본 연구는 국내에서 개발되어 내건성을 갖도록 형질전환된 가뭄저항성 벼(GM 벼)와 그 모종 벼인 일미벼(non-GM 벼)로부터 쌀(현미)의 일반성분, 지방산, 아미노산, 무기질, 비타민 함량을 분석하여 가뭄저항성 벼에서 주요 영양성분의 조성에 차이가 있는지를 비교, 조사하였다. 본 실험에 사용한 벼는 군위와 수원 두 지역에서 재배되었다. 가뭄저항성 쌀은 모종 쌀과 일반성분 함량이 유사하였으며 두 재배지역간 성분 차이가 없는 것으로 나타났다. GM 쌀의 지방산 조성은 non-GM 쌀과 전체적인 지방산 조성과 유사한 것으로 나타났다. GM 쌀의 아미노산 함량은 non-GM 쌀과 차이가 없었으나 non-GM 쌀 모종의 경우 두 재배지역간에 아미노산 함량에 다소간의 차이가 있어 같은 품종이라도 재배지역에 따라 차이를 줄 수 있는 것으로 나타났다. 가뭄저항성 쌀이 non-GM 쌀에 비해 무기질 함량이 약간 높은 수치로 측정되었지만 유의적인 차이는 없는 것으로 평가되었으며, 비타민 $B_1$과 비타민 E 함량에도 별 차이가 없는 것으로 나타났다.
본 연구는 국내에서 개발되어 내건성을 갖도록 형질전환된 가뭄저항성 벼(GM 벼)와 그 모종 벼인 일미벼(non-GM 벼)로부터 쌀(현미)의 일반성분, 지방산, 아미노산, 무기질, 비타민 함량을 분석하여 가뭄저항성 벼에서 주요 영양성분의 조성에 차이가 있는지를 비교, 조사하였다. 본 실험에 사용한 벼는 군위와 수원 두 지역에서 재배되었다. 가뭄저항성 쌀은 모종 쌀과 일반성분 함량이 유사하였으며 두 재배지역간 성분 차이가 없는 것으로 나타났다. GM 쌀의 지방산 조성은 non-GM 쌀과 전체적인 지방산 조성과 유사한 것으로 나타났다. GM 쌀의 아미노산 함량은 non-GM 쌀과 차이가 없었으나 non-GM 쌀 모종의 경우 두 재배지역간에 아미노산 함량에 다소간의 차이가 있어 같은 품종이라도 재배지역에 따라 차이를 줄 수 있는 것으로 나타났다. 가뭄저항성 쌀이 non-GM 쌀에 비해 무기질 함량이 약간 높은 수치로 측정되었지만 유의적인 차이는 없는 것으로 평가되었으며, 비타민 $B_1$과 비타민 E 함량에도 별 차이가 없는 것으로 나타났다.
This study compared the nutritional components (proximate components, fatty acids, amino acids, minerals and vitamins) between genetically modified (GM) drought-tolerant rice and a parental rice cultivar (Ilmibyeo) as a non-GM control. Both GM and non-GM rices were grown and harvested in two differe...
This study compared the nutritional components (proximate components, fatty acids, amino acids, minerals and vitamins) between genetically modified (GM) drought-tolerant rice and a parental rice cultivar (Ilmibyeo) as a non-GM control. Both GM and non-GM rices were grown and harvested in two different locations, Gunwi and Suweon in Korea. Proximate components (moisture, starch, protein, lipid, and ash contents) were similar between the drought-tolerant GM rice and the conventional non-GM rice. There were no significant differences between the GM and non-GM rice in most of their nutrient compositions, despite minor locational differences of some amino acids and minerals. These results indicate that transgenic rice with a genetically improved resistance to drought is equivalent to the parental rice cultivar without major changes in its chemical contents.
This study compared the nutritional components (proximate components, fatty acids, amino acids, minerals and vitamins) between genetically modified (GM) drought-tolerant rice and a parental rice cultivar (Ilmibyeo) as a non-GM control. Both GM and non-GM rices were grown and harvested in two different locations, Gunwi and Suweon in Korea. Proximate components (moisture, starch, protein, lipid, and ash contents) were similar between the drought-tolerant GM rice and the conventional non-GM rice. There were no significant differences between the GM and non-GM rice in most of their nutrient compositions, despite minor locational differences of some amino acids and minerals. These results indicate that transgenic rice with a genetically improved resistance to drought is equivalent to the parental rice cultivar without major changes in its chemical contents.
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문제 정의
본 연구에서는 고추 유래 유전자(CaMsrB2)를 도입하여 가뭄저항성이 증진된 가뭄저항성 GM벼를 대상으로 식품안전성평가의 일환으로 모종벼인 일미와 함께 쌀의 주요 영양성분 함량을 비교, 분석하고자 하였다.
제안 방법
실험에 사용한 쌀 시료로 2011년 수원과 군위에서 재배한 유전자변형 가뭄저항성 벼와 그 모품종인 일미벼를 국립농업과학원 생물안전성과와 경북대에서 제공받아 사용하였다. 벼를 제현기(Satake rice machine Type THU, Satake Engineering Co., Tokyo, Japan)로 처리하여 왕겨를 분리하고 현미를 제조하였다. 현미는 0.
대상 데이터
실험에 사용한 쌀 시료로 2011년 수원과 군위에서 재배한 유전자변형 가뭄저항성 벼와 그 모품종인 일미벼를 국립농업과학원 생물안전성과와 경북대에서 제공받아 사용하였다. 벼를 제현기(Satake rice machine Type THU, Satake Engineering Co.
데이터처리
가뭄저항성 벼와 모종벼의 영양성분 함량의 동등성 검정에 대한 통계처리로 SAS 9.2 software(SAS Institute, Cary, NC, USA)를 사용하여 t-test로 p<0.05 수준에서 검정하였다.
이론/모형
쌀 시료의 수분, 조단백, 조회분, 전분 함량은 각각 AACC 방법(11) 44-15A, 46-13, 08-01, 76-1에 의해 분석하였으며, 조지방 함량은 AOAC Soxhlet 방법(12)에 의해 분석하였다.
2 μm membrane filter로 여과하였다. 여액 2 mL를 취해 25 mL로 정용한 후 이를 AccQ-Tag 방법(13)으로 유도체화 시킨 다음 아미노산 분석기를 이용하여 아미노산을 분석하였다. 이때 칼럼으로 Nova-Pak C18(3.
성능/효과
가뭄저항성 GM 벼와 non-GM 벼 현미 시료의 총지질을 추출하여 gas chromatograpy로 분리한 후 지방산을 분석하여 그 조성을 나타낸 결과는 Table 3과 같다. GM 벼와 nonGM 벼 현미 모두에서 oleic acid와 linoleic acid의 함량이 각각 40% 내외로 높았으며 palmitic acid를 포함한 이 3종의 지방산이 전체의 거의 대부분을 차지하고 있었다(93% 이상). 나머지 지방산으로 stearic acid, linolenic acid 순(∼3%)으로 조성되었으며 그 외에도 myristic, palmitoleic, arachidic, gadoleic, behenic, lignoceric acid를 소량 포함하고 있는 것으로 분석되었다.
가뭄저항성 GM 벼 현미와 non-GM 벼 현미의 무기질 원소에 대한 함량을 분석한 결과는 Table 5와 같다. GM 현미와 non-GM 현미 각각의 무기질 함량은 P 361.63 mg%, 331.27 mg%, K 307.41 mg%, 262.39 mg%, Mg 127.58 mg%, 121.22 mg%로 함량이 높아 주요한 대부분을 차지하고 있으며 그 다음으로 Na, Ca, Zn, Fe의 순으로 포함되어 있었다. 가뭄저항성 GM 현미와 non-GM 현미 모두에서 무지질 함량은 P> K> Mg> Na> Ca> Zn> Fe의 순이었으며 이는 국내산 쌀의 무기질 함량을 분석한 연구결과(21-23)와도 유사한 경향이었다.
GM 현미의 전체지방산에 대한 포화지방산(saturated fatty acid, SFA)의 비율은 palmitic acid가 ∼17%로 전체 포화지방산의 대부분을 차지하고 있으며 총 불포화지방산(unsaturated fatty acid, USFA)은 ∼79%로 oleic acid와 linoleic acid가 가장 높은 비율을 차지하고 있었다. 본 연구결과에서 가뭄저항성 GM 현미와 non-GM 현미의 전체적인 지방산 조성은 유사하였으며 두 재배지역간 지방산 조성에도 차이가 없는 것으로 분석되었다.
63 mg%) 순으로 분석되었다. Non-GM 현미의 두 지역 평균 아미노산 함량 역시 Glu(1,441.68 mg%> Asp(726.25 mg%)> Leu(709.03 mg%)> Arg(593.37 mg%)> Ala(420.77 mg%)> Phe(409.01 mg%)> Val(399.84 mg%) 순으로 조사 되어 GM 현미와 non-GM 현미 사이에 두 지역 평균 아미노산 함량에는 유의적인 차이는 없는 것으로 나타났다.
그러나 Non-GM 모종쌀의 경우에 군위와 수원 두 재배 지역간에 아미노산 함량에 다소간의 차이를 보여주어 같은 품종이라도 재배지역에 따라 차이를 줄 수 있는 것으로 나타났다. 가뭄저항성 GM 현미와 non-GM 현미의 총 아미노산 함량은 두 지역의 평균 함량이 각각 7.06 g/100 g, 7.09 g/100g으로 차이가 없는 것으로 조사되었다.
1 μg/g의 범위로 보고하여(14) 가뭄저항성 GM 현미는 이 범위에 포함되는 것으로 조사되었다. 가뭄저항성 GM 현미와 nonGM 현미의 비타민 E 함량을 측정한 결과에서는 2개 재배지역에서 재배된 현미의 평균 비타민 E 함량이 각각 5.25 μg/g, 6.28 μg/g으로 GM 현미에서 약간 낮게 나타났다. 이는 국내산 현미의 총 토코페롤 함량이 약 5 μg/g으로 분석한 결과(24)와는 유사하였지만 현미의 비타민 E 함량을 9∼25 μg/g 으로 보고한(14) 결과에 비해서는 다소 낮게 나타났다.
가뭄저항성 GM 벼 현미와 non-GM 벼 현미의 비타민 B1과 비타민 E 함량을 측정한 결과는 Table 6에 나타나 있다. 군위와 수원 두 지역에서 재배한 GM 현미와 non-GM 현미의 평균 비타민 B1 함량은 각각 0.45, 0.44 mg/100 g으로 차이가 없었으며 두 지역간 사이에 재배된 현미의 비타민 B1 함량에서도 차이가 없는 것으로 나타났다. 국내산 현미의 비타민 B1은 품종별 0.
가뭄저항성 쌀의 아미노산 함량은 국내산 쌀의 아미노산 함량이 Glu> Asp> Arg> Leu> Val 순이라고 분석한 결과(19,20)와도 유사하였다. 그러나 Non-GM 모종쌀의 경우에 군위와 수원 두 재배 지역간에 아미노산 함량에 다소간의 차이를 보여주어 같은 품종이라도 재배지역에 따라 차이를 줄 수 있는 것으로 나타났다. 가뭄저항성 GM 현미와 non-GM 현미의 총 아미노산 함량은 두 지역의 평균 함량이 각각 7.
가뭄저항성 GM 벼 현미와 non-GM 벼 현미의 재배지역별 아미노산 함량을 분석하여 비교한 결과는 Table 4에 나타나 있다. 두 지역에서 재배한 GM 현미에 함유되어 있는 아미노산의 평균 함량은 glutamic acid가 1,459.54 mg%로 가장 높았으며 Asp(735.97 mg%)> Leu(703.39 mg%)> Arg (582.79 mg%)> Ala(421.17 mg%)> Phe(410.92 mg%)> Val (394.63 mg%) 순으로 분석되었다. Non-GM 현미의 두 지역 평균 아미노산 함량 역시 Glu(1,441.
5% 범위로 보고한(15,16) 바 있다. 따라서 본 실험의 가뭄 저항성 쌀 역시 국내산 일반 쌀의 일반성분 함량 범위 내에 있는 것으로 분석되었다.
49%와 유사하였다. 또한 군위와 수원 두 지역에서 재배한 GM 현미와 non-GM 현미에서 지역간 일반성분 함량에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. Campagme 등(14)은 쌀의 일반성분 함량이 현미는 단백질 7.
GM 현미의 전체지방산에 대한 포화지방산(saturated fatty acid, SFA)의 비율은 palmitic acid가 ∼17%로 전체 포화지방산의 대부분을 차지하고 있으며 총 불포화지방산(unsaturated fatty acid, USFA)은 ∼79%로 oleic acid와 linoleic acid가 가장 높은 비율을 차지하고 있었다. 본 연구결과에서 가뭄저항성 GM 현미와 non-GM 현미의 전체적인 지방산 조성은 유사하였으며 두 재배지역간 지방산 조성에도 차이가 없는 것으로 분석되었다. 가뭄저항성 벼 GM 쌀의 지역별 USFA/SFA의 비율은 군위와 수원에서 재배한 쌀에서 각각 3.
한편 일부 쌀에 대한 무기질 시험 결과에서 K의 함량이 P의 함량보다 많거나, Ca 함량이 Na 함량보다 많게 분석된(15,16) 바도 있다. 전반적으로 가뭄저항성 GM 현미의 2개 지역 평균 무기질 함량이 non-GM 현미에 비해 약간 높게 나타났는데 이는 수원에서 재배한 GM 벼 현미에서 일부 무기질 함량이 다소 높았기 때문이었다. 동일한 품종인 쌀의 무기질 함량에서도 재배지역간의 환경적 차이가 무기질의 함량에 영향을 줄 수 있기 때문으로(15,22) 사료되었다.
전체적으로 가뭄저항성 GM 현미와 non-GM 현미에 함유된 아미노산의 함량은 glutamic acid, aspartic acid와 같은 산성아미노산의 함량이 높게 나타났고 leucine, arginine, alanine, phenylalanine, valine의 순이었으며 histidine, methionine은 상대적으로 낮은 수준이었다. 가뭄저항성 쌀의 아미노산 함량은 국내산 쌀의 아미노산 함량이 Glu> Asp> Arg> Leu> Val 순이라고 분석한 결과(19,20)와도 유사하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
GM식품의 안전성 평가는 어떤 방식으로 이루어지는가?
GM작물은 환경방출 전에 환경위해성과 최종적으로 식품으로 이용되는 과정에서 발생될 수 있는 식품안전성에 대하여 철저한 검증과정을 거쳐야 한다(6). 일반적으로 GM식품의 안전성은 그의 traditional counterpart와 비교 시 그만큼 안전하다는 것을 확인하는 것을 목표로 하는 실질적 동등성에 의한 안전성 평가가 이루어진다(7). GM식품의 인체 안전성 평가에는 주요 및 미량 영양성분 함량을 분석하고 실질적 동등성에 차이가 있을 경우 독성, 알레르기 유발 가능성 등을 평가할 필요가 있다(6).
작물 생산량을 증대시키는 데 가장 중요한 제한 요인은 무엇인가?
세계적으로 물 사용은 농업으로 인한 비중이 가장 크며, 우리나라는 연평균 강수량이 1,245 mm로 세계 평균보다 많지만 여름철 집중호우로 인해 대부분의 물을 이용하지 못하고 약 30% 정도만이 이용되고 있어 물 부족 국가에 속한다. 물 부족은 작물 생산량을 증대시키는 데 가장 중요한 제한 요인으로 농업에서 물이용 효율을 높이는 것은 매우 중요하다. 또한 생명공학 기술을 이용하여 내건성 작물이 개발되는 중요한 시점에 있는데 최근 몬산토에서 개발된 가뭄저항성 옥수수가 포장시험을 통해 현재 상업화를 눈앞에 두고 있으며 국내에서도 가뭄저항성을 보이는 작물에 대한 연구가 보고되었다(4,5).
GM작물은 어떤 사회 문제를 해결 할 것으로 기대되는가?
유전자변형(GM)작물은 1990년 중반부터 콩, 옥수수, 목화, 유채 등 수종의 주요 작물들이 제초제, 해충, 병 저항성을 지니도록 개발되어 상업적으로 이용되기 시작하면서 인구 증가에 따른 식량부족을 해결하고 지구온난화로 인한 농업 환경의 변화에 따른 피해를 감소시키는데 기여하는 방안으로 인식되고 있다(1). 전 세계적으로 GM작물은 1996년 170만 ha에서 재배되기 시작하여 2011년에는 29개국에서 GM 작물의 재배면적이 1억 6천만 ha로 94배나 급속히 증가하였다(2).
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