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논문 상세정보

초록

해충저항성 Bacillus thuringiensis (Bt) 벼와 낙동벼의 비표적 생물체인 물벼룩(Daphniamagna)에 대한 급성독성시험을 실시한 결과, 해충저항성 Bt벼의 48시간-$EC_{50}$은 4,429.13 mg/L(95% 신뢰한계는 3908.130~5020.363 mg/L), 무영향 농도(NOEC)는 1,800 mg/L이었고, 낙동벼는 48시간-$EC_{50}$은 2,889.56mg/L (95% 신뢰한계는 1,073.407~6,854.321 mg/L), 무영향농도는 1,000 mg/L이었다. 처리기간 중 해충저항성 Bt벼와 낙동벼간의 급성독성에 영향을 미칠 수 있는 요인은 발생하지 않았다.

Abstract

Insect-resistant transgenic rice was developed by inserting the mCry1Ac1 a modified gene from the soil bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). For biosafety assessment, we studied the effects on survival of cantor Daphnia magna, a commonly used as a model organism in ecotoxicological studies. D. magna fed on Bt rice and its near non-genetically modified (GM) counterparts (Nakdong) grown in the same environment (100% ground rice suspension). The Bt rice was comfirmed to have the insertion of T-DNA and protein expression by the polymerase chain reaction and ELISA analysis. Feeding study showed similar cumulative immobility and abnormal response of D. magna between Bt rice and non-GM counterparts. 48 h-$EC_{50}$ values of Bt rice and non-GM rice showed 4,429 and 2,889 mg/L respectively. The rice no observed effect concentration (NOEC) values for D. magna was suggested 1,000 mg/L. We conclude that the tested Bt-rice and Nakdong similar cumulative immobility for D. magna the widely used model organism. We found out that there is strong possibility that the growth of Bt rice didn't affect to non-target insects.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GM 작물
GM 작물의 재배면적은?
1억 4,800만 헥타르에서 경작

전 세계적으로 GM 작물(Genetically modified crops)은 빠른 속도로 실용화 되어 그 재배면적이 해마다 급진적으로 증가하고 있는 추세이다. 2010년에는 전 세계적으로 GM 작물의 재배면적은 전 세계 29개국 1,560만 여명이 1억 4,800만 헥타르에서 경작되었으며, 누적된 경작면적은 10억 헥타르에 이르고 있다[James, 2010]. 이러한 GM 작물의 상업적 재배를 위해서는 환경에 미치는 잠재적 위험성, 즉 도입 유전자들이 표적 및 비표적 생물체로 전이될 가능성, 잡초화, 생태계 교란 등에 대한 안전성이 입증되어야 한다[Nap 등, 1992; de Vries과 Wackernagel, 2004].

GM 작물의 상업적 재배
GM 작물의 상업적 재배를 위해 입증해야 하는 것은?
환경에 미치는 잠재적 위험성, 즉 도입 유전자들이 표적 및 비표적 생물체로 전이될 가능성, 잡초화, 생태계 교란 등에 대한 안전성

2010년에는 전 세계적으로 GM 작물의 재배면적은 전 세계 29개국 1,560만 여명이 1억 4,800만 헥타르에서 경작되었으며, 누적된 경작면적은 10억 헥타르에 이르고 있다[James, 2010]. 이러한 GM 작물의 상업적 재배를 위해서는 환경에 미치는 잠재적 위험성, 즉 도입 유전자들이 표적 및 비표적 생물체로 전이될 가능성, 잡초화, 생태계 교란 등에 대한 안전성이 입증되어야 한다[Nap 등, 1992; de Vries과 Wackernagel, 2004]. 따라서 개발된 GM 작물이 환경에 방출되어 재배되기 전에 환경에 미칠 수 있는 요인들에 대한 국내 검증 가이드라인 구축이 필요하다.

생물검정
생물검정에 사용되는 무척추동물은?
물벼룩(Daphnia, Daphnia magna), 가재(Cray fish), 옆새우(Gammarus), 완미윤충류(Brachionus)

GM 작물에 도입된 유전자의 발현단백질은 복잡한 유기화합물 상태로 되어있으며, 발현물질들 상호간의 작용에 대한 예측을 위해서는 발현단백질이 생물체의 신진대사, 번식의 감소, 생체 기능의 상실이나 치사 등에 미치는 영향을 분석함으로써 유해성을 검사하는 생물검정(환경생물 독성시험)이 생태계 측면에서 합리적인 방법으로 알려져 있다[Kim 등, 2010a]. 환경생물 독성시험에는 매우 다양한 수서생물종이 사용되는데 무척추동물로는 물벼룩(Daphnia, Daphnia magna), 가재(Cray fish), 옆새우(Gammarus), 완미윤충류(Brachionus), 어류로는 무지개송어(Oncorhyunchus mykiss), 자브라피쉬(zebra fish, Brachydanio rerio), 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus), 잉어(Cyprinus carpio) 그리고 조류로는 Selenastrum, Chlorella, microsystis, Navicula 등이 일반적으로 사용되고 있다[Versteeg 등, 1997].

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참고문헌 (19)

  1. Aronson AI and Shai Y (2001) Why Bacillus thuringiensis insecticidal toxins are so effective: Unique features of their mode of action. FEMS Microbiol Lett 195, 1-8. 
  2. Betz FS, Hammond BG, and Fuchs RL (2000) Safety and advantages of Bacillus thuringiensis-protected plants to control insect pests. Regul Toxicol Pharmacol 32, 156-173. 
  3. Bohn T, Primicerio R, Hessen DO, and Traavik T (2008) Reduced fitness of Daphnia magna fed a Bt-transgenic maize variety. Arch Environ Contam Toxicol 55, 584-592. 
  4. Bravo A, Gill SS, and Soberon M (2007) Modeof action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control. Toxicon 49, 423-435. 
  5. Crickmore N (2005) Using worms to better understand how Bacillus thuringiensis kills insects. Trends Microbiol 13, 347-350. 
  6. de Vries J and Wackernagel W (2004) Microbial horizontal gene transfer and the DNA release from transgenic crop plants. Plant and Soil 266, 91-104. 
  7. Jensen PD, Dively GP, Swan CM, and Lamp WO (2010) Exposure and nontarget Effects of Transgenic Bt Corn Debris in Streams. Environmental Entomology 39, 707-714. 
  8. Kim KY, Kim KR, and Lee SI (2010a) Acute toxicity test for heavy metals using water fleas. J Korean Wood Sci & Tech 18, 37-47. 
  9. Kim HJ, Lee SM, Kim JK, Ryu TH, Suh SC, and Cho HS (2010b) Expression of PAT and NPT II proteins during the developmental stages of a genetically modified pepper developed in Korea. J Agric Food Chem 58, 10906-10910. 
  10. Kramer KJM, Jak RG, van Hattum B, Hooftman RN, and Zwolsman JJG (2004) Copper toxicity in relation to surface water-dissolved organic matter: biological effects to Daphnia magna. Environ Toxicol Chem 23, 2971-2980. 
  11. Lee CW, Ryu JY, and Lim KW (2007) Acute Toxicity Test of Agricultural Chemicals to Water Fleas. J Environ Sci 16, 55-63. 
  12. Mendelsohn M, Kough J, Vaituzis Z, and Matthews K (2003) Are Bt safe? Nature Biotechnology 21, 1003-1009. 
  13. Nap JP, Bijvoet J, and Stiekema WJ (1992) Biosafety of kanamycin-resistant transgenic plants. Transgenic Res 1, 239-249. 
  14. Nguyen HT and Jehle JA (2009) Stability of Cry1Ab protein during long-term storage for standardization of insect bioassays. Environ Biosafety Res 8, 113-119. 
  15. Schnepf HE and Whiteley HR (1981) Cloning and expression of the Bacillus thuringiensis crystal protein gene in Escherichia coli. PNAS 78, 2893-2897 
  16. Shin KS, Lee SM, Lim SH, Woo HJ, Cho HS, Lee KR, Lee MC, Kweon SJ, and Suh SC (2009) Research articles: Molecular biological characteristics and analysis using the specific markers of leaf folder-resistant GM rice. Plant Biotechnol 36, 115-123. 
  17. Sohn SI, Oh YJ, Oh SD, Kim MK, Ryu TH, Lee KJ, Suh SC, Baek HJ, and Park JS (2010) Molecular analysis of microbial community in soils cultivating Bt chinese cabbage. Korean Environ Agri 29, 293-299. 
  18. Thomas Bøhn, Terje Traavik, and Raul Primicerio. (2010) Demographic responses of Daphnia magna fed transgenic Bt-maize. Ecotoxicology 19, 419-430. 
  19. Versteeg DJ, Stalmans MSD, and Janssen C (1997) Ceriodaphnia and Daphnia: A comparison of their sensitivity to xenobiotics and utility as a test species. Chemosphere 34, 869-892. 

이 논문을 인용한 문헌 (4)

  1. 오성덕, 이기종, 박수윤, 류태훈, 김재광, 손수인, 김진서, 하선화, 박종석, 안병옥, 조현석, 서상재 2012. "비타민 A 강화벼 급이가 벼물바구미(Lissorhoptrus oryzophilus)의 살충제 감수성에 미치는 영향" 한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, 31(3): 286~292 
  2. 오성덕, 이기종, 박수윤, 이대용, 손수인, 김민영, 류태훈 2013. "병저항성 GM(OsCK1)벼가 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus)및 잉어(Cyprinus carpio)에 미치는 영향" 한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, 32(3): 231~239 
  3. 남기정, 김영중, 문두범, 남경희, 백인순, 박정호, 정순천, 한지학, 김창기 2014. "Bt 양배추가 복숭아혹진딧물의 발육과 기주선택에 미치는 영향" 한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, 53(2): 193~197 
  4. 오성덕, 이기종, 박수윤, 류태훈, 서상재 2014. "병저항성 GM(OsCK1)벼의 물벼룩(Daphnia magna)에 대한 급성독성 평가" 한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, 33(2): 121~128 

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