최근 전세계적으로 기능성 성분이 강화된 유전자교정 작 물의 생산 및 소비가 증가하고 있다. 하지만 유전자교정 작물의 유전독성에 관한 소비자의 우려도 증가하고 있어 과학적인 자료 확보 및 정보 공유에 대한 인프라가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유 전자교정 토마토 동결건조물(LTT)이 DNA나 염색체에 직접 적인 손상을 일으키고 형태적 또는 기능적 이상을 유발하 는지 여부를 확인하기 위해 유전독성 평가를 수행하였다. 이를 위하여 미생물 복귀돌연변이시험, 염색체이상시험, 골수세포를 이용한 체내 소핵시험을 국제적으로 표준화된 OECD Guidelines에 따라 시험을 진행하였다. 복귀돌연변이 시험에서 LTT는 S9의 존재 여부와 관계없이 Salmonella typhimurium 균주 TA98, TA100, TA1535 및 TA1537, 그리 고 Escherichia coli WP2 uvrA에서 복귀돌연변이를 유발하 지 않았다. LTT는 CHL 세포의 수적이상 중기상과 구조적 이상 중기상 등의 염색체 이상을 유발하지 않았다. 또한, LTT는 다염성 적혈구에서 소핵화된 다염성 적혈구의 빈도 를 증가시키지 않았다. 이러한 연구를 통해 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 토마토의 안전성을 검증하고, 향후 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 작물의 유 전독성을 평가하는 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.

전 세계적으로 RNA 간섭(RNA interference, RNAi)을 활용한 해충방제제 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적 으로 Monsanto의 서부 옥수수 뿌리벌레(Diabrotica virgifera virgifera) 특이적 방제용 dsRNA (DvSNF7)를 발현하 는 옥수수 종자가 상용화 되었고, 2016년 이 종자가 국내 사료 및 식품용으로 수입이 승인 되었다. 본 연구는 국내 에 서식하는 좁은가슴잎벌레(Phaedon brassicae)를 Non-target 곤충으로 사용하여, 옥수수 종자에 사용된 DvSNF7 dsRNA의 잠재적 위해성을 평가했다. P. brassicae의 SNF7 유전자와 DvSNF7 dsRNA 간 Sequence유사성 을 확인했다. 다음으로 P. brassicae가 DvSNF7 dsRNA를 섭식할 수 있는 환경을 조성하여, 치사 효과 실험과 Sequence특이적인 Knockdown효과를 확인하였다. 그 결과, DvSNF7 dsRNA는 P. brassicae생존에 영향을 미치지 않았으며, P. brassicae의 SNF7유전자를 Knockdown시키지 않음을 확인했다. 이번 연구를 통해 D. virgifera virgifera와 같은 과인 P. brassicae 는 SNF7유전자 간 Sequence유사성이 있지만, Sequence특이성이 부족하여 생존과 유전자 발현에 영향을 주지 않음으로써 위해성이 낮음을 확인했다.

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.

ATP-binding cassette (ABC) transporter는 다양한 기질을 세포 밖과 세포 안으로 수송하는 대표적인 수송단백질이다. 곤충에서 ABC transporter는 살충제에 대한 저항성을 발달시키는 중요한 역할을 한다. 현재까지 모델곤충인 초파리를 대상으로 ABC transporter의 살충제 교차저항성에 관한 연구는 많이 수행되어오지 않았다. 본 연구에서는 ABC transporter에 속하는 Mdr49A 유전자가 여섯 종류의 살충제에 보이는 교차저항성 기작을 형질전환 초파리를 이용하여 구명하였다. 초파리 91-R과 91-C 계통은 공통된 조상으로부터 유래되었으며 91-R은 60년 이상 DDT에 노출되었지만 91-C는 어떠한 살충제에도 노출되지 않고 유지되어 왔다. 91-R 계통의 MDR49A 단백질에서 유래된 3개의 아미노산 돌연변이를 형질전환 초파리에 과발현 시켰을 때 carbofuran에 대해서 2.0~6.7배 그리고 permethrin에 대해서 2.5~10.5배의 교차저항성을 나타 낸 반면 다른 약제, abamectin, imidacloprid, methoxychlor, prothiofos에 대해서는 어떠한 교차저항성도 나타내지 않았다. 이상의 결과는 Mdr49A 유전자의 과발현과 더불어 3개의 아미노산 돌연변이는 두 개 약제, carbofuran과 permethrin에 대해 교차저항성 기능을 한다고 제시하고 있다

1. 본 연구는 GM콩이 비의도적으로 자연에 방출되었을 시 야생콩과의 교잡에 의해 발생 가능한 교잡콩을 모니터링하고 영양학적 측면에서 안전성을 평가하기 위하여 수행하였다. 이를 위해, 베타카로틴 강화 GM콩과 야생콩, 두 품종간 인위적으로 생산한 교잡콩, GM콩의 모본이자 일반 재배 품종인 광안콩 등 4품종을 국내 2개 지역에서 재배하고 콩 종자를 대상으로 주요 영양성분 38종을 분석하였다. 2. 재배 환경에 영향을 받지 않고, GM콩 및 야생콩과 비교해 교잡콩에서 유의적 차이를 보이는 성분은 조단백질, 조섬유, alanine, glycine, leucine, serine, tryptophan, oleic acid, linolenic acid, arachidonic acid 등 10종이었다. 하지만, 분석한 모든 시료의 성분은 국내외 자연 범위에 포함되는 수준이었다. 3. PCA분석 결과, 주요 영양성분 함량 변이는 GM콩은 모본과 유사하였고, 교잡콩은 GM콩 보다는 야생콩과 유사하였다. 즉, 분석한 4품종의 영양성분의 변이는 재배 환경보다는 유전적 요인에 의해 더 크게 영향을 받음을 알았다. 4. 본 연구의 결과는 GM콩과 야생콩간 교잡콩의 영양학적 안전성을 분석한 최초의 보고이며, 이는 향후 GM콩의 비의도적 자연 방출을 모니터링하는데 있어 유용한 기초 자료로써 활용 가치가 있을 것이다.

Coffee (Coffea L.) belongs to the family Rubiaceae and is a main cash crop for tropical farmers. It has more quantity of medicinal value and protein (25–28%). As an environmentally sensitive crop, climate change has a significant impact on the quality and stable production of coffee. To develop abiotic baroreceptors on the tolerance response in coffee, tremendous research is going on to improve the productivity under varying degrees of stress at various growth stages. Physiological, morphological and biochemical parameters change the productivity and quality of coffee. This paper reviews some of the important aspects of biotic and abiotic tolerance in coffee. We explain the best implementation methods for the improvement of coffee production and briefly advantages or importance of coffee in medicinal values, significances of biotechnological aspects and genetic engineering approaches for crop improvements.

The Transgenic livestock can be useful for the production of disease-resistant animals, pigs for xenotranplantation, animal bioreactor for therapeutic recombinant proteins and disease model animals. Previously, conventional methods without using artificial nuclease-dependent DNA cleavage system were used to produce such transgenic livestock, but their efficiency is known to be low. In the last decade, the development of artificial nucleases such as zinc-finger necleases (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs) and clustered regulatory interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/Cas has led to more efficient production of knock-out and knock-in transgenic livestock. However, production of knock-in livestock is poor. In mouse, genetically modified mice are produced by co-injecting a pair of knock-in vector, which is a donor DNA, with a artificial nuclease in a pronuclear fertilized egg, but not in livestock. Gene targeting efficiency has been increased with the use of artificial nucleases, but the knock-in efficiency is still low in livestock. In many research now, somatic cell nuclear transfer (SCNT) methods used after selection of cell transfected with artificial nuclease for production of transgenic livestock. In particular, it is necessary to develop a system capable of producing transgenic livestock more efficiently by co-injection of artificial nuclease and knock-in vectors into fertilized eggs.

형질전환 벼와 일반 벼의 환경위해성 평가 기초자료를 위해 경상남도 사천시에서 2013~2017년, 경상북도 군위군에서 2015~2016년 7월 말부터 10월 초까지 벼에 발생하는 곤충상을 조사하고 군집특성을 분석하여 비교하였다. 사천시에서 형질전환 벼는 경상대학교 LMO (Living genetically Modified Organism) 격리포장 내에서 재배되었고, 일반 벼는 경상남도 사천시 사천읍 두량리에서 재배되었다. 군위군에서 형질전환 벼는 경북대학교 LMO 격리포장 내에서 재배되었고, 일반 벼는 경상북도 군위군 효령면 화계리에서 재배되었다. 채집방법으로 육안 조사, 포충망 조사, 유아등 트랩, 끈끈이 트랩을 이용하였다. 5년 동안 사천시에서 총 15목 123과 464종 37,941개체가 채집되었고, 2년 동안 군위군에서 총 13목 111과 366종 10,030개체가 채집되었다. 다년간 LMO포장과 일반포장을 비교해본 결과 매년 상위 주요 목은 우점 순서를 제외하면 거의 같은 목이 나타나는 것을 보아 아직까지는 LMO포장과 일반포장의 차이가 뚜렷하게 나타나지 않았다고 사료된다. 그리고 LMO포장과 일반포장 사이의 유사도 지수와 일반포장 사이의 유사도 지수가 차이가 없는 것으로 보아 LMO로 인한 차이가 아닌 환경에 의한 차이로 사료된다.

Rats are an important laboratory animal for biomedical research. Though rats have some physiology and genetic similarities to human, several technical issues such as delicate in vitro culture system and low survival rate after pronuclear microinjection have hindered the development of transgenic rat generation. Accordingly, in this study, to produce transgenic rat, we established transposon-mediated insertional mutagenesis by cytoplasmic microinjection. The sleeping beauty transposon (SB) and SB-transposase recognize the precise genome integration into a TA nucleotide by ‘cut-and-paste’ mechanism. It mediates stable integration and reliable long-term expression. DNA, 0.4ng/ul SB vector (IR/DR-EF1a-eGFP-2A-IL2-pA-IR/DR) and mRNA, 5ng/ul SB-transposase were injected to 1-cell stage embryo and one transgenic rat was generated after full-term gestation. To confirm the genome insertion, GFP was detected by PCR. Further, this method was applied to generate transgenic rats producing Cas9 protein. DNA, 0.4ng/ul SB vector (IR/DR-CAG-Cas9-2A-eGFP-pA-IR/DR) and mRNA, 5ng/ul SB-transposase were injected to 1-cell stage embryo. Some of the in vitro cultured embryos showed GFP positive at blastocyst stage and Cas9 sequence was detected by PCR. One stillbirth pup was born to date and genome PCR on Cas9 was positive. In summary, the SB transposon system could be a highly effective method that contribute to the production of transgenic rats. If the protocols will be optimized, we successfully generated efficiently transgenic rats for human models by SB system. This work was supported by BK21 PLUS Program for Creative Veterinary Science, the National Research Foundation of Korea (2017R1A2B3004972) and the Technology Development Program (S2566872) by MSS.