GM벼에서 non-GM벼로 유전자 이동에 대한 개화기 차이의 영향 분석

Influence of heading date difference on gene flow from GM to non-GM rices

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 GM벼의 개화기 차이에 의한 유전자 이동성 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 벼의 개화기 차이에 따른 비타민A 강화벼(PAC)로부터 모품종인 낙동벼와 중만생종인 일미벼, 조생종인 운광벼, 중생종인 대보벼, 통일형인 세계진미벼로의 화분매개에 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.

Genetically modified (GM) crops have been increased continuously over the world and concerns about the potential risks of GM crops have also been increasing. Even though GM crops have not been cultivated commercially in Korea, it should be necessary to develop the safety assesment technology for GM crops. In this study, we investigated the influence of heading date difference on gene flow from GM to non-GM rice. In the experimental plot design, The PAC GM rice was placed in the center as a pollen donor and non-GM rice were placed in eight directions as pollen receivers. Five pollen receiver rice cultivars were Unkawng, Daebo, Saegyejinmi, Nakdong-byeo, and Ilmi which had different flowering times. A total of 266,436, 300,237, 305,223, 273,373, and 290,759 seeds were collected from Unkawng, Daebo, Saegyejinmi, Nakdong, and Ilmi, respectively, which were planted around PAC GM rice. The GM${\times}$non-GM hybrids were detected by repeated spraying of herbicide and PAT immunostrip assay. Finally, the hybrids were confirmed by PCR analysis using PAC gene specific primer. The hybrids were found in Nakdong-byeo which had the same heading date with PAC GM rice. The hybridization rate was 0.0007% at Nakdong-byeo plot. All of GM${\times}$non-GM hybrids were located within 2 m distance from the PAC GM rice zone. The physiological elements including rice heading date were found to be important factors to determine GM?rice out crossing rate with GM rice. Consideration should be taken into for many factors like the physiological elements of field heading date of rice cultivars to set up the safety management guideline for prevention of GM rice gene flow.