초록 ▼

가. 국내 수입 및 유통 LM 저장곡물에 대한 비표적 곤충에 미치는 영향 평가
가) 실험대상 LMO 및 비표적 곤충 각 1종 선발
◦ ELISA test를 통한 확보한 사료용 수입 옥수수는 Cry1Ab/Ac 독소 단백질이 발현.
◦ 08년, 09년 국내 강원도 옥수수를 대상으로 ELISA test 실시 결과 Bt 독소 단백질 불검출
◦ 08년, 09년 및 Bt 옥수수 대상으로 영양성분 분석 결과 08년도 옥수수와 Bt 옥수수간 영양 성분 유사. 08년 옥수수를 대조 계통으로 선정.
◦ Bt 옥수수가 Cry

가. 국내 수입 및 유통 LM 저장곡물에 대한 비표적 곤충에 미치는 영향 평가
가) 실험대상 LMO 및 비표적 곤충 각 1종 선발
◦ ELISA test를 통한 확보한 사료용 수입 옥수수는 Cry1Ab/Ac 독소 단백질이 발현.
◦ 08년, 09년 국내 강원도 옥수수를 대상으로 ELISA test 실시 결과 Bt 독소 단백질 불검출
◦ 08년, 09년 및 Bt 옥수수 대상으로 영양성분 분석 결과 08년도 옥수수와 Bt 옥수수간 영양 성분 유사. 08년 옥수수를 대조 계통으로 선정.
◦ Bt 옥수수가 Cry1Ab/Ac 발현함으로 비표적 실험곤충으로 갈색거저리를 선정.
나) 아급성 독성 평가
◦ 갈색거저리 초기 유충의 생존율은 접종 50일 후 Bt 옥수수에서 60%, non-Bt 옥수수에서 40%로 Bt 옥수수가 거저리 초기 유충에 대한 부정적 영향이 적은 것으로 사료됨.
◦ 갈색거저리 중기 유충의 생존율은 접종 70일 후 Bt 옥수수에서 87%, non-Bt에서 73.3% 생존. Bt 옥수수가 거저리 중기 유충에도 부정적 영향이 적은 것으로 사료됨.
◦ 갈색거저리 부화 직후 유충 Bt 옥수수 접종 80일 후 용화. 용화율 83%. 유충기간 170일. non-Bt 옥수수에서의 생존율 10% 미만으로 인해 유충기간, 용화율 산출 불가.
◦ 갈색거저리의 번데기 기간, 우화율, 성충기간은 Bt 옥수수에서 각각 7일, 75%, 20일이고, non-Bt 옥수수에서는 7일, 60%, 18일.
◦ 갈색거저리 초기, 중기 유충의 두폭 변화양상은 모두 Bt 옥수수에서 non-Bt 옥수수에서 보다 크게 나타남. Bt 옥수수가 갈색거저리 유충의 성장률에 부정적인 영향 없는 것으로 사료.
◦ 아급성 독성 평가 결과, 전반적으로 Bt 옥수수가 갈색거저리에 미치는 부정적인 영향 적은 것으로 사료됨.
◦ 7일 동안 측정한 갈색거저리의 기주 선호도 조사 결과, 전반적으로 Bt 옥수수에 대한 선호도가 non-Bt에서 보다 높게 나타나는 것으로 미루어 보아 Bt 옥수수가 갈색거저리 유충의 기주에 대한 선호도에 부정적인 영향이 없는 것으로 사료됨.
다) 만성 독성 평가
◦ Bt 옥수수에서 1세대 성장한 갈색거저리 성충의 산란 후 부화한 개체 수는 46마리, non-Bt에서는 54마리였으나, 그 후 이들의 생존율은 Bt에서 57%, non-Bt에서는 0%였음.
◦ Bt 옥수수의 갈색거저리에 대한 만성적 독성 평가 결과, Bt 옥수수가 비표적 곤충인 갈색거저리의 산란율에는 non-Bt 옥수수 보다 낮아지나 부화 후 생존유충의 수는 현저히 높음.
라) 생화학적 독성 지표 개발
◦ 3개월 동안 Bt 옥수수를 섭식한 갈색거저리 유충의 체액에서는 Cry 독소 단백질 불검출. Bt 옥수수에서 발현되는 Bt 독소 단백질이 거저리의 중장에 위치하고 있는 Bt 수용체와 결합하지 않아서 중장 천공12)이 형성되지 않음으로 인해 체강으로의 독소 단백질 이동 안 되는 것으로 사료.
◦ Bt 옥수수를 30일과 90일 동안 섭식한 갈색거저리를 non-Bt 옥수수로 옮긴 후 9일 동안 체내 Cry 독소 단백질의 함량 변화 관찰 결과, non-Bt 옥수수로 옮긴 후 7일 내외에 체내 Cry 독소 단백질 배출됨. 이는 비표적 곤충인 갈색거저리 유충의 체내에 Bt 독소 단백질이 축적되지 않음을 의미.
◦ non-Bt 옥수수에서 자라던 갈색거저리 유충을 Bt 옥수수로 옮긴 후 50일 동안 측정한 체내 독소 단백질의 함량 변화 관찰 결과, 체내에서 검출된 Cry 독소 단백질의 함량이 천천히 증가하여 50일에 이르러 Bt 옥수수와 유사한 농도로 검출됨.
◦ ELISA test 결과, 비표적 곤충인 갈색거저리가 Bt 옥수수를 섭식하더라도 중장 천공이 형성되지 않아 체강으로 이동하거나 체내 축적이 이루어지지 않는 것으로 사료됨. Bt 옥수수를 섭식할 경우 장내에만 머물다가 신속히 배출되는 것으로 사료됨.
나. 국내 수입 및 유통 LMO의 비의도적 생태환경으로의 방출을 고려한 LMO 미소생태환경 조건에서의 비표적 곤충에 미치는 영향 평가
가) 실험대상 LMO 및 비표적 곤충 각 1종 선발
◦ ELISA test 결과, 발아용 Bt 옥수수 종자와 발아 후 형성된 성체 옥수수에서 Cry1F가 발현되는 것을 확인하였으며, 그 농도는 (+)control과 비교하여 비슷하거나 조금 낮은 수치로 검출.
◦ Bt 옥수수 성체 잎을 대상으로 실시한 ELISA test 결과, 93%의 개체에서 Cry1F가 발현되는 것으로 확인 됨. 추후 실험 곤충 접종 시 ELISA를 통한 Bt 옥수수의 Cry 독소 단백질 발현 여부 확인 필요.
◦ Bt 옥수수 성체에서 발현되는 독소 단백질이 Cry1F인 것으로 확인됨으로 비표적 곤충으로 기장테두리진딧물을 선정함.
나) 아급성 독성 평가
◦ 산자 발생 후 Bt와 non-Bt 옥수수에 각각 접종한 기장테두리진딧물의 생존율 분석 결과, 산자 발생 후 16일까지 매일 측정한 Bt 옥수수에서의 생존율이 non-Bt에서 보다 조금씩 낮으나 전체적인 두 기주에서의 생존율의 차이는 없는 것으로 사료됨.
◦ 기장테두리진딧물의 Bt 옥수수와 non-Bt 옥수수에 대한 기주 적합성 분석을 위해 측정한 유시충 발생의 경우, 접종 8일 후 non-Bt에서의 유시충 발생률이 Bt 옥수수에서 보다 조금 높으나 측정기간 동안 전반적으로 Bt 옥수수에서의 유시충 발생률이 non-Bt에서 보다 높음. 그러나 전체적인 유시충 발생율의 차이는 없는 것으로 사료됨.
◦ 7일 동안 측정한 기장테두리진딧물의 기주 선호도 조사에서 접종 초기에는 non-Bt 옥수수에 대한 선호도가 높았으나, 접종 4일후부터 두 기주 간 선호도 차이가 줄어들었음. 전반적으로 Bt 옥수수가 기장테두리진딧물의 기주 선호도에 부정적인 영향이 적은 것으로 사료됨.
다) 만성 독성 평가
◦ 기장테두리진딧물 성충에서 생산되는 산자수를 18일 동안 매일 측정한 결과, 접종 7일까지는 두 기주 간 차이가 없으나, 8일후부터 Bt에서의 산자 발생수가 전반적으로 많은 것으로 나타남. Bt 옥수수가 기장테두리 진딧물에 부정적 영향이 없는 것으로 사료됨.
라) 생화학적 독성 지표 개발
◦ Bt 옥수수에 접종 50일 후 진딧물을 수거하여 총체를 대상으로 ELISA test 실시한 결과, (+)control의 29% 농도의 Cry1F 단백질 검출. 이는 미량의 Cry1F 단백질이 섭식 과정 가운데 Bt 옥수수에서 진딧물 체내(아마도 장내)로 이동된 것으로 사료됨.
다. LMO 저장 곡물에 대한 표적 곤충에 미치는 영향 평가
가) 생존 생장 분석
◦ 표적 곤충인 화랑곡나방 유충의 생존율은 Bt 옥수수에서 접종 9일 후 50%로 줄어들었고 25일 후에는 10%의 유충만 생존. 반면 non-Bt 옥수수에서의 생존율은 접종 25일까지 93%에 이름.
◦ Non-Bt 옥수수에서의 유충기간은 19일, 용화율은 100%, 용기간은 7일, 우화율은 93%로 나타남. 반면 Bt 옥수수에서의 측정은 불가능하였음.
나) 성장 분석
◦ 화랑곡나방 유충의 두폭 변화는 부화 7일까지의 Bt 및 non-Bt 옥수수에서의 차이가 관찰되지 않았으나, 7일 이후부터 non-Bt에서의 두폭이 Bt 옥수수에서 보다 큰 폭으로 증가하였다.
◦ Bt 옥수수가 표적 곤충인 화랑곡나방의 성장률에도 부정적인 영향을 줌으로서 효과적인 방제효과를 제공할 수 있을 것으로 사료됨.
라. LMO에 의한 곤충영향조사 시스템 구축
가) 실험 곤충의 사육 조건 확립(2개 곤충 이상) 등
◦ 갈색거저리의 사육조건은 옥수수 가루에 습도 유지를 위해 1% glycerol을 첨가한 그룹 (약 50%)에서 보다 옥수수 가루만 제공한 거저리의 생존율 (약 70%)이 높게 나타남. 추후 실험에 옥수수가루만 제공함.
◦ 인공사료로 사육한 화랑곡나방 성충은 산란 케이지로 옮겨 주고 10%의 설탕물을 제공. 알 수거는 1회/1일. 유충기간 약 24-25일. 알 기간 약 2-3일.
◦ 기장테두리진딧물의 사육조건은 Insect breeding dish(7.2×7.2×10 cm)에서의 조건이 적합했고, 사육상자 바닥에는 수분유지와 옥수수 잎의 고정을 위해 물에 적신 솜이 유리한 것으로 판단됨.
◦ 조명나방의 경우 채집해 온 시기가 월동 시작시기와 맞물려 현재 월동 상태인 조명나방에 대한 추후 사육 계획 설립 중.
나) 비표적 곤충을 이용한 LMO 환경위해성 평가 프로토콜 작성
◦ 본 연구과제에서 실시한 연구 과정 중에 확립된 연구 방법 및 연구 결과를 Bt 곡물의 저장 상태에서의 위해성 평가 프로토콜과 Bt 작물의 생태환경으로의 방출을 고려한 위해성 평가 프로토콜 작성에 활용함.

Abstract ▼

Planted areas of living modified (LM) crops have been rapidly expanded and the trade volume of LM crops also has been steadily increased worldwide. Among various LM crops, insect-resistant crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) toxin protein has been considered as one of the most efficient way

Planted areas of living modified (LM) crops have been rapidly expanded and the trade volume of LM crops also has been steadily increased worldwide. Among various LM crops, insect-resistant crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) toxin protein has been considered as one of the most efficient ways for pest control. Fourteen million tons of LM grains, including maize, cotton and soybean, have been imported to Korea for food, feed and processing (FFP) in 2008 and 2009.
Therefore, it is necessary to evaluate the potential impacts of FFP LM grains on non-target insects under storage condition or in the case when released unintentionally into the environment. In addition, to establish proper risk assessment protocol for importing countries, consideration of the unintentional release of LM grains to natural ecological environment is also important. For proper assessment of environmental impacts of LM crops, comparison with a reference strain of non-LM crops is a prerequisite. Securing the reference non-LM crops as a control from LM crop-producing countries or companies, however, is almost impossible. To evaluate the environmental impacts of imported LM crops or grains of unknown source, therefore, it is imperative to identify the transgene (e.g., Bt toxin type) in the test LM grains and to select an appropriate non-LM control having biological equivalence to the target LM crops.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• Summary ... 13
• 목차 ... 17
• 1. 사업 개요 ... 19
• 1) 사업추진 배경 및 필요성 ... 19
• 2) 사업 목표 및 범위 ... 22
• 2. 연구 내용 및 방법 ... 24
• 1) LMO 저장 곡물(옥수수)에 대한 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 24
• 가. Bt 옥수수 및 비표적 곤충 각 1종 선발 ... 24
• 나. 아급성 독성 평가 ... 26
• 다. 만성 독성 평가 ... 29
• 라. 생화학적 독성 지표 개발 ... 29
• 2) 국내 수입 및 유통 LMO의 비의도적 생태환경으로의 방출을 고려한 LMO 미소생태 환경 조건에서의 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 32
• 가. 실험대상 LMO 및 비표적 곤충 각 1종 선발 ... 32
• 나. 공통 독성평가 실험 진행 과정 ... 35
• 다. 아급성 독성 평가 ... 36
• 라. 만성 독성 평가 ... 37
• 마. 생화학적 독성 지표 개발 ... 37
• 3) LMO 저장 곡물(옥수수)에 대한 표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 38
• 가. Bt 옥수수 및 표적 곤충 각 1종 선발 ... 38
• 나. 아급성 독성 평가 ... 38
• 4) LMO에 의한 곤충영향조사 시스템 구축 ... 39
• 가. 실험 곤충의 사육 조건 확립(2개 곤충 이상) 등 ... 39
• 나. 비표적 곤충을 이용한 LMO 환경위해성 평가 프로토콜 작성 ... 42
• 3. 연구 결과 ... 43
• 1) LMO 저장 곡물(옥수수)에 대한 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 43
• 가. Bt 옥수수 및 비표적 곤충 각 1종 선발 ... 43
• 나. 아급성 독성 평가 ... 45
• 다. 만성 독성 평가 ... 50
• 라. 생화학적 독성 지표 개발 ... 51
• 마. 저장상태의 Bt 옥수수에 대한 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 고찰 ... 54
• 2) 국내 수입 및 유통 LMO의 비의도적 생태환경으로의 방출을 고려한 LMO 미소생태 환경 조건에서의 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 56
• 가. 실험대상 LMO 및 비표적 곤충 각 1종 선발 ... 56
• 나. 아급성 독성 평가 ... 61
• 다. 만성 독성 평가 ... 64
• 라. 생화학적 독성 지표 개발 ... 65
• 마. 미소생태 환경에서의 Bt 옥수수에 대한 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 고찰 ... 65
• 3) LMO 저장 곡물(옥수수)에 대한 표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 67
• 가. Bt 옥수수 및 표적 곤충 각 1종 선발 ... 67
• 나. 아급성 독성 평가 ... 68
• 다. 저장상태의 Bt 옥수수에 대한 표적곤충에 미치는 영향 평가 고찰 ... 70
• 4) LMO에 의한 곤충영향조사 시스템 구축 ... 71
• 가. 실험 곤충의 사육 조건 확립(2개 곤충 이상) 등 ... 71
• 나. Bt 작물의 환경위해성 평가 프로토콜 제공 ... 73
• 4. 2010년 ‘유전자 변형생물체 (LMO) 자연 생태계 평가.연구 (II)’에 관한 고찰 ... 75
• 1) 연구 배경 및 필요성 ... 75
• 2) 저장상태의 수입 Bt 옥수수의 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 76
• 3) Bt 옥수수의 미소생태환경에서의 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 78
• 4) Bt 작물의 환경위해성 평가 프로토콜 제공 ... 79
• 5. 향후계획 ... 81
• 1) Bt 옥수수의 생태환경에서의 곤충상의 변화를 고려한 영향 평가 ... 81
• 2) Bt 면화 미소 생태환경에서의 비표적 곤충에 미치는 영향 평가 ... 82
• 6. 기대성과 및 활용방안 ... 83
• 7. 제안 사항 ... 84
• 8. 연차별 연구계획 및 성과율 ... 85
• 9. 참고문헌 ... 86
• 10. 별첨 ... 88
• [별첨 1] 단백질 추출 protocol ... 88
• [별첨 2] ELISA test protocol ... 90
• [별첨 3] 환경부에서 지정한 멸종 위기종이 국내 수입 LMO (Bt 옥수수 및 면화) 노출에 대한 위해가능성 판별 ... 93
• [별첨 4] 옥수수 곡물에 서식하는 대표 곤충 종 및 이들의 특징 ... 97
• [별첨 5] 옥수수 식물체에 서식하는 대표 곤충 종 및 이들의 특징 ... 99
• [별첨 6] Bt 작물의 Cry toxin 에 표적곤충 조사 ... 100
• [별첨 7] LMO에 의한 곤충 영향 조사 시스템 구축 개요 ... 106