Herbicide-resistant transgenic rapeseed (TG rapeseed) was developed by inserting phosphinothricin acetyltransferase (PAT, bar), a modified gene from the soil bacterium Streptomyces hygroscopicus, into the genome of a conventional variety of rapeseed (Youngsan). The TG rapeseed used for the test was confirmed to express the PAT gene by polymerase chain reaction (PCR) and immunostrip. Feeding tests were conducted with Cyprinus carpio to evaluate the environmental risk of TG rapeseed, including the herbicide resistant gene. C. carpio was fed 100% ground rape suspension, TG rapeseed, or non-genetically modified (GM) counterpart rapeseed (Youngsan). As a result, the feeding test showed no significant differences in the cumulative immobility or abnormal response between C. carpio samples fed on TG rapeseed and non-GM counterpart rapeseed. The 48 h-LC50 values of the TG rapeseed and the non-GM counterpart rapeseed were 3,376 mg/L (95 % confidence limits: 3,169 - 3,596 mg/L) and 2,682 mg/L (95 % confidence limits: 2,267 – 3,123 mg/L), respectively. The rape NOEC (no observed effect concentration) value for C. carpio was suggested to be 625 mg/L. Based on these results, there was no significant difference in the toxicity for non-target organisms (C. carpio) between the TG rapeseed and non- GM counterparts.

Pretilachlor (PRE)는 전 세계적으로 사용되는 아세트아닐리드계 제초제이며 수생 광영양생물에 미치는 영향에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서 해양 와편모 조류 P. minimum를 대상으로 PRE의 생리적, 분자적 독성 영향을 평가하였다. 그 결과, PRE는 P. minimum의 성장률, 색소, 광합성 지표를 유의하게 감소시켰다. 또한, 광합성 관련 유전자 PmpsbA, PmpsaA 및 항산화 단백질 PmGST의 상대적 유전자 발현율과 세포 내 ROS 증가가 유의하였다. 이는 PRE가 P. minimum의 광합성 효율 저하 및 광계 손상을 야기하며, GST가 세포 내 산화 스트레스 및 PRE의 무독화에 관여함을 보여준다. 본 연구 결과는 PRE를 비롯한 아세트아닐라이드계 제초제가 해양 와편모조류의 세포 독성을 야기하며, 광합성 저해가 스트레스의 주요 원인임을 제시한다. 다른 아세트아닐라이드계 제초제가 비표적 광영양 생물에게 미치는 독성 영향은 아직 연구가 부족하므로, 향후 연구에서 다양한 생물종을 대상으로 추가 연구가 필요하다.

본 연구는 농산물 중 기준신설 예정농약 fenquinotrione에 대한 공정시험법을 개발하고자 수행하였다. Fenquinotrione은 triketone계 제초제로 quinoxaline 구조에 phenyl기가 치환 된 새로운 구조의 화합물이며 대사산물 KIH-3653-M-2는 fenquinotrione의 quinoxaline 구조에 cyclohexadione이 – COOH로 치환되어 생성된다. 잔류물의 정의는 fenquinotrione 및 대사산물(KIH-3653-M-2)의 합으로 규정 하여 관리할 예정이다. 본 연구에서는 향후 대사산물 안전관리를 고려하여 fenquinotrione 및 KIH-3653-M-2의 동 시시험법을 확립하고자 하였다. 2% 포름산 함유한 아세토 니트릴로 추출 후 무수황산마그네슘(MgSO4) 및 염화나트 륨(NaCl) 첨가하여 간섭물질을 효과적으로 제거하고, HLB 카트리지를 이용하여 정제 후 LC-MS/MS로 분석하는 시험법을 개발하였다. 개발된 fenquinotrione 및 KIH-3653-M- 2 동시시험법의 직선성은 결정계수(r2)가 0.99이상으로 우수하였으며, 검출한계 및 정량한계는 각각 0.004, 0.01 mg/ kg이었다. 시험법 검증 결과 농산물 5품목에 대하여 평균 회수율(5반복)은 fenquinotrione 81.1~116.2%, KIH-3653-M- 2의 평균 회수율은 78.0~110.0%이었다. RSD는 모두 4.6% 이하로 정확성, 정밀성 및 반복성이 우수함을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 국제식품규격위원회 가이드라인 (Codex Alimentarius Commission)의 잔류농약 분석 기준 (CAC/GL 40-1993, 2003) 및 식품의약품안전평가원의 ‘식품등 시험법 마련 표준절차에 관한 가이드라인(2016)’에 부합하였다. 개발된 시험법은 낮은 검출한계 및 정량한계, 우수한 직선성, 회수율 실험을 통한 정확성과 정밀성, 재현성 등이 검증되어 농산물 중 fenquinorione의 잔류검사를 위한 공정시험법으로 활용가능 할 것이다.

국내에 서식중인 청개구리의 배아를 활용하여 농약류 3종의 독성평가를 위해 FETAX(Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 청개구리(Hyla japonica)의 배아를 배양하면서 Benomyl(살균제), Carbofuran(살충제), Thiobencarb(제초제)의 효과를 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율과 기형율은 증가하였다. Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 teratogenic concentration(EC50)은 각각 1.00, 0.58, 4.75mg/L을 나타내어 Carbofuran이 기형유발에 가장 민감하게 반응하였으며, embryo lethal concentrations(LC50)은 7.04, 28.71, 16.12mg/L을 나타내어 Benomyl이 가장 낮은 농도에 서 배아를 치사하는 것으로 나타났다. Teratogenic index(TI=LC50/EC50)는 Benomyl 7.04, Carbofuran 49.50, Thiobencarb 3.39를 나타내어 TI값이 모두 기형유발물질로 판단하는 기준인 1.5 이상을 나타내어 시험에 사용된 농약류 3종은 최기형성 물질로 판단되며 Carbofuran이 가장 강력한 최기형성물질로 작용함을 알 수 있었다.

본 연구는 HPLC-DAD/MS를 이용하여 농산물 중 triazine 계 제초제인 cyanazine의 잔류 분석법을 확립하였다. 대표 농산물은 사과, 배추, 고추, 현미 및 콩을 선정하였고, 아세톤을 첨가하여 추출된 cyanazine 성분을 dichloromethane 액-액 분배법과 florisil 흡착크로마토그래피법으로 정제하여 HPLCDAD/ MS 분석대상의 시료로 사용하였다. Cyanazine의 정량적 분석을 위한 최적 HPLC-DAD/MS 분석조건을 확립하였으며, 정량한계(LOQ)는 0.02 mg/kg 이었다. 각 대표 농산물에 대해 정량한계, 정량한계의 10배 및 50배 수준에서 회수율을 검토한 결과, 모든 처리농도에서 83.6~93.3% 수준을 나타내었으며, 반복 간 변이계수(CV)는 최대 2.8%를 나타내어 잔류분석 기준인 회수율 70~120% 및 분석오차 10% 이내를 충족시키는 만족한 결과를 도출하였고, 또한 LC/MS SIM을 이용하여 실제 농산물 시료에 적용하여 재확인 하였다. 이상의 결과로 신규 cyanazine의 HPLC-DAD/MS 분석법은 검출한계, 회수율 및 분석오차 면에서 국제적 분석기준을 만족하는 신뢰성이 확보된 정량 분석법으로 사용 가능할 것이다.

Herbicides have consistently contributed to yield increases in crop production for many decades however, those same herbicides are facing the loss of effectiveness because of the rapid spread of weed resistance. Since the first instance of herbicide resistance to triazine herbicides over 50 years ago, resistant biotypes have been observed to the major herbicides numbering more than 150 different weed species due to excessive use of single mode of action (MoA)treatments combined with limited crop rotation practices. In the US, the most well-known broad-spectrum herbicide used in major crops, glyphosate is facing huge challenges due to the appearance of many resistant weed species. The consequences of the loss of effectiveness of the current herbicide choices, coinciding with an increasing world population with improved living standards, is beginning to present a severe constraint on food security globally. Unfortunately, the agriculture industry has been unable to find any new mechanism in the last 30 years. The absence of choices of novel active ingredients along with the increased costs of developing new entities is forcing the industry to rely on older modes of action which, with limited application, means lower annual yields of the major crops as the number of resistant weed species increases. The Chemical Genomics group in FMC Agricultural Solutions Discovery has been building ‘Chemistry to Gene’ (C2G) capability to identify new MoAsby applying chemical genomics tools. We have recently discovered that compounds described in WO2017075559A1, are potent selective herbicides with novel action that control many grasses. As a result of knowledge of the mechanism of this area of chemistry, we have extended the work to include a ‘Gene to Chemistry’ (G2C) approach to provide new structural starting points for more synthesis projects.

In this study, PAT protein of genetically modified maize was prepared from the recombinant E. coli strain BL21 (DE3), and mice were immunized with the recombinant PAT protein. After cell fusion and cloning, two hybridoma cells (PATmAb-7 and PATmAb-12) were chosen since the monoclonal antibodies (Mabs) produced by them were confirmed to be specific to PAT protein in the indirect enzyme-linked immunsorbent assay (ELISA) and western blot tests. There were no cross-reactions of either Mabs to other GM proteins or to the extracts of non-GM maize. The ELISA based on the PATmAb-7 can sensitively detect 0.3 ng/g PAT protein in corn. These results indicate that the developed Mabs can be used as bio-receptors in the development of immunosensors and biosensors for the rapid and simple detection of GM corn adulterated in foods.

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.

유전자변형 작물이 절지동물에 미칠 수 있는 잠재적인 부정적 영향은 유전자변형 작물의 주요한 환경위해성의 하나로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 PPO (protoporphyrinogen oxidase) 저해 제초제 내성 유전자변형 벼가 절지동물에 미칠 수 있는 영향을 평가하기 위하여 절지동 물의 다양성과 군집구조를 조사하였다. 절지동물은 야외포장에서 벼의 생육기간 동안 황색점착트랩을 이용하여 채집하였다. 유전자변형 벼는 채 집된 절지동물군집의 다양도 지수에 유의한 영향을 주지 않았다. 또한 다변량분석(PerMANOVA, NMDS) 결과에서도 절지동물군집 구조는 채집시기에 따라 달랐지만 벼의 유전형(유전자변형 또는 비변형)에 의해 영향을 받지 않았다.

현재까지 우리나라 벼 재배에서 sulfonylurea계 제초제들에대한 저항성 잡초로 보고된 잡초들은 간척지 벼 재배지에서물옥잠이 처음으로 확인된 다음 일년생 잡초 10초종, 다년생잡초 4초종이 발생하여 모두 14종이다. 그리고 2009년Acetolactate Synthase 및 Acetyl-CoA Carboxylase 억제제들에 대한 강피가 저항성으로 처음 보고되었다. 저항성 잡초 발생 초창기에는 sulfonylurea계 제초제들에 대한 저항성초종들인 광엽 및 방동사니과 잡초들 중에서 하나의 저항성 잡초 초종이 논에 주로 우점하였으나 현재에는 한 논에 여러 가지 잡초 초종들이 함께 복합적으로 우점하고 있다. 저항성 잡초 생체중 50%를 억제하는 약제 농도(GR50)는 저항성 잡초가 감수성 잡초 보다 훨씬 높았다. Acetyl-CoA Carboxylase 및 AcetolactateSynthase 억제제들에 대한 저항성 강피도 GR50은 감수성 강피 보다 훨씬 높게 나타났다. 우리나라 벼 재배지에서제초제 저항성 잡초들의 우점 원인은 잡초 생태적 및 제초제작용기작 측면으로 구분할 수 있다. 잡초 생태적 측면에서는종자생산량과 생육이 빠른 잡초들이 저항성으로 변이한다. 제초제 작용기작 측면에서 저항성잡초 발생의 주원인은 약효가길고 선택성이 매우 좋은 sulfonylurea계 제초제들의 높은 선호 때문이다. 국내 논에서 sulfonylurea계 제초제들의 사용 비율은 약 96%이다. 벼 직파재배지에서 Acetolactate Synthase 및Acetyl-CoA Carboxylase 억제제들의 계속적 사용은 저항성강피 발생을 가능하게 하였다. Sulfonylurea계 제초제들에 대한 저항성 물옥잠의 acetolactate synthase 활성을 50% 억제하는 제초제 농도인 I50은 감수성 물옥잠에 비해 훨씬 높았는데이것은 흡수 및 이행에 의한 차이보다는 Acetolactate Synthasegene의 돌연변이(mutation) 때문인 것으로 나타났다. 즉Acetolactate Synthase gene amino acid 197번째 proline이serine로 치환되었기 때문이다. 저항성 잡초 관리를 위하여 벤조비싸이크론(benzobicyclon) 등은 물달개비 및 올챙이고랭이를 함께 관리하는 것이 가능하다. 또한 Acetolactate Synthase및 Acetyl-CoA Carboxylase 억제제들에 대한 저항성 강피의관리는 메페나세트(mefenacet) 등이 2.5엽기까지 가능하다. 그리고 우리나라 벼 재배지에서 제초제 저항성잡초들을 방제하는데 적지 않은 난관들이 있다. 첫째, 지금까지 저항성 발생제초제들인 Acetolactate Synthase 및 Acetyl-CoA Carboxylase억제제들의 판매량이 늘고 있기 때문에 저항성 잡초들은 꾸준히 발생하고 번질 것이다. 둘째, 미국 등의 선진국들과 같은연구인력 및 기관이 많이 부족하다.

This study examined the growth performance and field evaluation of the dual herbicide-resistant transgenic creeping bentgrass plants. The effect of glyphosate treatment on the herbicide resistance of the transgenic creeping bentgrass plants was determined, and the non-transgenic control plant withered at the concentration 11 μg/mL or higher whereas the transgenic creeping bentgrass plants survived the treatment at the concentration of 3,000 μg/mL, and the increase of the plant length was repressed as the glyphosate treatment concentration was increased. At field evaluation, glufosinate-ammonium and glyphosate were simultaneously treated to investigate the weed control effect. The results showed that more than 90% of the weeds withered four week after herbicide treatment, while the transgenic creeping bentgrass plants continued to grow normally. Therefore, the dual herbicideresistant creeping bentgrass plants may be able to greatly contribute to the efficiency of weed control and to the economic feasibility of mowing in places such as golf courses.

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.

본 논문은 국내육성 IRG 신품종 "코윈어리" 재배지에서 광대나물의 방제법을 구명하기 위해 농촌진흥청 국립축산과학원 초지사료과에서 2008년부터 2009년까지 2년간 연구한 결과이다. 잡초 억제율은 원호프 2회 처리구에서 90%로 가장 높았으나, IRG 피해도 커서 사용할 수 없으며, 그 다음으로 MCPP 2회 처리구에서는 잡초 억제율이 82%로 방제효과가 높고 IRG 피해도 적으며 잡초방제 효과가 우수한 것으로 나타났다. 광대나물 방제를 위해 MCPP

A field experiment was conducted to develop a no-herbicide cropping system of high protein forage. The first crop of winter ㏊bit Italian ryegrass sown in early-April produced DM yield of 4.5t/㏊ (crude protein content: 13.5%) in mid-June and the succeeding crop of soybean no-till planted into ryegrass produced DM yield of 5.1t/㏊ (crude protein content: 19.7%) in Late-October. In this cropping system, the ryegrass remained in vegetative phase during all cropping season and formed dense sod. This sod functioned as living mulch and suppressed weeds without herbicide application both during ryegrass and soybean cropping. Though the soybean germinated under the canopy of regrowing ryegrass sod, its growth was scarcely depressed by the canopy s㏊de because the seedling of soybean appeared above the canopy of sod in a few days. Contrariwise, the ryegrass was gradually shaded by the soybean and ㏊d died before October harvest. The degree of weed suppression by the ryegrass living mulch varied with seeding rate of ryegrass or weed pressure in the field. The optimum seeding rate to suppress weed was 50㎏/㏊ in the field with low or medium weed pressure and was 80 ㎏/㏊ in the field with high weed pressure.

제초제 bensulfuron-methyl에 대한 우리나라 주요 논잡초종들의 감수성 차이를 확인하고 생리적 원인을 밝히고자 잡초종별로 ALS(acetolactate synthase)의 활성 변화를 확인하였다. 제초제 처리에 의해서 Oryza sativa, Ludwigia prostrata와 Bidens tripartita의 경우 엽록소 함량은 bensulfuron-methyl 농도가 10 μM 까지 높아짐에 따라 증가하였다. Aneilema keisak와 L. prostrata의 경우 환원당 함량의 급격한 증가가 제초제 처리에 의해 일어났다. 반면에 엽내 단백질 함량에 대한 효과는 종에 따라 서로 상이하였다. 감수성을 보인 L. prostrata와 B. tripartita는 bensulfuron-methyl 농도가 증가함에 따라서 유리 아미노산 함량의 증가가 일어났으나 다른 종에서는 제초제 농도와 유의성 있는 상관은 확인되지 않았다. ALS의 in vitro 활성은 bensulfuron-methyl 의 처리 농도가 증가함에 따라서 급격하게 증가하였다. ALS에 대한 I50 값은 대상 종에 따라 28 nM to 39 nM의 범위를 보였다. 이러한 I50의 차이가 제초제 bensulfuron-methyl에 대한 감수성 차이를 나타내는 가장 중요한 요인으로 확인되었다. 이 감수성 차이는 직파재배 논에서 이 제초제 적용에 있어서 중요한 자료로 이용될 수 있다.