환경변화 중요성과 유전적 안전성은 최근에 증가추세의 형질전환 작물에 인식되고 있다. 본 실험은 건조저항성 형질전환체 작물의 유전적인 안전성과 환경변이에 따른 농업적인 특성을 분석하였다. 내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23과 모품종인 '일미' 및 일반품종을 대조구로 GM필드에서 작물학적 생육특성을 조사하였다. 농업적인 생육 특성에서 CaMsrB2-8, 23 계통은 모품종인 '일미'와 년차간, 지역별 평균으로 표현형은 유사하였다. 수량에서 년도별, 지역별 차이는 있지만 통계적인 유의성은 없었다. 현미의 미립특성에서 CaMsrB2-8, 23은 모품종인 '일미'와 차이를 보이지 않았다. 현미의 화학적 성분 분석에서 CaMsrB2-2 계통의 전분과 단백질함량은 모품종인 '일미'보다 일반품종인 '일품' 화학적 성분함량이 유사하였다. 본 실험결과에서 내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23는 GM 작물의 후대에서도 유전적인 안전성과 함께 수행될 수 있을 것으로 사료된다.
환경변화 중요성과 유전적 안전성은 최근에 증가추세의 형질전환 작물에 인식되고 있다. 본 실험은 건조저항성 형질전환체 작물의 유전적인 안전성과 환경변이에 따른 농업적인 특성을 분석하였다. 내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23과 모품종인 '일미' 및 일반품종을 대조구로 GM필드에서 작물학적 생육특성을 조사하였다. 농업적인 생육 특성에서 CaMsrB2-8, 23 계통은 모품종인 '일미'와 년차간, 지역별 평균으로 표현형은 유사하였다. 수량에서 년도별, 지역별 차이는 있지만 통계적인 유의성은 없었다. 현미의 미립특성에서 CaMsrB2-8, 23은 모품종인 '일미'와 차이를 보이지 않았다. 현미의 화학적 성분 분석에서 CaMsrB2-2 계통의 전분과 단백질함량은 모품종인 '일미'보다 일반품종인 '일품' 화학적 성분함량이 유사하였다. 본 실험결과에서 내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23는 GM 작물의 후대에서도 유전적인 안전성과 함께 수행될 수 있을 것으로 사료된다.
The significance of environment change and genetic safety has been recently recognized by many genetically modified (GM) plants. This study was to evaluate the safety of drought-tolerant rice and to identify the environment variance. The GM rice of drought-tolerant rice and four check cultivars were...
The significance of environment change and genetic safety has been recently recognized by many genetically modified (GM) plants. This study was to evaluate the safety of drought-tolerant rice and to identify the environment variance. The GM rice of drought-tolerant rice and four check cultivars were analyzed the data on agronomic characters and principal component in large-GM crop field. There was no significant difference in agronomic characters between the drought-tolerant rice and donor plant, 'Ilmi'. Grain yield showed the standard deviation of the difference, did not significant statistically. Related to grain characters, grain appearance were similar to the drought-tolerant rice and donor plant, 'Ilmi'. In Chemical characters, brown rice of the drought-tolerant rice and a donor plant, 'Ilmi' did difference in starch and protein, however, was similar as 'Ilpum'. These results indicated that drought-tolerant rice may perform to detect genetic safety in GM plants progeny.
The significance of environment change and genetic safety has been recently recognized by many genetically modified (GM) plants. This study was to evaluate the safety of drought-tolerant rice and to identify the environment variance. The GM rice of drought-tolerant rice and four check cultivars were analyzed the data on agronomic characters and principal component in large-GM crop field. There was no significant difference in agronomic characters between the drought-tolerant rice and donor plant, 'Ilmi'. Grain yield showed the standard deviation of the difference, did not significant statistically. Related to grain characters, grain appearance were similar to the drought-tolerant rice and donor plant, 'Ilmi'. In Chemical characters, brown rice of the drought-tolerant rice and a donor plant, 'Ilmi' did difference in starch and protein, however, was similar as 'Ilpum'. These results indicated that drought-tolerant rice may perform to detect genetic safety in GM plants progeny.
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문제 정의
안전한 농생태계 환경, 이상 기후 변화에 대비하여 무엇보다 형질전환 벼의 수량성 증가를 수립하여야 한다. 따라서 본 실험은 내건성 CaMsrB2 형질전환체가모품종간 관련된 작물의 농업적인 생육특성, 수량, 현미특성 및 미질을 분석으로 안전성 검정 체계에 대한 실용적인 육종 결과를 보고하고자 하였다.
환경변화 중요성과 유전적 안전성은 최근에 증가추세의 형질전환 작물에 인식되고 있다. 본 실험은 건조저항성 형질전환체 작물의 유전적인 안전성과 환경변이에 따른 농업적인 특성을 분석하였다. 내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23 과 모품종인 ‘일미’ 및 일반품종을 대조구로 GM필드에서 작물학적 생육특성을 조사하였다.
제안 방법
포장시험은 2011년과 2012년에 경북대학교 군위 농업생명과학대학 부속실험실습장의 GM 대규모포장(4700m2)에서 실시하였다. 5월 4일 종자소독, 5월 10일 최아된 모를 기계파종하고, 5월 14일 온실에서 경화처리 한 후 0.3% 바스타 제초제로 분사 처리하였다. 주당 3∼5본씩 6월 1일에 기계이앙 하였으며, 시비량은 N-P2O5-K2O=90-45-57kg ha-1로 재배하였고 기타 재배방법은 농촌진흥청 벼 표준재배법에 준하였다.
내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23 과 모품종인 ‘일미’ 및 일반품종을 대조구로 GM필드에서 작물학적 생육특성을 조사하였다.
현미의 천립중은 전자저울(ARD 120)을 이용하여 100립씩 3반복 조사한 후 그 평균치를 환산하였다. 미립의 화학적 특성을 조사하고자 아밀로스, 단백질 및 지질 함량을 근적외분광분석 (NIRS, Foss 6500)으로 2반복 분석하여 평균치를 구하였다.
수량산출을 위해서 CaMsrB2-8, CaMsrB2-23 그리고 ‘일미’는 1반복에 30주씩 3반복으로 산출하였으며, 이외 시험구 시험재료는 1반복 30주로 수확하여 자연건조한 후 정조의 수분함량이 12∼15% 일 때 무게를 측정하였다. 미립특성을 조사하기 위하여 현미의 길이, 폭, 두께는 각 계통 당 50립씩 5반복으로 Vernie Caliper (MITUTOYO, CD-15CP)로 측정하였고, 장폭비는 현미의 길이와 폭의 비로 산출하였다. 현미의 천립중은 전자저울(ARD 120)을 이용하여 100립씩 3반복 조사한 후 그 평균치를 환산하였다.
수량산출을 위해서 CaMsrB2-8, CaMsrB2-23 그리고 ‘일미’는 1반복에 30주씩 3반복으로 산출하였으며, 이외 시험구 시험재료는 1반복 30주로 수확하여 자연건조한 후 정조의 수분함량이 12∼15% 일 때 무게를 측정하였다.
실내선발 육종목표에서 중요한 분석조사인 데 현미품질과 식미관련 이화학적 특성을 실시한다. 내건성형질전환체 계통인 CaMsrB2- 2 계통을 모품종인 ‘일미’, 대조구인‘백진주’ 외 2 품종의 미질관련성 여부를 NIR 분석기로 현미의 화학적인 성분을 조사하였다 (Table 3).
출수 후 50일 후에 작물학적인 특성조사로 간장, 수장, 수수를 조사하였다. 수량산출을 위해서 CaMsrB2-8, CaMsrB2-23 그리고 ‘일미’는 1반복에 30주씩 3반복으로 산출하였으며, 이외 시험구 시험재료는 1반복 30주로 수확하여 자연건조한 후 정조의 수분함량이 12∼15% 일 때 무게를 측정하였다.
미립특성을 조사하기 위하여 현미의 길이, 폭, 두께는 각 계통 당 50립씩 5반복으로 Vernie Caliper (MITUTOYO, CD-15CP)로 측정하였고, 장폭비는 현미의 길이와 폭의 비로 산출하였다. 현미의 천립중은 전자저울(ARD 120)을 이용하여 100립씩 3반복 조사한 후 그 평균치를 환산하였다. 미립의 화학적 특성을 조사하고자 아밀로스, 단백질 및 지질 함량을 근적외분광분석 (NIRS, Foss 6500)으로 2반복 분석하여 평균치를 구하였다.
, CaMsrB2-23) 모품종인 ‘일미’를 분양받아 자포니카형 품종인 ‘일품’, ‘주남’, ‘백진주’, ‘낙동’, ‘추청’을 비교품종으로 포장 배치 하였다(Figure 1). 포장시험은 2011년과 2012년에 경북대학교 군위 농업생명과학대학 부속실험실습장의 GM 대규모포장(4700m2)에서 실시하였다. 5월 4일 종자소독, 5월 10일 최아된 모를 기계파종하고, 5월 14일 온실에서 경화처리 한 후 0.
이론/모형
주당 3∼5본씩 6월 1일에 기계이앙 하였으며, 시비량은 N-P2O5-K2O=90-45-57kg ha-1로 재배하였고 기타 재배방법은 농촌진흥청 벼 표준재배법에 준하였다.
성능/효과
계통간 생육조사에서 반복간 평균 간장을 조사한 결과, CaMsrB2-의 2 계통에서 년차별, 시험 반복별로 모품종인‘일미’보다 다소 3∼4 cm 편차가 나타났다.
내건성 형질전환체인 CaMsrB2- 2계통은 모품종인 ‘일미’에 비해 아밀로스 함량이 0.4∼0.5%, 단백질은 0.5∼1.3% 낮게 분석되었으며, 전분은 2.9∼4.5% 높게 분석되었다.
모품종인‘일미’에 비해 CaMsrB2-8은 다소 낮게 CaMsrB2-23은 높게 나타났으며, 일반 품종 중에 ‘백진주’ 668 kg/10a과 유사하였다.
수수는 CaMsrB2-의 2계통 11.7±2.27∼12.3±2.63개이고 ‘일미’는 10.2±1.47개로 수수에서 1.5개 차이가 났으며, 년도별, 지역별 수수비교에서도 0.2 cm 차이로 거의 유사하며 다만 모품종인 ‘일미’ CaMsrB2-의 2 계통 보다 1.3∼2.5 cm 짧았다 (Table 1).
지역간 차이에서도 CaMsrB2-23 계통은 모품종인 ‘일미’ 보다 15 kg/10a 로 증수되어 CaMsrB2-23은 내건성인 형질전환체 이면서 수량도 모품종인 ‘일미’보다 증수되어 내건성 환경저항성 실용품종으로 수립할 수 있을 것으로 간주된다.
현미의 화학적 성분 분석에서 CaMsrB2- 2 계통의 전분과 단백질함량은 모품종인 ‘일미’보다 일반품종인 ‘일품’ 화학적 성분함량이 유사하였다.
현미품질은 입형, 색택, 투명도 및 심복배정도 등에 의하여 선발하는 데, CaMsrB2-8, CaMsrB2-23 현미색은 ‘일미’의 현미색과 유사하였고, 백미에서는 CaMsrB2-8, CaMsrB2-23는 모품종인 ‘일미’ 보다는 균일한 색으로 나타났으며, 모 품종인 ‘일미’는 심복백이 다소 보였다(Figure 2).
후속연구
2012년 2 년차 수량에서 CaMsrB2-8은 486 kg/10a, CaMsrB2-23은 727kg/10a으로 모품종인 ‘일미’ (724kg/10a)에 비해 형질전환체 계통에 따라 차이가 보였으며, CaMsrB2-23의 수량은 연차간, 지역 간 유사하게 산출되었다. 2년차 군위포장에서 CaMsrB2-8의 수량이 1년차에 비해 급격히 감소한 이유는 출수기 전까지 잎에 반점이 나타난 것으로 수량감소로 추정되었으나 잎의 반점현상과 수량 관련성 여부에 대해서는 좀 더 연구가 필요하다. Matinand Kang (2003), Furukawa eal.
내건성 특성을 가지는 형질전환체 CaMsrB2-의 2 계통의 2개 지역 2년차에서 CaMsrB2-23은 농업적 형질이 모품종인 ‘일미’와 유사한 경향으로 실용적으로 고정된 계통에 대하여 반복을 두어 수량성 및 모든 특성을 검정시험에 실시할 수 있을 것으로 사료된다.
현미의 화학적 성분 분석에서 CaMsrB2- 2 계통의 전분과 단백질함량은 모품종인 ‘일미’보다 일반품종인 ‘일품’ 화학적 성분함량이 유사하였다. 본 실험결과에서 내건성 형질전환체인 CaMsrB2-8, 23는 GM 작물의 후대에서도 유전적인 안전성과 함께 수행될 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
농업 생산 환경 악화요인은?
최근에 전 지구적인 이상 기후, 온난화에 따른 사막화, 건조지의 대규모 관개농업에 따른 토양과 지하수의 염류화 등으로 농업 생산 환경이 급속히 악화되고 있는 실정이다(Park et al. 2009; Long and Ort 2010).
작물의 생산성을 저하시키는 주요 요인은?
2009; Long and Ort 2010). 가뭄, 냉해, 고염분 등의 환경스트레스는 작물의 생산성을 저하시키는 주요 요인 중의 하나로 환경스트레스에 대한 내성을 가지는 작물의 개발은 농업적으로 매우 중요하다(Barnabas et al. 2008).
형질전환체 개발 예시 중 이스트 관련 예는?
2011). 또한 이스트를 이용한 고온스트레스 내성 OsFKBP20 (Nigam et al. 2009), E. coli, S. cerevisiae를 이용한 환경스트레스 기능 OsCYP2(Kumari et al. 2009), 옥수수 cyclophilin유전자군이 염, 저온, 금속, 고온 및 상처 등의 스트레스에 발현량 증가(Marivet et al. 1992), 엽록체 산화 스트레스에 기능하는 AtCYP20-3, 전자전달단백질 Rieske축적에 관여하는 AtFKBP13(Gupta et al. 2002), Histone 단백질과의 상호작용에 의한 식물 기관발달에 기능하는 AtCYP71(Li et a2007)가 있다. Xanthophyll 계열의 화합물은 항산화성질이 강하고 화학적 안정성이 높아 활용가치가 매우 높으나 인위적 합성이 어려워 최근에는 유전공학적 대사공학방법으로 식물체 내에 발현시키고자 하는 노력이 활발히 진행되고 있다. 특히, β-carotene hydroxylase 유전자는 Xanthophyll 계열의 Antioxidant 화합물을 합성하는 효소로서 이 유전자를 식물에 형질전환하여 항산화기능이 강화된 토마토를 개발한 예가 있다(Dharmapuri et al.
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