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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.27 No.4 pp.497-504
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2015.27.4.497

Risk Assessment and Evaluation of Drought-tolerant Transgenic Rice : Responses of Misgurnus anguillicaudatus and Cyprinus carpio Fed on Drought-tolerant Transgenic Rice Variety

Sung-Dug Oh
Jin-seo Kim School of Applied Biosciences Kyungpook National University Daegu 41566 Korea
Dae-Yong Lee Korea Testing & Research Institute Hwasun 58141 Korea
Tae-Hun Ryu
Sang-Jae Suh† School of Applied Biosciences Kyungpook National University Daegu 41566 Korea
Corresponding author (Phone) +82-53-950-7767 (sjsuh@knu.ac.kr)
February 25, 2015 July 29, 2015 October 12, 2015

Abstract

The drought-tolerant transgenic rice (Agb0103) was developed by using a pepper Methionine sulfoxide reductases (CaMsrB2) under the control of rice Rab21 promoter with a selection marker, bar gene. Commercialization of genetically modified (GM) crops will be required the evaluation of risk associated with the release of GM crops. With the latent matters of GM crops safeties, the investigation of non-target organisms is necessary for the environmental risk research of GM crops. This study was carried out to the evaluation of acute toxicity on loach (M. anguillicaudatus) and carp (C. carpio) for nontarget organism assessment. For biosafety assay, the Agb0103 was assessed for the effects on viability of loach and carp. The bar gene expression of Agb0103 was verified by the western blot and southern blot analysis. Acute toxicity test showed that no critical differences in abnormal response and cumulative immobility of loach and carp fed on between Agb0103 and Ilmibyeo. The LC50 values were not significantly different between Agb0103 and Ilmibyeo within 48hr and 96hr. These results suggested that there was no significant difference in acute toxicity for aquatic organisms (loach and carp) between Agb0103 and Ilmibyeo.


가뭄저항성(Agb0103)벼의 환경위해성 평가: 가뭄저항성(Agb0103)벼가 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus)및 잉어(Cyprinus carpio)에 미치는 영향

오 성덕
김 진서 경북대학교 응용생명과학부
이 대용 한국화학융합시험연구원
류 태훈
서 상재† 경북대학교 응용생명과학부

초록


    Rural Development Administration
    PJ011134012015

    생명공학(Genetically Modified, GM) 작물은 미래의 식량 문제를 해결할 수 있는 대안으로 떠오르고 있으며, 적은 노동 력과 생산비용으로 수확량을 높일 수 있어 상업적으로 이용되 기 시작한 이래 지난 20년간 급속한 증가세를 보이고 있다. GM작물 재배면적은 2014년 기준으로 1억 8,150만 헥타르로 상업적인 재배가 시작된 1996년보다 무려 106배 이상 증가하 였고, 28개국에서 1,800만 명의 농민들이 재배하고 있다고 보 고하고 있다(James, 2014). 우리나라도 식용 또는 사료 생산을 위 해 옥수수, 면실, 대두 등 많은 양의 GM곡물이 수입되고 있으 나, GM작물의 안전성에 관련된 우려는 꾸준히 제기되고 있다.

    2014년까지 국내에서 상업적 목적으로 재배 승인된 GM작물 은 없으나, 대학, 국공립연구소 및 기업에서 잔디, 고추, 벼, 화 훼 등의 많은 유용 GM작물들이 개발되고 있으며, 기능이 입 증된 제초제저항성 웅성불임 잔디, 바이러스 내병성 고추, 라 스베라트롤 생합성벼 등이 안전성 평가를 통해 실용화 단계에 도달해 있다.

    GM작물 실용화를 위해서 다양한 안전성 평가가 필수적으로 요구되고 있으며, 농경지에 재배되기 전에 환경에 미치는 잠재 적 위해성, 즉 GM작물에 도입된 유전자들에 의한 비표적 생 물체의 영향과 잡초화 가능성, 농업환경 생태계 교란 등에 대 한 환경위해성 영양 성분 분석과 알레르기 및 독성 평가 등의 식품안전성 평가가 이루어져야 한다(Oh et al., 2014a; Lee et al., 2015).

    1988년에 최초 형질전환체 벼가 Toriyama 등에 의해서 개 발된 이후, 중국, 미국, 일본, 인도 등에서 활발하게 GM벼 개 발과 실용화를 위한 안전성 평가가 이루어지고 있다(Toriyama et al., 1988; Li et al., 2014). 국내에서도 제초제저항성, 영 양성분 강화, 해충저항성, 가뭄저항성 등의 기능을 지닌 GM 벼가 개발되고 있으며, 또한 실용화를 위한 안전성 평가가 심 도 있게 이루어지고 있다(Jung et al., 2004; Kim et al., 2013; Kim et al., 2014; Woo et al., 2015).

    GM작물의 안전성 평가 중에서 비표적 생물체 영향 평가는 국내 개발된 GM벼들인 해충저항성 Bt벼, 비타민 A 강화벼, 라스베라트롤 생합성 GM벼 등에 대해서 보고되고 있으며, 특 히 벼는 담수조건에 생육하므로 수서생물상인 물벼룩(Daphnia magna), 잉어(Cyprinus carpio), 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus) 등에 대한 평가가 수행되고 있다(Oh et al., 2012; Moon et al., 2013; Oh et al., 2014b).

    가뭄저항성(Agb0103)벼는 일미벼에 스트레스 유도성 프로 모터(Rab21)에 의해 발현되는 고추에서 클로닝한 CaMsrB2 유전자를 도입하여 개발되었으며, 유묘기와 성숙기에 가뭄에 대한 저항성을 보였다. 고추 유래 CaMsrB2 유전자는 메티오 닌 잔기의 산화를 환원상태로 전환하여 식물에서 생물 및 비 생물적 스트레스에 대한 저항성을 갖게 한다. 가뭄저항성 (Agb0103)벼의 기능은 벼의 엽록체 내에서 건조 등의 환경 변 화에 따른 산화스트레스 조건에서 메티오닌의 산화를 억제하 고 엽록체, 퍼옥시좀, 그리고 미토콘드리아에서 생산되는 활성 화산소 (ROS) 소거하는 기전을 통해 엽록체의 손상을 방지함 으로서 내한발 기능을 나타낸다(Oh et al., 2010; Kim et al., 2014).

    본 시험에서는 가뭄저항성 유전자인 CaMsrB2가 도입된 가 뭄저항성(Agb0103)벼에서 선발마커로 사용된 제초제 저항성 유전자인 bar의 식물체내의 유전자 도입과 단백질 발현을 확 인한 후, 모품종인 일미벼를 대조구로 이용하여 환경위해성 평 가 항목 중 수생 생물종으로 논경지의 지표 생물종인 미꾸리 (Misgurnus anguillicaudatus)와 국내 수계에 자생하는 생물종 인 잉어 (Cyprinus carpio)에 미치는 영향을 조사하였다. 따라 서 가뭄저항성벼(Agb0103)에서 비표적생물에 대한 영향성을 평가하여, GM작물을 상업화 및 생산자와 소비자에게 신뢰성 있는 안정성 검정체계로 GM작물의 조기 실용화 실현에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 본 시험을 수행하였다.

    재료 및 방법

    시료 제조

    가뭄저항성(Agb0103)벼(T7)와 비형질전환 모품종인 일미벼 를 GMO 경북대학교 농업생명과학대학 군위 GMO 실습격리 포장에서 재배하고 출수기에 수확한 잎과 줄기부위를 동결건 조(일신랩 FD8518, 한국)한 후 분쇄기(한일전기, HMF-3100S, 한국)를 이용하여 분말화하였다. 분말화된 시료는 표준망체 (600 μm, 청계산업, 한국)로 처리한 후, 어류의 사육 용수에 현 탁하여 잉어와 미꾸리의 급성독성 평가용 시료로 사용하였다.

    Genomic DNA 추출 및 southern blot 분석

    가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼의 잎을 각 1 g씩을 취하 고, 막자사발에서 액화질소를 이용하여 분말화한 후, genomic DNA는 DNeasy Plant kit (Qiagen, CA, USA)을 이용하여 추출하였다. 추출된 genomic DNA는 NanoDrop Spectrophotometer (ND-1000, NanoDrop Technologies, Inc, Wilmington, USA)를 이용하여 260/280 nm 값이 1.8 ~ 2.0 사이인 genomic DNA 시료만을 Southern blot 실험에 이용하였다. 가뭄저항성 (Agb0103)벼의 도입유전자 특성을 확인하기 위하여 Southern blot으로 분석하였으며, 각 genomic DNA의 10 μg를 제한 효 소 PmeI/BamHI으로 처리한 후, 1% 한천겔 상에서 전기영동 한 다음 denaturation하였다. 겔의 변성된 genomic DNA를 nylon membrane (Hybond-N+, Amersham, Uppsala, Sweden) 에 전이시키고, 전이된 nylon membrane의 DNA을 UVcrosslink (1200 × μJ/cm2)를 이용하여 고정하였다. 이후 nylon membrane을 hybridization buffer (0.5M Na2PO4 pH 7.2, 1mM EDTA, 7% SDS, 1% BSA, 10mg/mL salmon sperm testicle DNA)로 1시간 동안 전처리하였다. 혼성화 방법으로는 Random primer DNA labeling kit (Takara Bio Inc., Shiga, Japan)를 사용하였으며, 방사선 표지자로 α-32P를 이용하여 표 지하였고, 65°C에서 16 ~ 18시간동안 혼성화하였다. 표지자는 specific primer를 이용하여 bar (Phosphinothricin acetyltransferase) 유전자를 PCR로 증폭한 후 elution하여 사용하였다. 혼성화가 끝난 nylon membrane은 세척 용액 (1차 세척액, 2X SSC, 0.1% SDS; 2차 세척액, 1X SSC, 0.1% SDS; 3 차 세척액, 0.2X SSC, 0.1% SDS)으로 처리한 후 이미지 분 석기 (BAS-2000; Fuji Photo film, Tokyo, Japan)을 이용하 여 분석하였다.

    가뭄저항성벼의 발현 단백질 검정

    가뭄저항성(Agb0103)벼에 CaMsrB2 유전자와 함께 도입된 제초제 저항성 bar (Phosphinothricin acetyltransferase) 유전 자의 단백질 발현량을 검정하기 위하여 western blot을 수행하 였다. 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼 식물체 시료를 각 1 g 씩을 취하고, 막자사발에서 액체질소와 함께 분말화하여 단백 질 용출용액(0.5 M Tris-HCl, 0.1 M KCl, 0.7 M sucrose, 10 mM EDTA, protease inhibitor cocktail)을 처리한 후, 원 심분리(4°C, 15,000 rpm, 20분)하여 단백질을 분리, 추출하였 고, 소혈정 알부민(BSA)을 표준 물질 이용하여 protein assay reagent (Bio-Rad, Hercules, CA)를 이용하여 단백질을 정량하 였다. 추출한 단백질을 10% SDS-PAGE 겔에서 전기영동 후, polyvinylidene difluoride membrane (Bio-Rad, Hercules, CA) 에 전이하였다. 전이된 membrane을 blocking 용액(5% nonfat skim milk, 0.02% sodium azide, TBST 용액)으로 실온 에서 2시간 동안 블로킹한 후, bar antibody (1차 항체, 1 : 1000)로 4°C에서 12시간동안 처리하였고, anti-rabbit IgGHRP antibody (2차 항체, 1:2000)로 4°C에서 12시간동안 처 리하였다. 각 항체를 처리한 후, TBST 용액으로 10분간 4번 씩 세척하였으며, 면역반응된 단백질은 ECL detection reagent (GE Healthcare, Piscataway, NJ)을 이용하여 검출하였다.

    공시 어류 배양 조건

    독성분석용 비표적 생물체인 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus) 와 잉어(Cyprinus carpio)는 구입하여 배양하였다. 미 꾸리는 1,000 L 용량의 장방형 수조에서 수온 21 ~ 25°C, 암조 건 8시간, 광조건 16시간의 조건으로 배양하였으며, 먹이로는 미꾸리 전용 탑밀(제일사료, 한국)을 오전에 1회, 매일 공급하 였다. 잉어는 1,000 L 용량의 장방형 수조에서 광조건은 광처 리 16시간, 암처리 8시간 및 수온 20 ~ 24°C 조건으로 배양하 였으며, 먹이로는 잉어용 고형사료(세화사료, 한국)를 오전에 1회 매일 공급하였다. 잉어와 미꾸리 사육실의 온도와 배양수 조의 수온은 자동온도측정기에 의하여 매 30분마다 측정하였 고, 시험에 영향을 있을 정도의 수온과 온도의 변화가 없음을 확인하였다. 잉어와 미꾸리의 배양에 사용된 시험 용수로는 전 처리필터(1.0 μm)와 세균제거 필터(0.2 μm)로 여과된 지하수를 이용하였고, 시험 용수로 시용하기 전에 24시간 이상 폭기된 후 이용하였다. 시험 용수 수질의 측정은 음용수의 수질 분석 기준에 따라 분석하였으며, 수질 분석 결과 시험에 영향을 주 는 요인은 없었다.

    잉어와 미꾸리에 대한 시료 처리 조건

    가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼의 전처리된 시료를 0, 10, 100 및 1,000 mg/L의 농도로 미꾸리와 잉어의 시험용수에 현 탁하였고, 시험 용액 처리후 24, 48, 72 및 96시간 마다 시험 어종인 미꾸리와 잉어에 미치는 영향들을 측정하였다. 가뭄저 항성(Agb0103)벼와 일미벼의 농도별 시험 결과를 분석한 후, 잉어와 미꾸리의 영향 평가 한계농도로 1,000 mg/L을 설정하 고, 한계 시험(limit test)을 실시하였다. 시험용액의 제조는 시 험물질 10 g을 정확히 측량하여 12.5 L의 수조에 넣고 시험용 액이 10 L가 되도록 시험용수를 추가한 후 완전히 현탁될 때 까지 교반시킨 후에 시험용액으로 사용하였다. 무처리구인 음 성대조구는 시험용수인 지하수를 사용하였으며, 양성대조구는 Pentachlorophenol sodium salt (Fluka Chemical, Switzerland) 를 양성대조물질로 하여 잉어 처리시에는 0.06, 0.08, 0.12, 0.16 및 0.23 mg/L, 미꾸리에서는 0.10, 0.16, 0.26, 0.41 및 0.66 mg/L의 설정농도(nominal concentration)로 적용하였다. 미꾸리의 노출실험에서는 원통형 유리수조(용량 23.5 L, 38 cm H×28 cmφ)에 시험용액을 20 L을 처리하여 수행하였으며, 처 리군별로 10마리씩을 처리하였다. 잉어의 노출실험은 원통형 유리수조(용량 12.5 L, 28 cm H × 24 cm φ)에 시험용액을 10 L 을 처리하여 수행하였으며, 처리군별로 10마리씩을 처리하였 으며, 시험개시 24시간 전부터 시험 종료 시까지 잉어와 미꾸 리의 먹이 공급을 중단하였다. 또한, 시험 기간 동안 매 24시 간 간격으로 약 1시간 동안 각 처리수조에 산소를 충분히 공 급하여 주었다.

    급성 독성 분석 항목

    시험어종인 잉어와 미꾸리의 치사수 및 일반증상 관찰은 모 든 시험 수조에서 시험개시 12, 24, 48, 72 및 96시간 경과 후에 일반중독증상, 치사유무 및 특이증상를 관찰하였으며, 농 촌진흥청 고시 제 2013-21호 (2013-06-28) ‘농약 및 원제의 등록기준’ 환경생물 독성 시험기준과 방법 13-1-1 담수어류급 성독성시험에 따라 수행하였다.

    시험기간 중 모든 수조에 대하여 수온, pH (Orion 3 star, Thermo Scientific Co., Ltd. USA), DO (810A + DO meter, Orion research Incorporated)를 1일 1회씩 측정하였다. LC50 산출 및 무영향농도(NOEC)는 시험용액을 유지하는 지수식으 로 설정하여 분석하였으며, 처리 48 및 96시간 경과 후 치사 개체가 없었으므로 반수치사농도(LC50)는 산출하지 않았다. 무 영향농도(NOEC)는 중독 증상이 없으며, 치사어가 발생하지 않는 최고 시험 농도로 기재하였다.

    결과 및 고찰

    가뭄저항성(Agb0103)벼의 분자생물학적 분석

    가뭄저항성(Agb0103)벼는 도입된 CaMsrB2 유전자가 건조 등의 환경 스트레스에 의한 엽록체내에서 산화 스트레스 상황 에서 메티오닌의 산화를 억제하고 미토콘드리아, 퍼옥시좀 및 엽록체에서 생산되는 활성산소(ROS) 제거기작을 통해 엽록체 의 피해를 방지함으로서 벼의 유묘기와 성숙기에 강한 건조저 항성을 나타낸다(Oh et al., 2014b; Kim et al. 2014).

    분석에 사용된 시료에서 bar 유전자의 삽입을 확인하기 위 하여 Southern blot 분석을 실시한 결과, 가뭄저항성벼 (Agb0103, T7)에서는 15 kb와 20 kb의 밴드만 검출되었고, 비 형질전환체인 일미벼에서는 미검출되었다. 이는 bar 유전자가 가뭄저항성(Agb0103)벼에 두 카피로 도입되었고, 도입 유전자 가 T7세대까지 안정적으로 발현됨을 확인하였다(Fig. 1).

    또한 공시 재료인 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼의 목적 단백질인 bar 유전자 단백질 발현을 검정하기 위하여 항체를 이용한 western blot 검정을 실시하였다. GMO격리포장에서 재배한 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼에 대하여, 추출한 단 백질을 SDS-PAGE 겔에서 전기영동 후, 전이된 polyvinylidene difluoride membrane membrane에 bar 항체를 이용하여 단백질 발현을 분석한 결과, 가뭄저항성(Agb0103)벼에서만 21 kDa에 특이적으로 단백질 밴드가 검출되었으며, 대조구인 일 미벼에서는 단백질이 검출되지 않았다(Fig. 2).

    가뭄저항성(Agb0103)벼의 어류에 대한 처리 농도 검정

    가뭄저항성 유전자인 CaMsrB2와 제초제저항성 bar 유전자 가 도입된 가뭄저항성(Agb0103)벼와 모품종인 일미벼를 대상 으로 농업환경 생물종인 미꾸리(Loach, Misgurnus anguillicaudatus) 및 잉어(Carp, Cyprinus carpio)에 대한 독성평가를 실시하였다. Agb0103과 일미벼의 시료를 0, 10, 100 및 1,000 mg/L의 농도로 시험 용수에 현탁하여 시험 농도별로 24, 48, 72 및 96시간 마다 지수식으로 일반중독증상 및 생사수를 조사한 결과, 96시간 후 시험 최고 처리농도인 1,000 mg/L 조 건에서 잉어와 미꾸리 모두 치사가 관찰되지 않았다(Table 1). 이를 기반으로, 가뭄저항성(Agb0103)벼의 어류에 대한 급성독 성시험의 최종 시험 농도로 1,000mg/L으로 설정한 후, 한계 시험을 수행하였다.

    시료처리용 시험 용액의 수질변화 검정

    Agb0103과 일미벼의 처리기간 동안 모든 수조에 대하여 수 온, DO (Dissolved Oxygen) 및 pH 등 시험 용액의 수질검 사를 1일 1회씩 실시하였다. 수조내 pH는 미꾸리 시험군의 경 우, 일미벼와 가뭄저항성(Agb0103)벼에 대하여 각 처리군별로 평균 7.56 ± 0.18(7.33 ~ 7.75) 및 7.59 ± 0.16(7.35 ~ 7.74)이었 으며, 잉어 시험군의 경우 각 처리군별로 평균 7.27 ± 0.38 (6.62 ~ 7.56) 및 평균 7.54 ± 0.21(7.34 ~ 7.77)로 측정되었다 (Table 2). Agb0103과 일미벼의 처리된 수조내의 DO 측정한 결과, 미꾸리 시험군에서는 일미벼와 가뭄저항성(Agb0103)벼 에 대하여 각각 평균 7.69 ± 0.29(7.30 ~ 8.08) 및 7.74 ± 0.32 (7.25 ~ 8.10)이었으며, 잉어 시험군에서 각각 평균 7.71 ± 0.39 (7.15 ~ 8.14) 및 7.69 ± 0.27(7.39 ~ 8.10)이었다(Table 3). 처리 수조내의 수온변화의 경우 미꾸리 시험군에서 일미벼 및 가뭄 저항성(Agb0103)벼에 대하여 각 처리군별로 평균 23.2 ± 0.49°C 및 23.2 ± 0.50°C 수준을 보였고, 잉어 시험군에서는 각 처리군별로 평균 23.2 ± 0.52°C 및 23.2 ± 0.55°C 수준을 보여 처리구간에 큰 차이가 없었다(Table 4). 잉어와 미꾸리에 대한 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼의 처리에 따른 수온과 DO의 변화를 분석한 결과 유의적인 차이를 나타내지는 않았 으나, 각 처리군의 pH 는 음성대조구(무처리군)에 비해서는 증 감하는 것으로 보였다. 세부적으로 pH의 경우, 미꾸리의 무처리군에서 7.44 ± 0.16(7.27 ~ 7.66) 수준이었고, 일미벼 (7.56 ± 0.18)와 가뭄저항성(Agb0103)벼 처리군(7.59 ± 0.16)에 서는 증가 경향을 보였고, 잉어에서는 무처리군 7.54± 0.23(7.13 ~ 7.72)에 비하여 일미벼(7.27 ± 0.38)에서 감소하는 경향을 보였다.

    가뭄저항성(Agb0103)벼의 어류에 대한 급성독성시험

    가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼에 의한 잉어와 미꾸리의 급성독성시험을 96시간 동안 지수식으로 수행하였으며, 처리 농도별로 노출 어류 10마리에 대한 체중 과 전장, 일반중독증 상, 및 생사수를 조사하였다. 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미 벼의 처리 농도별(0, 10, 100 및 1,000 mg/L) 처리시간(24, 48, 72, 96시간)에 따른 치사어 분석 실험결과 최고농도인 1,000mg/L에서 잉어와 미꾸리 모두 치사하지 않았다(Table 1).

    시료처리 최대농도를 1,000mg/L로 설정한 것은 시험용수에 1,000 mg/L 이상의 농도로 존재시 시험용수의 점성과 탁도 증 가 등으로 실험어종인 미꾸리와 잉어의 생육환경에 제약요인 으로 작용할 수 있기 때문이며, 일반적으로 최대위해농도 (Maximum Hazard Dose, MHD)는 GM작물내에서 발현되는 목표 단백질의 최대농도인 포장기대농도(Expected Environment Concentration, EEC)의 10배(미국 환경보호청 기준)수준 에서 설정하므로, 본 실험에 사용된 최대농도는 비표적 생물 체인 어류 급성독성 시험수행에 충분한 농도를 적용하였다. 또 한, 어류의 아가미는 물 속에서 효과적인 가스교환을 할 수 있는 체조직 중에서 섬세한 조직학적 구조를 갖고 있으나, 환 경수에 직접 노출되어 있기 때문에 각종 유해인자의 유입 또 는 이들에 의해 쉽게 손상을 받을 수 있는 기관이며, 이로 인 해 수중에 독성물질이 노출되거나 탁수와 같은 수질 환경의 급격한 변화 등의 환경적 스트레스를 받게 되면 아가미가 조 직학적으로 곤봉화를 나타내거나 새변은 두꺼운 상피층을 이 루게 되며, 표면에 다수의 점액세포를 이루어 이차새변의 유 합, 새변간 공간 소실, CO2 교환율 저하로 인해 호흡성 산증 과 새변의 유합으로 인해 호흡 면적의 감소과 호흡 기능의 악 화될 수 있다(Ferguson, 1989; Shin et al., 2011).

    1,000 mg/L 수준에서 가뭄저항성(Agb0103)벼와 일미벼의 한 계시험(limit test)을 수행한 결과, 96시간 경과 시까지 각 처리 구에서 미꾸리와 잉어에 치사어가 관찰되지 않았으며(Table 5), 또한 음성대조구 및 처리구간에 일반중독증상 또는 특이증상 은 관찰되지 않았다(Table 6). 무영향농도(NOEC) 분석의 경우, 일미벼와 가뭄저항성(Agb0103)벼에 의한 중독증상을 보이지 않았고 최대농도(1,000 mg/L)조건에서 48 및 96시간 경과시까 지 치사어가 발생하지 않았다. 따라서, 일미벼와 가뭄저항성 (Agb0103)벼에 의한 미꾸리와 잉어의 급성독성 시험의 96시 간-LC50값은 1,000 mg/L 이상인 것으로 확인되었다(Table 7).

    포장의 주변 생물체에 미치는 잠재적인 영향평가는 GM작 물 실용화에 중요한 요소로서 가뭄저항성(Agb0103)벼와 대조 품종에 대한 주변생물에 미치는 영향을 평가하기 잉어와 미꾸 리를 대상으로 조사한 결과, 잉어의 이상행동 유무, 유영저해 에 차이가 없는 것으로 확인되었고, 미꾸리 또한 생존률, 유영 저해 정도에서도 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이는 Oh et al. (2011)의 해충저항성 Bt벼의 환경위해성 평가와 Moon et al. (2013)의 레스베라트롤 생합성벼의 환경위해성 평가에 관 한 연구에서 보고한 미꾸리의 유영저해 결과와 유사하였다(Oh et al., 2011; Moon et al., 2013).

    본 연구를 통해서 CaMsrB2PAT 유전자가 형질 전환된 가뭄저항성(Agb0103)벼가 비표적 생물체인 미꾸리와 잉어에 미치는 영향을 분석한 결과, 모품종인 일미벼와 자연 환경 또 는 시험 조건에서 차이가 없음을 확인하였고, 이는 가뭄저항 성(Agb0103)벼와 일미벼가 농경지, 수로, 하천 등의 환경에 방출되었을 때 수서 생물체인 미꾸리와 잉어에 미치는 생물학 적인 영향이 동일하다고 판단할 수 있다.

    적 요

    농업환경의 급속한 변화에 의한 농업생명공학과 GM작물의 증가는 인간의 건강과 자연환경에 대한 깊은 관심을 초래하였 고, 이에 대한 환경위험 여부를 확인하기 위해 GM작물의 안 전성 평가가 필수 요소가 되었다. 이에 본 연구는 가뭄저항성 (Agb0103)벼와 일미벼의 잉어(Carp, Cyprinus carpio)와 미꾸 리(Loach, Misgurnus anguillicaudatus)에 대한 급성독성시험 을 평가한 결과 48시간과 96시간의 LC50은 1,000 mg/L이상 으로 분석되었다. 48시간과 96시간의 무영향농도는 1,000 mg/ L이었다. 잉어와 미꾸리의 급성독성 시험기간 중 가뭄저항성 (Agb0103)벼와 일미벼 간의 체중, 전장, 수온, DO 및 pH에 대한 유의적인 차이는 없었다.

    Figure

    KSIA-27-497_F1.gif

    Southern blot of drought-tolerant transgenic rice (Agb0103). Genomic DNA was digested with PmeI/BamHI for threecut site follwed by hybridization to bar. M: 2.5kb DNA ladder, P: positive control, N: Ilmibyeo, Agb0103: drought-tolerant transgenic rice T7.

    KSIA-27-497_F2.gif

    Expression analysis of bar at the drought-tolerant transgenic rice (Agb0103) and non-GM rice using western blot. Crude protein extracts were isolated from leaf tissue, separated on 10% SDS-PAGE, and then visualized through the immunoblotting process. M: Protein ladder, N: non-GM rice (Ilmibyeo), Agb0103: drought-tolerant transgenic rice T7.

    Table

    Cumulative immobility of Misgurnus anguillicaudatus and Cyprinus carpio in the range-finding test.

    Changes of pH in the treatment solution.

    Changes of DO in the treatment solution.

    Changes of temperature in the treatment solution.

    Cumulative immobility of Misgurnus anguillicaudatus and Cyprinus carpio in the limit test.

    Abnormal response of Misgurnusanguillicaudatus and Cyprinus carpio in the limit test.

    1)Abbreviation for abnormal response.
    NOR : normal.

    LC50 values of Misgurnusanguillicaudatus and Cyprinus carpio in the limit test.

    1)Pentachlorophenol sodium salt.
    2)Median lethal concentration.
    3)95 % confidence limits.
    4)No observed effect concentration.
    5)Mean ± Standard deviation.

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