초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
비변형 들잔디와 제초제저항성 불임 JG21-MS1 들잔디는 형태적(초장, 엽신, 엽초, 엽폭, 옆각, 등) 유의차를 보이지 않는다. JG21-MS2는 비변형 들잔디와 비교하였을 때 초장 54%, 엽장 32%, 엽폭 59%로 왜성의 특징을 보였다. 제초제저항성 검증을 위해 Glufosinate (바스타, 바이엘) 농도반응실험 결과 JG21과 JG21-MS이벤트 모두 glufosinate-ammonium에 100배 이상의 높은 저항성을 보이는 것으로 나타났다. JG21-MS2는 웅성불임으로 화분이 정상적으로 형성

Ⅳ. 연구개발결과
비변형 들잔디와 제초제저항성 불임 JG21-MS1 들잔디는 형태적(초장, 엽신, 엽초, 엽폭, 옆각, 등) 유의차를 보이지 않는다. JG21-MS2는 비변형 들잔디와 비교하였을 때 초장 54%, 엽장 32%, 엽폭 59%로 왜성의 특징을 보였다. 제초제저항성 검증을 위해 Glufosinate (바스타, 바이엘) 농도반응실험 결과 JG21과 JG21-MS이벤트 모두 glufosinate-ammonium에 100배 이상의 높은 저항성을 보이는 것으로 나타났다. JG21-MS2는 웅성불임으로 화분이 정상적으로 형성되지 못하며, 특히 JG21-MS1은 꽃대를 형성하지 않아 화분을 통한 유전자이동성을 근본적으로 차단한 이벤트이다. JG21-MS1 들잔디의 포복경을 이용한 피복율은 비변형 들잔디와 유사한 것을 알 수 있었다. 유전자변형 들잔디의 잡초와의 경쟁 및 생존을 조사하기 위해 4년간 방치한 결과 비변형 들잔디와 유사하게 약 1%의 잔디만 생존하였다. 결론적으로 유전자변형 들잔디가 비변형 들잔디와 유사하게 잡초화 가능성이 희박하다.
제초제저항성 들잔디 JG21과 JG21에서 유래된 돌연변이 계통인 JG21-MS1, JG21-MS2가 동일한 이벤트임을 분자생물학적으로 확인하였다. JG21 계통 이벤트의 도입유전자 양쪽 말단 주변염기서열을 분석하였다. 도입유전자는 Ty1-copia-like retrotransposon의 비 ORF 부위에 삽입되었고, 도입유전자 삽입과정에서 선발마커인 hpt 유전자가 truncation되고 nos promoter가 제거되었다. JG21 계통 이벤트는 ubiquitin promoter-bar-ArbcS terminator로 구성된 재조합 유전자를 단일 복제수(copy)를 가지고 있으며, ubiquitin promoter-bar-ArbcS terminator를 제외한 운반체의 다른 유전요소(backbone)는 발견되지 않았다. 도입된 재조합 유전자는 복수세대 및 영양체의 복수 년(10년) 동안 유전적 안정성 및 RNA, 단백질 발현 안정성을 유지하였다. bar 유전자산물인 PAT 단백질은 대장균과 들잔디에서 당쇄가 부착하지 않는 것으로 확인되었다.
일반성분 및 아미노산 함량의 분석 결과 비변형 들잔디와 JG21 계통 이벤트 간의 각 일반성분 및 아미노산의 함량 사이에는 유의차가 없는 것으로 나타났다. 비변형 들잔디와 유전자변형 들잔디(JG21 계통)의 잎을 이용하여 첩포시험을 통한 알레르기 유발 가능성을 비교 평가한 결과, 비변형 들잔디와 유전자변형 들잔디의 알레르겐 유발 가능성은 거의 동일한 것으로 확인되었다.
유전자변형 들잔디가 비표적 생물체 및 생태계에 미치는 영향을 평가하였다. 수생 생물에 미치는 영향을 평가를 위해 제브라피쉬에 비변형 들잔디와 유전자변형 들잔디의 추출액을 처리한 다음, 생존율을 조사한 결과, 비변형 들잔디와 유전자변형 들잔디 간의 생존율에는 유의차가 없었다. 또한 곤충 및 미생물에 미치는 영향 평가 결과 곤충의 분포는 비변형 들잔디와 유전자변형 들잔디에서 유의한 차이가 없었으며, 잔디 섭식에 따른 풀무치의 장내 미생물의 변화는 관찰되지 않았다. 근권 미생물로 bar 유전자가 수평이동 되지 않았으며, 곰팡이의 분포는 주변 환경에 의해 많은 영향을 받는 것을 확인하였다.
JG21-MS의 환경방출 모니터링을 통한 환경위해영향 분석을 위해 격리포장 주변을 조사하였다. 수원 국립농업과학원, 성환 국립축산과학원, 충남대, 제주대, 제주 남원읍 등 5개 격리포장 주변에 대한 환경방출 모니터링 수행 결과 유전자변형 들잔디가 발견되지 않아, 산포 및 유전자이동은 없는 것으로 사료되었다. gDNA 기반 PCR 판별법 개발을 위해 denovo RNA sequencing을 수행하였으며 JG21-MS2에 특이적인 SNPs 및 in/del을 발견하였으며 DEGs 분석 결과 웅성불임 및 왜성과 관련한 JG21-MS2의 특이적 형질에 대한 유전자 발현 차이를 확인하였다.

Abstract ▼

Zoysia grasses are commercially important species as turf grasses, because of its relatively high drought tolerance, disease tolerance, and relatively slow growth habit. Genetically modified herbicide-tolerant zoysiagrass (JG21) expressing the bar gene has been generated previously through Agrobacte

Zoysia grasses are commercially important species as turf grasses, because of its relatively high drought tolerance, disease tolerance, and relatively slow growth habit. Genetically modified herbicide-tolerant zoysiagrass (JG21) expressing the bar gene has been generated previously through Agrobacterium tumefaciens -mediated transformation. By the treatment of γ-ray to JG21 grass, male sterile lines were developed. JG21-MS, a line of them, have been selected as a event line for commercial use.
Total 5 lines or varieties including JG21 and JG21-MS1 as test line and their parental wild type, Dukchang, and Misung as contol were grown in three different geographical location (Jeju island, Ochang, Seonghwan). All varieties show almost same morphological phenotypic characteristics except for the slight variation in Jeju island and that was probably due to prevailing environmental condition. There were no marked differences in morphological phenotypes between JG21-MS1 and other varieties of grasses. However, JG21-MS2 event was smaller in all agronomical properties than the wild type indicating dwarfism, so the coverage rate of the event was 37% less than the wild type. For three years, all varieties show almost same morphological phenotypic characteristics except for the variation in drought condition (in 2013).
JG21-MS events can not develop normal pollen and seed. JG21-MS events would have advantage to pass through the environmental risk assessment and reduce the management fee. To measure weediness of GM zoysia grasses weeds were allowed in the grass plots. Uncontrolled grass plots were dominated by weeds in three months.
We confirmed that JG21 and JG21-MS1 are equal event lines through analyses of genomic DNA blot and both of the flanking sequences of T-DNA, and the BAR sequence. BAR was expressed highly in all organs using leaf, root, and flower at a similar level in both of JG21 and JG21-MS1. The BAR gene product (PAT) was proved to express in the leaves and seeds of JG21 and JG21-MS1 by Western blot analysis. Insertion location and structure of the T-DNA was determined clearly in JG21 and JG21-MS that the right border was inserted normally into the zoysiagrass genome but a deletion took place in the left border. Namely, 1149 bp of the T-DNA left region and 620 bp of the genomic DNA in insertion site were deleted. The nos promoter was lost and the HPH gene and were truncated in part with the deletion. The T-DNA was inserted into near LTR (long terminal repeat) of a Ty1 copia-like retrotransposon. The backbone sequences were not founded in the JG21 and JG21-MS1 lines.
For safety assessment of GM plants include a comparative assessment of the chemical composition, possible toxicity, and potential allergenicity of the GM plants. The purpose of the study is to determine whether the GM plant is substantially equivalent to the parental control plant. We assessed the chemical composition, possible toxicity and allergenicity of JG21-MS1. The results is that JG21 and JG21-MS events substantially equivalent to the parental control plant in safety assessment.
A field study was conducted to evaluate the possible effect of transgenic herbicide-resistant Zoysia grasses in combination with the herbicide glufosinate application on insectile and microbial communities. The results showed that insectile diversites were no significant differences in species richness between GM and non-GM Zoysia grasses. Also, the results showed that bacterial diversities were increased in September, there were no significant differences in species richness between GM and non-GM Zoysia grasses, as well as between Basta-treated and untreated soils. To assess the possible horizontal gene transfer (HGT) of bar gene to microorganisms in nature, total soil DNAs and genomic DNAs of Basta-resistant bacteria isolated from soils and water were analyzed by PCR. No positive DNA bands were found indicating that HGT did not occur during this experimental period.
To setup the environmental monitoring system of GM zoysiagrass (event JG21 and JG21 – MS) had been conducted. The monitoring was performed in GMO confined fields. In the result of monitoring, we could not found any gene flow and distribution of GM zoysiagrass in the fields. The development of detection methods for JG21-MS was also conducted as using deNovo RNA sequencing method.