Kyong-Hee Nam;Sung Min Han;Seong-Jun Chun;Jun-Woo Lee;Jihoon Kim
Journal of Ecology and Environment
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제48권3호
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pp.277-284
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2024
Background: Newly introduced transgenic plants can outcompete native species in natural ecosystems, threatening the biodiversity of a country. This study ascertained the weediness potential of plants according to the seed amount under the assumption that transgenic seeds were unintentionally spilled. Using sunflowers as the study system, 0, 50, 100, and 150 seeds were sown in 1 m × 1 m and 2 m × 2 m plots, and seed germination, survival, flowering, and competition between the surviving and wild plants were investigated. Results: There was no significant difference in the germination rate of sunflowers depending on the cultivar, but differences were observed depending on the sowing density and plot size. As the number of seeds sown increased, the flowering and seed maturation of sprouted plants occurred earlier; the plant height and flower length of the surviving plants decreased. In addition, as the number of seeds increased, not only did the early importance of sunflowers increase, but the period of dominance over weeds also improved. Conclusions: These results suggest that the weediness potential of sunflowers varies with the number of seeds at the time of release, which may affect germination and growth, and compete with weeds in transgenic plants.
An understanding of safety problems pursuant to environmental release of GM (Genetically Modified) crops is considered important. Among the recognized safety problems, the possibilities of weediness and ecosystem invasion are constantly being validated. We herein compared the growth characteristics and germination rate of soybeans formed by hybridization with vitamin A-enhanced soybeans carrying an introduced gene that increases β-carotene content. We also examined overwintering, survival, and weed competitiveness to evaluate hybrid ecological impact on long-term unmanaged cultivatable land. These studies revealed that the hybrid soybeans exhibited intermediate growth characteristics and germination rate compared with the vitamin A-enhanced soybeans and wild soybeans, or exhibited traits similar to those of the maternal strain. Overwintering experiments were conducted by planting seeds at depths of 0, 5, 10, and 20 cm and recovering them after three or five months. After five months, all seeds at depths more than 5 cm lost viability. Among seeds recovered after three months, only wild soybeans retained viability at depths of more than 5 cm. Survival and weed competitiveness were assessed by sowing each type of seed and performing no irrigation, or pest or weed control. Quantitative assessment of numbers of individual soybean plants that appeared in the experimental plot revealed that all plants germinated after sowing, but only wild type plants survived overwintering. These studies suggest that both GM soybeans and hybrid soybeans cannot survive in uncultivated land even if they are released into the environment, which indicates less possibility of ecosystem invasion and weediness.
본 연구에서는 형질전환 계통인 '비타민 A 강화벼'와 모본인 '낙동' 외 3품종을 이용하여 '비타민 A 강화 벼'의 환경에서 생육특성과 잡초화 가능성의 연관관계를 분석하였다. 자연상태의 잡초화 가능성에서 생육특성의 환경안정성의 특성 중 등숙율, 탈립성, 발아율과 생육상태의 불량환경 적응성의 특성 중 저온 발아율, 월동 후 출아율, 수발아, 라투닝 후의 식물재생율 상관관계를 검정하였다. '비타민 A 강화 벼'와 모본인 '낙동'에서 저온발아율, 월동처리후의 생존율, 수발아, 라투닝 후의 재생율, 임성율에서는 유의하지 않았다. '비타민 A 강화 벼'의 발아율은 모본인 '낙동'과 비슷한 수준이었으나, 평균 발아세는 저온발아율에서 차이가 났으며, 탈립성, 변온에서 발아율은 모본인 낙동과 4품종외 유의한 상관관계를 보였다. 형질전환 작물인 '비타민 A 강화 벼'와 모본인 '낙동' 외 3품종의 불량환경에 대한 저항성과 잡초화 가능성의 연관관계는 형질전환 작물이 상업화되기 전에 기반될 과학적인 기초자료로 적용될 수 있다.
본 시험은 몇몇 사료용 피들의 생육특성과 논에서 잡초화 방지를 위하여 국내 논에서 사용량이 많은 제초제들에 대한 반응을 조사하기 위하여 실시되었다. 겨울철 유리 온실 내의 대형 콘크리트 폿트에서 사료 가능성이 높은 피 8계통들의 생육을 조사한 결과 IT170609, IT196421 그리고 EV2012 계통들이 건물중 생산성이 상대적으로 높았다. 출수기에 따른 품종적 특성은 IT170609 계통은 중만생종, IT196421 및 EV2012 계통들은 만생종으로 나타났다. 선발된 사료용 피 3계통에 대한 발아율은 재래종인 강피 보다 높았고, 20 및 $25^{\circ}C$에서 뚜렷하였다. 논에서 사료용 피들의 잡초화 방지를 위한 제초제 시험에서 토양처리제인 imazosulfuron+benzobicyclone+penoxsulam 액상수화제는 사료용 피 3계통에 대하여 90% 이상의 효과를 보였다. 경엽처리 제초제들인 cyhalofop-butyl 유제, penoxsulam 액상수화제, metamifop 유제는 사료용 피 6~7엽기까지 매우 높은 효과를 보였다.
제초제 내성 형질전환 벼와 모본(동진벼) 및 잡초성 벼 두 계통(화성앵미 1과 광양앵미 12)의 표현형질을 비교하였다. 형질전환 벼와 모본의 질적형질은 모두 유사하였지만, 까락의 유무, 지엽 자세 및 종실 색은 형질전환 벼와 잡초성 벼 사이에 큰 차이가 있었다. 양적형질 중에서 초장, 분얼 수 및 지상부 건물중은 형질전환 벼나 모본에 비해 잡초성 벼에서 유의하게 우세했다. 형질전환 벼 및 모본의 주당 종실중과 천립중은 잡초성 벼에 비해 유의하게 무거웠다. 형질전환 벼는 모본 및 잡초성 벼에 비해 탈립이 용이하지 않았으며, 형질전환 벼의 배유 아밀로스 및 단백질 함량은 잡초성 벼와 유의한 차이가 있었다. 이와같은 형질전환 벼와 잡초성 벼 표현형질의 비교 연구는 형질전환 벼의 잡초화 가능성 예측에 활용될 수 있을 것이다.
수확량을 늘리기 위해 만들어진 유전자변형 옥수수의 수입증가로 인해 환경 방출에 대한 우려가 있다. 실제로 국내에서 수입된 사료용 LMO작물이 유출되어 자생 군락지를 형성한 사례가 발견되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 유통되고 있는 옥수수사료 및 종자를 이용하여 비의도적 환경유출 및 자생개체의 발생가능성에 대해 분석하였다. 옥수수를 파쇄하여 만든 옥수수 사료의 자생개체 발생가능성 평가에서 옥수수의 발생률은 0.01%로, 옥수수 종자의 발아율에 비해 극도로 낮은 수치가 나타났다. 옥수수의 휴면율 조사에서는 매달 채집한 모든 옥수수 종자가 죽은 종자로 나타났다. 연농1호와 광평옥을 이용한 온도 별 발아율 검정에서는 20℃와 30℃에서 높은 발아율이 나타났으며 10℃와 40℃에서는 상대적으로 낮은 발아율이 나타났다. 또한 모든 발아율검정에서 연농1호가 광평옥에 비해 높은 발아율이 나타났다. 옥수수 3품종의 농업형질 조사를 통해 국내 재배용 옥수수와 해외 재배용 옥수수의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 LMO 유출에 대한 자생개체의 발생 억제 기술 및 환경 위해성 평가의 잡초화 가능성 평가의 기초자료가 될 수 있다.
한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.136-136
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2017
In agriculture, the rice is the one of important things. Many farmers and scientists have long tried to increase the yield of rice. So many technologies have been developed these days. One type of technology has given rise to a host of concerns and questions, namely Genetically Modified Organisms (GMOs). The increasing cultivation of GM crops has raised a wide range of concerns with respect to food safety, environmental effects and socio-economic issues and now commercially planted on about 100 million hectares in some 22 developed and developing countries. The scientific evidence concerning the environmental and health impacts of GMOs is still emerging, but so far there is no conclusive information on the definitive negative impacts of GMOs on health or the environment. Nevertheless, public perceptions about GMOs in food and agriculture are divided with a tendency toward avoiding GM food and products in many developed and developing countries. Also Korea is one of that country and is not allow the GMOs now. So I studied whether these GMOs are actually dangerous for environment and whether there are differences in cultivar characteristics such as germination test with TTC tetrazolium, germination test in frozen soil and gene-flow test with glufosinate and strip-bar test. With these experiments, we evaluated the agricultural safety of GM rice and to identify and assess environmental risks.
Background: The introduction of new living modified (LM) crops may pose a latent threat to the biodiversity of each country. Here, we used sunflowers (Helianthus annuus L.) as a study system to investigate the potential for invasiveness of LM crops under different environmental conditions when released into a natural ecosystem in South Korea. We examined the seed germination, survival, and flowering of sunflowers under competition with wild plants at different sowing dates (March-December) and plot sizes (1 m × 1 m and 2 m × 2 m). Results: The germination rate showed a significant difference according to the sowing date. In addition, several sunflowers survived in plots with a high germination rate, which also led to a higher flowering rate. We found that the smaller the plot, the smaller the area available for inter-species competition, and the higher the number of surviving sunflower plants. The relative dominance and importance value of the species varied significantly between the sowing dates; in particular, sunflowers sown in March could compete with wild plants for longer than those sown on other sowing dates. Conclusions: These observations indicate that the potential for invasiveness of sunflowers differs depending on the environmental conditions and seed density at the time of release.
Ko, Eun Mi;Kim, Do Young;Kim, Hye Jin;Chung, Young Soo;Kim, Chang-Gi
농업과학연구
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제43권4호
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pp.560-566
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2016
Imports of genetically modified (GM) soybeans (Glycine max) for food or feed consumption in Korea have been increasing. Although the cultivation of GM soybeans has not yet been allowed in Korea, the number of field tests for GM soybeans has also been rising. This study was conducted to investigate whether herbicide tolerant GM soybean can survive and persist in uncultivated environments when they escape from transportation routes or from isolated fields. Seeds of GM and non-GM soybeans and wild soybeans (Glycine soja) were buried in 2 and 15 cm soil depths and their viability was examined after 1, 2, 6, and 10 months. GM and non-GM soybean seeds completely lost their viability within six months of burial, whereas seeds of wild soybean maintained their viability during the study period. Seeds of soybean and wild soybeans that were sown on the soil surface germinated and grew to vegetative cotyledon stage. Seedlings of GM and non-GM soybean did not compete well with weeds, including Cerastium glomeratum, Alopecurus aequalis var. amurensis, Capsella bursa-pastoris, Conyza canadensis, Stellaria aquatica, and Erigeron annuus. Also, GM soybean did not survive through winter. However, wild soybeans competed well with the weeds and became dominant in August. Herbicide tolerant GM soybean is unlikely to persist under uncultivated environments and to become weeds.
Transgenic zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) expressing the bar gene inserted in the plant genome has been generated previously through Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. The GM zoysiagrass (event: JG21) permits efficient management of weed control of widely cultivated zoysiagrass fields, reducing the frequency and cost of using various herbicides for weed control. Now we have carried out the environmental risk assessment of JG21 prior to applying to the governmental regulatory agency for the commercial release of the GM turf grass outside of test plots. The morphological phenotypes, molecular analysis, weediness and gene flow from each test plot of JG21 and wild-type zoysiagrasses have been evaluated by selectively analyzing environmental effects. There were no marked differences in morphological phenotypes between JG21 and wild-type grasses. The JG21 retained its stable integration in the host plant in T1 generation, exhibiting a 3:1 segregation ratio according to the Mendelian genetics. We confirmed the copy number (1) of JG21 by using Southern blot analysis, as the transgenic plants were tolerant to ammonium glufosinate throughout the culture period. From cross-fertilization and gene flow studies, we found a 9% cross-pollination rate at the center of JG21 field and 0% at distances over 3 m from the field. The JG21 and wild-type zoysiagrass plants are not considered "weed" because zoysiagrasses generally are not dominant and do not spread into weedy areas easily. We assessed the horizontal gene transfer (HGT) of the transgene DNA to soil microorganisms from JG21 and wild-type plants. The bar gene was not detected from the total genomic DNA extracted from each rhizosphere soil of GM and non-GM Zoysia grass fields. Through the monitoring of JG21 transgene's unintentional release into the environment, we found no evidence for either pollen mediated gene flow of zoysiagrass or seed dispersal from the test field within a 3 km radius of the natural habitat.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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