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문제 정의
- 따라서 본 연구는 Protox 저해형 제초제에 저항성인 형질전환벼와 비형질전환벼간에 쌀의 품질 및 일반성분을 조사하여 추후 이들 형질전환작물이 상업화될 가능성 유무를 알아보기 위하여 수행하였다.
- 본 연구의 목적은 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼계통(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT) 백미에 대한 미질, 무기물, 구성아미노산, 유리아미노산 및 유리당 함량을 조사하였다. 형질전환벼계통의 완전미, 식미값, 단백질 및 백도(MX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 높거나 유사하였고, 형질전환벼 계통의 분상질립, 균열립 및 쇄미(PX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 낮았다.
제안 방법
- Protox 유전자별 과다발현 형질전환벼와 비형질전환벼를 수확하여 건조하고 도정하여 백미품위(완전립 비율, 청미, 동활미, 사미)를 조사하였다. 또한, 단백질 및 아밀로스 함량(Kett-300, Japan)과 취반미 윤기특성 값(MA-90, Japan)을 조사하였다.
- Protox 저해형 제초제에 저항성으로 밝혀진 형질전환벼(Jung 등 2008, 2010; Kuk 등 2010)에 대한 미질을 분석하기 위하여 형질전환벼와 비형질전환벼를 동일시기, 동일포장에서 재배한 후 수확하여 건조한 후 백미로 도정하여 백미에 대한 미질의 특성을 조사하였다(표 1). 완전미는 벼의 등숙이 정상적으로 이루어져 그 품종의 특성을 충분히 나타낸 미립의 형태(입형)을 완전히 갖춘 것을 말한다(조 1995).
- 분해액이 백색 투명하게 되면 냉각시키고 분해액에 증류수를 가하고 100mL로 정용 후 여과하여 여액을 분석시료로 하였다. 각 무기성분의 정량은 유도결합플라스마 분광광도기(ICP, Inductively Coupled Plasma, 3300DV, PerkinElmer Optima, USA)를 이용하여 분석하였으며, 분석조건은 다음과 같다. 가스유속은 plasma 15L/min, auxiliary 0.
- 구성아미노산의 분석은 시료 2g를 원형튜브에 넣고 6N HCl 용액 15mL를 가한 후 110℃에서 24시간 가수분해 시켜서 얻은 여액을 원심분리하고, 상등액을 50℃에서 농축하여 염산과 물을 완전히 증발시킨 후, 구연산나트륨 완충용액(pH 2.2)을 사용하여 10mL로 정용한 다음 0.22㎛ membrane filter로 여과한 후 아미노산자동분석기(S433, Sykam Co., Germany)를 사용하여 다음과 같은 조건으로 분석하였다. Cation separation column(LCAK60/Na 4.
- Protox 유전자별 과다발현 형질전환벼와 비형질전환벼를 수확하여 건조하고 도정하여 백미품위(완전립 비율, 청미, 동활미, 사미)를 조사하였다. 또한, 단백질 및 아밀로스 함량(Kett-300, Japan)과 취반미 윤기특성 값(MA-90, Japan)을 조사하였다.
- 즉, 마쇄한 백미 2g에 진한 질산 10mL를 가하여 처음에는 낮은 온도로 가열하고 점차 고온으로 가열하면서 분해하였다. 분해액이 백색 투명하게 되면 냉각시키고 분해액에 증류수를 가하고 100mL로 정용 후 여과하여 여액을 분석시료로 하였다. 각 무기성분의 정량은 유도결합플라스마 분광광도기(ICP, Inductively Coupled Plasma, 3300DV, PerkinElmer Optima, USA)를 이용하여 분석하였으며, 분석조건은 다음과 같다.
- 상등액을 Sepak-C18을 사용하여 정제시킨 후 0.45㎛ membrane filter로 여과한 여액 20μL를 HPLC(Spectra Physics 4000, USA)로 분석하였다.
- 위의 미질특성조사에서 형질전환벼계통과 비형질전환벼간에 차이를 보여 이들 계통간에 일반성분에도 차이가 있는지를 알아보고자 무기물, 아미노산 및 유리당을 조사하였다(표 2, 3, 4, 5). 무기물중 Mg와 Mn함량은 WT과 형질전환벼계통 MX와 PX간에는 차이가 없었으나 AP37은 WT에 비해 많았다.
- xanthus Protox 유전자 과다발현한 형질전환 벼(Kuk 등 2010) T4 세대 1계통(PX)을 사용하였다. 이들 형질전환벼 계통과 비형질환벼(동진) 종자를 동일장소 및 동일조건에 파종하여 수확한 종자를 백미로 도정하여 본 실험에 사용하였다.
- 형질전환벼와 비형질전환벼의 백미에 대한 무기물, 아미노산, 유리당을 조사였다. 구체적인 분석방법은 아래와 같다.
대상 데이터
- 본 연구에 A. thaliana Protox 유전자 과다발현 형질전환 벼(Ha 등 2004), T4세대 1계통(AP37), M. xanthus Protox 과다발현 형질전환 벼(Jung 등 2004) T8세대 1계통(MX)과 항생제 저항성 유전자가 없는 M. xanthus Protox 유전자 과다발현한 형질전환 벼(Kuk 등 2010) T4 세대 1계통(PX)을 사용하였다. 이들 형질전환벼 계통과 비형질환벼(동진) 종자를 동일장소 및 동일조건에 파종하여 수확한 종자를 백미로 도정하여 본 실험에 사용하였다.
- 9 mm, Waters, USA), 용매는 82% acetonitrile, 이동속도는 2mL/min, 검출기는 RI, 시료주입량은 20μL이었다. 유리당 표준시료는 Sigma (St Louis, USA) 제품을 사용하였다.
데이터처리
- 통계분석은 형질전환계통과 비형질전환벼간에 최소유의차 검정(P=0.05)을 실시하여 유의성 유무를 확인하였다(SAS 2000).
이론/모형
- 시료를 550℃로 12시간 회화하고 습식분해법(Woo와 Ruoo 1983)으로 분해하여 탈염 증류수로 정용하고 검액하였다. 즉, 마쇄한 백미 2g에 진한 질산 10mL를 가하여 처음에는 낮은 온도로 가열하고 점차 고온으로 가열하면서 분해하였다.
- 유리당의 분석은 AOAC(1990)와 Wilson(1981) 등의 방법에 따라 분석하였다. 즉, 시료 5 g를 증류수로 50mL 정용하여 30℃ 수욕조에서 30분 동안 진탕한 후 15,000rpm에서 30분간 원심분리하였다.
- 유리아미노산의 분석은 시료 10g를 칭량하여 homogenizer(Nissei사, Ace homogenizer AM-11, Japan)로 마쇄하고 유리당을 추출한 후, 0.45㎛ membrane filter로 여과하여 얻은 여액을 Ohara와 Ariyoshi(1979)의 방법에 따라 분석하였다. 즉 여액 10mL에 sulfosalicylic acid 25mg을 첨가하여 4℃에서 4시간 동안 방치 시킨 후 원심분리(15,000 rpm, 30분)하여 단백질 등을 제거하고, 상등액을 0.
성능/효과
- 2)Means within rows followed by the same letters are not significantly different at 5% level according to Duncan's Multiple Range Test.
- 그러나 MX와 AP37의 Threonine, Glycine, Alanine 및 Arginine 함량은 WT에 비해 유의적으로 많았으나 PX와는 차이가 없었다. AP37의 Aspartic acid, Serine 및 Glutamic acid 함량은 WT에 비해 유의적으로 많았고 MX와 PX는 WT과 유의적인 차이가 없었다. WT의 Proline 함량은 MX, PX 및 AP37에 비해 많았고, WT의 Tyrosine은 MX와 차이가 없었으나 PX와 AP37에 비해 많았다.
- 구성아미노산 중 Aspartic acid, Proline, Tyrosine, Lysine 함량의 경우 형질전환벼계통과 비형질전환벼 간에 차이가 없었다. 그러나 MX와 PX의 Serine, Glutamic acid, Alanine, Leucine, Phenylalanine, Histidine 함량은 WT과 AP37보다 유의적으로 많았고, MX는 Threonine, Glycine, Valine, Methionine, Isoleucine, Arginine 함량이 WT 및 AP37에 비해 유의적으로 많았다. MX의 총 구성아미노산 함량은 AP37과 WT에 비해 유의적으로 높았다(표 3).
- 총 유리아미노산은 WT과 MX간에 차이가 없었으나, WT는 PX보다는 많았고 AP37보다는 적었다(표 4). 그러나 전반적으로 볼 때 Protox 유전자 삽입에 의한 유리 아미노산에 부의(negative) 효과에 영향을 미치지 않았으나 Leucine과 Tyrosine의 경우는 PX와 AP37에서 그리고 총 유리아미노산의 경우는 PX에서만 WT에 비해 유의적으로 감소하였다.
- MX의 총 구성아미노산 함량은 AP37과 WT에 비해 유의적으로 높았다(표 3). 따라서 대부분 구성 아미노산 함량은 Protox 유전자를 삽입한 형질전환벼계통에서 WT에 비해 높았거나 유사하였고, 단지 AP37의 Isoleucine 함량만이 WT에 비해 적었다. 한편 유리아미노산 중 Isoleucine, Phenylalanine, Histidine 및 Lysine 함량은 형질전환벼 계통과 비형질전환벼간에 차이가 없었다.
- 따라서 이상의 결과를 종합적으로 볼 때 Protox 유전자 삽입에 의한 제초제 저항성 형질전환벼의 입형, 미질, 무기물, 구성아미노산, 유리아미노산 및 유리당에서 일부 종류는 비형질전환벼에 비해 떨어지는 경우도 있었으나 전반적으로 형질전환벼 계통에서 이들 함량이 오히려 증가하는 경향을 보였다.
- 위의 미질특성조사에서 형질전환벼계통과 비형질전환벼간에 차이를 보여 이들 계통간에 일반성분에도 차이가 있는지를 알아보고자 무기물, 아미노산 및 유리당을 조사하였다(표 2, 3, 4, 5). 무기물중 Mg와 Mn함량은 WT과 형질전환벼계통 MX와 PX간에는 차이가 없었으나 AP37은 WT에 비해 많았다. WT의 Na함량은 MX와 AP37간에는 차이가 없었고, PX는 WT에 비해 적었다.
- 유리당 중 Fructose 함량은 형질전환벼계통과 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었으나 Fructose 함량은 WT, MX 및 PX에는 검출되지 않았으나 AP37 종자는 0.27g%가 검출되었다. Glucose는 PX와 AP37는 차이가 없었으나 MX는 WT에 비해 11배 많았다.
- 본 연구의 목적은 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼계통(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT) 백미에 대한 미질, 무기물, 구성아미노산, 유리아미노산 및 유리당 함량을 조사하였다. 형질전환벼계통의 완전미, 식미값, 단백질 및 백도(MX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 높거나 유사하였고, 형질전환벼 계통의 분상질립, 균열립 및 쇄미(PX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 낮았다. 그러나 피해립과 아밀로스함량에서는 형질전환벼계통과 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었다.
후속연구
- xanthus Protox 유전자가 삽입된 형질전환벼의 일부 양분에서 비형질전환벼와 유의적인 차이가 있는 것과 유사하였다. 하지만 이들 차이가 새로운 유전자 삽입에 의해 기인되는지 더 많은 지역의 샘플을 확보하여 많은 양분들 조성과 독성 테스트 등에 관한 연구가 수행되어야 할 것이다.
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