• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제45권3호
• /
• pp.171-182
• /
• 2018

파파야는 열대와 아열대 지역에서 광범위하게 재배되고 있는 주요 작물 중의 하나이다. 파파야 열매는 칼로리가 낮고 비타민 A와 C, 미네랄이 풍부하며, 미숙과에는 단백질 분해 효소인 파파인이 풍부하여 의약품, 화장품, 식품 가공 산업 등에 널리 활용되고 있다. 전세계 파파야 산업에서 가장 중요한 제한 요인 중의 하나가 potyvirus에 속하는 papaya ringspot virus (PRSV)에 의해 야기되는 식물병이다. 1992년에 미국 연구자들에 의해 PRSV의 coat protein (cp) 유전자를 발현하는 최초의 PRSV-저항성 GM 파파야 이벤트($R_0$ '55-1')가 만들어졌으며, 1997년에는 이로부터 유래한 GM 품종('SunUp', 'Rainbow')에 대해 미국 정부가 상업적 재배를 승인하였다. 현재까지 GM 파파야 개발은 해충 저항성, 병 저항성(곰팡이, 바이러스), 수확 후 저장성 증대, 알루미늄과 제초제 저항성 등의 형질에 초점을 맞추어 왔다. 아울러 파파야를 동물단백질(백신 등) 생산을 위한 식물공장으로 활용하기 위한 시도도 이루어졌다. 현재, 미국과 중국을 비롯한 약 17개 국가에서 GM 파파야 개발과 포장 실험 또는 상업적 재배가 이루어지고 있다. GM 파파야의 개발과 더불어 생물안전성 평가 및 GM 판별 기술 개발에 관한 연구도 이루어지고 있다. 생물안전성 평가와 관련하여 주로 인체 위해성과 환경 위해성에 관한 분석이 수행되고 있다. 인체 위해성의 경우, 동물 모델을 대상으로 장기간 식이섭취를 통해 일반 및 유전 독성, 알레르기항원성, 면역 반응, GM 유래 단백질의 안정성에 관한 연구가 수행되었다. 환경 위해성의 경우, GM 재배가 토양 미생물 다양성에 미치는 영향, GM 유래 유전물질의 토양 잔류 및 토양 미생물로의 전이 여부에 관한 연구가 이루어졌다. 우리나라, 유럽 및 일본을 비롯한 많은 나라에서는 상업적 재배를 위한 GM 품종 도입이나, 파파야 가공 식품 제조에 비승인 GM 파파야의 사용을 규제하고 있다. 도입 유전자 특이적 또는 이벤트 특이적인 분자표지를 개발하고, PCR(일반, real-time) 또는 loop-mediated isothermal amplification 방법을 통해 GM 여부를 판별하고 있다. 파파야에 대한 초안 수준의 유전체 정보가 2008년에 해독되었으며, 최근에는 차세대 유전체 분석 기술로 확보된 유전체와 전사체 정보를 활용하여 GM 여부를 판별하는 기술도 확립되었다.

• 원예과학기술지
• /
• 제28권5호
• /
• pp.836-844
• /
• 2010

본 연구는 GM 배추와 non-GM 배추 계통간의 식물체 생장 특성, 지방산의 조성 및 무기 영양 성분을 분석하여 GM 작물의 평가를 위한 기초 자료로 이용하고자 실시하였다. GM 배추(SKCP)와 모본(SC) 계통을 중부지역과 북부지역에서 2008년 가을과 2009년 봄과 가을에 밀식 및 일반 배치시험구로 나누어 40일간 재배하고 수확 후 특성을 조사하여 SKCP 계통과 SC 계통간의 차이점 및 재배 지역간의 차이를 분석하였다. 밀식 배치 시험구에서 재배된 배추 식물체의 최외각 엽의 특성 9개 항목에 대하여 조사한 결과, 두 지역에서 재배된 SKCP 계통과 SC 계통간에 통계적 유의차는 두 항목(잎의 모양과 모용수)을 제외하곤 크게 나타나지 않았다. 식물체의 지상부의 특성 6개 항목과 지하부의 특성 3개 항목을 조사한 결과, 두 지역 모두에서 SKCP 계통과 SC 계통간의 통계적 유의차는 거의 나타나지 않았다. 다만, 중륵의 길이가 두 지역에서 계통간 약간의 유의차를 보였으며, 재배 지역간에도 통계적 유의차가 발생하였다. 중부와 북부지역의 일반 배치 시험구의 경우 최외각 잎의 특성을 조사한 결과, 9개의 조사 항목 중 4개의 조사 항목에서 SKCP 계통과 SC 계통간의 통계적 유의차를 보였다. 특히 잎의 길이에서는 계통간, 재배 지역간 그리고 재배 시기별로 변이가 나타나는 것으로 조사되었다. 또한 식물체의 지상부 특성 9개의 조사 항목 중 5개의 항목에서 통계적 유의차가 발생하였으며, 생체중 무게와 중륵의 길이와 넓이에서는 계통간, 지역간 그리고 시기별로 유의차가 크게 나타났다. 2009년도 가을에 중부와 북부 지역의 일반 배치 시험구에서 재배된 배추 식물체의 잎에 존재하는 주된 지방산은 palmitic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid 및 linolenic acid인 것으로 조사되었다. 5 가지 지방산의 총 함량은 재배 지역 및 식물 계통간에 통계적 유의 차가 없었으나 linolenic acid를 제외한 4가지 지방산은 중부와 북부 지역에서 SKCP 비해 SC 계통이 건중량 1g당 함량이 다소 높은 것으로 조사되었다. 배추 식물체의 잎에 존재하는 무기영양성분의 함량을 조사한 결과, 다량 원소는 질소(N), 인(P), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 나트륨(Na)의 6가지이었고 미량원소는 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn) 및 아연(Zn)의 4가지로 조사되었다. 무기영양 물질의 대사체 분석 데이터를 표준화 작업하여 스코어를 통해 시각화하여 본 결과, GM 및 non-GM 계통간에 특이적 변이에 따른 클러스터 형성은 확인할 수 없었으나, 지역간 차이에 따른 클러스터 형성은 확인할 수 있었다.

• 과학과기술
• /
• 3호통권406호
• /
• pp.50-53
• /
• 2003

러시아 '과학도시'들 구조 조정/ 날개 꺾인 일본과학회의/ 영국대학의 새 수업료제도/ 인도과학에 새로운 지평/ 미 해군 소 함정시대로 전환/ 듀퐁 연구개발전략 대폭 수정/ GM 작물 생산코 크게 늘어/ 미 정부 권장식단 재평가

• 과학과기술
• /
• 9호통권412호
• /
• pp.110-113
• /
• 2003

미 물리학회 NMD 한계점 지적/ 미국하원, NSF 예산 증액하기로/ 지하파괴 미니 원자무기에 회의적/ 英 과학자들, GM작물에 신중한 지지/ 독일 과학자, 연구비 조정에 반대/ 스페인, 과학예산 크게 증액/ 유럽연합, 줄기세포에 이견/ 개도국 위한 인터넷(TEK) 서비스

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제47권2호
• /
• pp.157-163
• /
• 2020

급속한 산업화와 인구증가에 따른 심각한 환경과 식량문제는 인류의 생존을 위협하는 가장 중요한 현안문제로 대두되고 있다. 또한, 인구 증가에 따른 식량부족을 해결하기 위하여 농약과 화학비료의 무분별한 사용으로 인하여 농토는 산성화되어 황폐화가 되고 있고 먹이사슬 및 자연생태계의 파괴는 더 많은 농약의 사용을 필요하고 있다. 과다한 농약 사용으로 경제적인 부담의 가중과 잔류 농약으로 인한 소비자의 건강을 위협하고 있다. 또한, 증가된 화석연료의 사용은 공기중의 이산화탄소를 증가시켜 지구 온도의 상승을 초래하고 있으며, 결과적으로 기상이변, 지구온난화 및 사막화 등의 심각한 환경문제를 초래했다. 특히, 서늘한 기온에서 잘 자라는 배추, 무우, 감자 등의 고령지 농작물의 질적인 저하를 초래하여 피해가 증가하고 있지만, 최근들어 감자와 같은 알카리성 건강식품의 붐으로 수요가 증가되고 있다. 본 연구에서 환경스트레스에 관여하는 대두의 특이적인 칼모듈린, GmCaM-4 유전자를 감자에 과발현 시켜서 PR 유전자들의 발현이 지속적으로 유지되어 식물방어 기작이 활성화 되었음을 확인하였다. 또한, 그 형질전환 식물체는 초민감성 세포사멸 현상을 보였고, 무름병을 일으키는 병원균인 Erwinia carotovora subsp. Carotovora (Ecc)를 이용하여 GmCaM-4가 과발현된 감자에서 병 저항성이 증가하는 것을 확인 하였다. 최종적으로 지금까지 많이 연구되고 보고된 유전자원인 대두의 GmCaM-4 유전자를 활용하여 주요 식량자원인 감자에서 과발현 형질전환 식물체를 확보하여 다양한 병 저항성 증가를 통한 작물 생산성 향상에 매우 우수한 기술로 기대되는 바이다.

• 한국작물학회지
• /
• 제66권4호
• /
• pp.365-374
• /
• 2021

이소플라본 함량이 높으며 장류콩인 대풍2호와 이소플라본 함량이 낮으며 나물콩인 풍산나물콩을 재료로 하여 콩 발아기간 동안 이소플라본 생합성 관련 유전자 6종(CHS6, HID, IF7GT, IF7MaT, GmIMaT1 및 GmIMaT3)의 발현량을 qRT-PCR로 분석하였다. 1. 공시재료 모두 발아기간 경과에 따라 이소플라본 함량이 높아졌으며, 총 이소플라본 함량 중 malonyl-glucosides 함량이 80% 이상을 차지하여 제일 높았으며 acetyl-glucosides는 거의 분석되지 않았다. 한편, 자엽과 배축에서 이소플라본 축적 정도가 각각 다르게 나타났으며 개별 이소플라본 함량에서도 차이가 있었다. 2. 이소플라본 생합성 관련 유전자들은 콩 발아시기 경과에 따라 발현량이 높아져 이소플라본 축적 정도와 상관이 있는 것으로 판단되나 유전자들의 발현량이 시기별로 각각 달라 개별 이소플라본 함량과 유전자간 뚜렷한 상관은 찾을 수 없었다. 3. HID 유전자는 대풍2호와 풍산나물콩 모두 발아 3일차를 제외하고는 발아시간 경과에 따라 유전자의 발현량이 높아졌으나 다른 유전자들의 상대적 발현량은 품종 간 차이가 있었으며, 또한 발아시간 경과에 따른 유전자의 발현 양상은 유전자별로 각각 달랐다. 4. 발아시간 별로 유전자들의 상대적 발현량을 비교한 결과 품종 간 차이가 있었으며 자엽과 배축에서도 상대적 발현량이 다르게 나타났다. 자엽에서는 GmIMaT1을 제외한 다른 유전자들의 발현량이 대풍2호와 풍산나물콩에서 비슷하게 나타난 반면, 배축에서는 HID 발현량이 2품종 모두 높게 나타났으나 다른 유전자들은 유전자 발현량에 일정한 경향이 없었다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제36권4호
• /
• pp.301-308
• /
• 2009

Higher agricultural commodity prices are a particular concern for food importing countries like Korea that has a very low self-sufficiency ratio. Korean people eat approximately 4.5 million metric tons of rice each year, which is met without a problem by domestic production. The domestic production of corn and soybean which are important raw materials for commercial food processing and livestock feed is only minimal. Demands of corn and soybean in Korea are approximately 7.2 million and 1.3 million metric tons per year, respectively. Since Korean consumers are reluctant to accept biotech (GM) foods, Korean food processors are fighting an up-hill battle in purchasing non-biotech (non- GM) crops which are becoming scarce.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제48권4호
• /
• pp.335-338
• /
• 2005

국내에서 개발된 GM 쌀인 밀양 204호, 익산 483호의 정성 PCR 분석법의 개발을 위해 쌀의 내재 유전자로써 SAMDC1(S-adenosylmethionine decarboxylase)에 특이적인 primer (OsSAMDC1-5'/3')쌍을 제작하여 쌀을 포함한 20개 작물에 대해 PCR을 수행하여 쌀에 특이적으로 증폭되는 것을 확인하였다. 또한, 밀양 204호에 삽입된 GUS 유전자와 NOS terminator 연결 부위를 증폭시켜 172 bp의 PCR 산물을 얻을 수 있는 primer(Os204-5'/OsNOS-3')와 익산 483호에 삽입된 bar 유전자와 NOS terminator 연결 부위를 증폭시켜 161 bp의 PCR 산물을 얻을 수 있는 primer(Os483-5'/OsNOS-3')을 이용하여 국내 개발된 GM 쌀인 밀양 204호, 익산 483호의 PCR 정성 분석법을 확립하였다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.346-351
• /
• 2006

시설 유기농 토마토 생산을 위한 녹비 토양환원 효과를 조사하기 위하여 여름 휴한기 동안 페레니얼라이그라스, 수단그라스, 콩 등 3종의 녹비를 재배한 후 토양에 환원 하였다. 녹비 토양환원 후, 후작물로서 토마토를 재배하였으며, 녹비토양환원에 따른 토마토 생육 및 수량, 양분이용율, 양분수지량을 조사하였다. 녹비 토양환원 후 토마토의 생육 및 생산성은 콩과 같은 두과작물을 녹비로 활용 시 현저히 증가하였다. 반면에 페레니얼라이그라스는 여름철 고온에 따른 하고 현상으로 생육이 부진하였고, 수단그라스는 녹비 수확량은 많았으나 높은 C/N율로 인해 토마토의 수량을 감소시켰다. 콩을 녹비로 토양환원 시 후작물 토마토의 수량은 화학비료를 처리한 관행과 비교할 때 현저한 차이가 없었고, 토양 내 질소 수지량은 양의 값을 보였다. 결과적으로 수단그라스 녹비는 후작물 토마토의 생산성을 크게 감소시킨 반면, 콩 녹비는 관행수준의 토마토 수량을 얻을 수 있을 뿐 아니라 토마토 재배에 필요한 양분수지를 충족시킬 수 있어 수단그라스에 비해 우수한 녹비로 판단된다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제49권3호
• /
• pp.192-195
• /
• 2006

국내에서 개발된 비타민 E 강화 유전자변형 들깨의 정성 PCR 분석법의 개발을 위해 들깨의 내재 유전자로써 KAS-I (Beta-ketoacyl-ACP synthase I)를 선별하였고, 이러한 내재유전자를 특이적으로 증폭시킬 수 있는Primer(Pfru3-F/R)쌍을 이용한 PCR에서 95 bp의 PCR증폭 산물을 얻었으며, 들깨를 포함한 16개 작물에 대해 PCR을 수행한 결과에서 들깨만이 특이적으로 증폭되는 것을 확인하였다. 또한, 비타민 E 강화 유전자변형 들깨에 삽입된 TMT(${\gamma}$-tocopherol methyltransferase) 유전자와 OCS(Octopine synthase) terminator 연결 부위를 증폭시켜 148 bp의 PCR 산물을 얻을 수 있는 primer(TMTO-F/R)를 제작하였으며, 이러한 두 쌍의 primer를 이용하여 국내 개발된 비타민 E 강화 유전자변형 들깨의 PCR 정성 분석법을 확립하였다.