벼 (CaMsrB2)들과 '일미'에서 차이가 없는 것으로 분석되었다.

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.

해충저항성 Bt벼와 낙동벼의 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus) 와 잉어(Cyprinus carpio)에 대한 급성독성시험을 실시한 결과 48시간 및 96시간-LC50은 1,000mg/L 이상으로 나타났다. 48시간 및 96시간 무영향농도(NOEC)는 1,000mg/L이었다. 급성독성 시험기간 중 해충저항성 Bt벼와 낙동벼간의 pH, DO, 수온, 체중 및 전장에 대한 유의적인 결과는 나타나지 않았다.

우리나라 재래종벼 6품종의 벼 흰잎마름병 저항성 유전자를 동정하고자 저항성 유전자 Xa1를 갖는 IR-BB 101과의 교배조합을 양성하고 일본균주 ⅠA(T7174)를 접종한 결과 청군벼의 벼 흰잎마름병 저항성 유전자는 Xa1 이었고, 육성재래, 아국도, 흑피 및 이천7일찰은 Xa1 및 다른 우성유전자 1개를 보유하였으며, 긴까락샤레는 Xa1 및 다른 우성유전자 2개를 갖고 있었고 이 중 2개는 저항성 발현에 보족적으로 작용하는 것으로 추정되었다.

밀양 23호/기호벼 유래 164 RILs(F17)을 이용하여, 종자의 휴면과 관련이 있는 수발아 저항성, 건열 저항성 및 종자수명을 검정하고, 이들 상호간 상관관계를 조사하였다. 출수 40일째에 밀양23호와 기호벼의 수발아율은 0%, 7%이었고, M/G RILs은 0~50.9%의 범위를 보였으며, 평균 3.2%였다. 90℃, 24시간 건열처리후 밀양23호와 기호벼는 99.2%, 37.6%의 발아율을 보였고, T50은 2.7일, 12.9일로 유의한 차이를 보였으며, M/G RILs의 평균 발아율은 72.4%였다. 상온저장 한 종자수명은 밀양23호는 수확후 3.5년까지도 80% 이상의 종자 발아율을 유지하였으나, 기호벼는 18개월 후부터 급격히 발아력이 감소하여(30%이하), 42개월 후 발아력을 완전히 상실하였다. M/G RILs의 종자활력은 수확후 42개월까지 71계통이 90%이상의 발아율을 보였다. 수발아 저항성, 건열 저항성 및 종자수명은 밀양 23호와 기호벼 간에 뚜렷한 품종간 차이를 보였으며, M/G RILs은 양친의 중간값에 가까운 평균값을 보였다. 건열저항성과 종자수명 간에는 고도로 유의한 정의 상관관계를 보였고, 수발아와 종자수명, 수발아와 건열저항성 간에는 부의 상관관계가 성립하였다.