Performance Evaluation of PCR Kits for Detecting Genetically Modified Crop Ingredients

유전자 변형 작물 성분 검출용 PCR Kit의 성능 평가 연구

  • 윤시온 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실) ;
  • 정순천 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실) ;
  • 윤원기 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실) ;
  • 박상규 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실) ;
  • 문제선 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실) ;
  • 이정현 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실) ;
  • 김환묵 (한국생명공학연구원 바이오평가센터 LMO 평가연구실)
  • Published : 2004.06.01

Abstract

The different social reflections about the benefits and the potential risks of genetically modified (GM) crops have evolved with .different reactions in different countries. Many countries including Korea are working toward setting down new guidelines. Korea requires companies to label all food that contains more than 3% GM ingredients. One of the rapid and convenient detection methods of GM ingredients is amplification of the introduced DNAs by polymerase chain reaction (PCR). Many PCR kits for this purpose are commercially available. The objective of this study was to evaluate performance of commercialized GM crop detection kits. The results showed that 6 out of 15 kits tested did not meet the requirements even purposed by the manufacturers themselves in terms of stability, reproducibility, and detection limits, suggesting a potential quality control problem in their design stage or production line. The evaluation also suggests that, although the duplex and triplex detection kits allowed unambiguous detection in a single PCR reaction, the monoplex detection kits were the most sensitive to the detection of GM ingredients. The detection limits also differ between soybean and corn. Results from this study will be useful in the development of sound qualitative tracking systems of GM ingredients for monitoring throughout the cultivation of GM crops, their trans-boundary movement, and food production using GM grains as well as for complying with government guidelines associated with GM crops.

유전자변형작물의 이점과 잠재적 위해에 관한 다른 사회적 인식은 각국에서 다른 반응을 유발시켜왔다 한국을 포함한 많은 국가는 새로운 규제를 제정하기 위해 부심하고 있다 한국은 최근에 3% 이상의 유전자변형작물 혼입을 포함하는 모든 식품에 표시제를 실시하였다. 유전자변형작물 혼입을 신속하고 간편하게 검출하는 방법의 하나는 PCR에 의한 도입 DNA의 증폭이다 이 목적을 위한 많은 PCR kit가 시판되고 있어, 본 연구는 이들 상업화된 유전자변형작물 검출 kit의 성능을 시험하였다. 그 결과 이들 15개 kit 중 6개는 안정성, 재현성 및 검출 한계의 측면에서 제작사 스스로 제시한 요구조건도 충족하지 못하여 이들 kit의 개발 및 생산 단계에서 품질관리에 문제점이 있음을 시사하였다 본 시험은 또한 duplex와 triplex검출 kit가 단일 PCR 반응에서 명백한 검출을 보장할지라도, monoplex 검출 kit의 검출 능력이 가장 높다는 것을 시사하였다. 또한, kit들은 콩과 옥수수 사이에서 다른 검출 한계를 보였다. 본 연구의 결과는 GM 작물의 재배, 국가간 이동, GM 작물을 사용한 식품 생산 과정의 모니터링 뿐만 아니라 GM작물과 관련한 정부의 법규를 준수하기 위한 GM작물의 혼입의 건전한 과학적 추적체계의 개발에 유용할 것이라 사료된다.

Keywords

References

  1. 국립농산물품질관리원 (2001): 유전자변형표시대상농산물의시료수거및검정방법. 국립농산물품질관리원 고시 제2001-1호
  2. 농립부 (2000):유전자변형농산물표시요령, 농립부 고시 제2000-31호
  3. 식품의약품안전청 (2001): 유전재조합식품등의표시기준. 식품의 약품안전청 고시 제2001-43호
  4. 한국생명공학연구원 바이오안전성정보센터(2003):2003 바이오 안전성백서, 한국생명공학연구원, 대전, pp. 420
  5. Arumuganathan, K. and Earle, ED. (1991): Nuclear DNA content of some important plant species. Plant Mol. BioI. Reporter, 9, 208-218
  6. Beachy, R.N. (1999): Facing fear of biotechnology. Science, 285, 335
  7. Doyle, J.J. and Doyle, J.L. (1990): Isolation of DNA from small amounts of plant tissue. BRL Focus, 12, 13-15
  8. Garg, A.K., Kim, J.K, Owens, T.G., Ranwala, A.P, Choi, YD., Kochian, L.V. and Wu, R.J. (2003): Trehalose accumulation in rice plants confers high tolerance levels to different abiotic stresses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 15898-15903
  9. Halford, N.G. and Shewry, P.R. (2000): Genetically modified crops: methodology, benefits, regulation and public concerns. Br. Med. Bull., 56, 62-73
  10. Jang, I.C., Oh, S.J., Seo, J.S., Choi, WB., Song, S.I., Kim, C.H., Kim, YS., Seo, H.S., Choi, YD., Nahm, B.H. and Kim, J.K. (2003): Expression of a bifunctional fusion of the Escherichia coli genes for trehalose-6- phosphate synthase and trehalose-6-phosphate-phosphatase in transgenic rice plants increases trehalose accumulation and abiotic stress tolerance without stunting growth. Plant Physiol., 131, 516-24
  11. James, D., Schmidt, A.-M., Wall, E., Gren, M. and Masri, S. (2003): Reliable detection and identification of genetically modified maize, soybean, and canola by multiplex PCR analysis. J. Agric. Food Chem., 51, 5829-5834 https://doi.org/10.1021/jf0341159
  12. Koppel, E., Stadler, M., Luthy, J. and Hubner, P. (1997): Sensitive method for the detection of the genetically engineered soybean "Roundup Ready". Mitt. Giliete Lebensm. Hyg., 88, 164-175
  13. Kuiper, H.A. (1999): Summary report of the ILSI Europe workshop on detection methods for novel foods derived from genetically modified organisms. Food Control, 10, 339-349 https://doi.org/10.1016/S0956-7135(99)00072-9
  14. Meyer, R. (1995): Detection of genetically engineered plants merase chain reaction (PCR) using the FLAVR mato as an example. Z Lebensm. Unters. Forsch., 583-586
  15. Permingeat, H.R., Reggiardo, M.I. and Vallejos, R.H. (2002): on and quantification of transgenes in grains by multiplex and real-time PCR. J. Agric. Food Chem., 50, 4431-4436 https://doi.org/10.1021/jf020081d
  16. Sheehy, R.E., Kramer, M.K and Hiatt, W.R. (1988): Reduction galacturonase activity in tomato fruit by antisense Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 8805-8809
  17. Smith, C.J.S., Watson, C.F., Ray, J., Bird, C.R., Morris, P.C., Wand Frierson, D. (1988): Antisense RNA inhibition of polygalacturonase gene expression in transgenic tomatoes. Nature, 334, 724-726 https://doi.org/10.1038/334724a0