Glufosinate 저항성 LM콩과 근연종 간의 생장 특성 비교 평가

박해림,육민정,김도순 한국잔디학회 2018 Weed & Turfgrass Science Vol.7 No.4

This study was conducted to estimate potential weediness by quantitatively evaluating the growth characteristics associated weedy risk of the living modified (LM) soybean and its relative soybeans. The LM soybean and cultivated soybean Kwangan-kong showed similar growth characteristics with bigger canopy height, stem diameter and leaf area, while shorter stem length than wild soybean, which has indeterminate growth. In the case of reproductive growth and seed production traits, wild soybean produced significantly greater number of flowers, pods, and seeds, and showed greater pod shattering than LM soybean. When low dose of glufosinate was present as selective pressure, the viability of glufosinate-resistant LM soybean was significantly higher than the relatives due to transgene benefit. Since wild soybean has higher adaptability to the natural environment than cultivated soybean and produces greater number of seeds, this suggests that there is a potential weedy risk of the hybrids between LM soybean and wild soybean. Therefore, long-term studies are required on the subsequent generations of hybrids between LM and relative soybeans for risk management of LM soybean in natural and agricultural environment of Korea. 유전자변형(living modified, LM) 작물의 환경 생태계로의 확산 및 생태계 내 지속성은 LM작물의 위해성 평가 및 안전 관 리에 있어 핵심적인 요소이다. LM콩은 국내에서 재배되고 있지는 않지만 식용 및 사료용으로 가장 많이 수입되고 있는 LM 작물이며, 야생종이 자생하므로 국내 콩 유전자 다양성 보전 및 LMO 위해성 관리를 위해 LM콩의 잡초화 가능성 평가 연구 가 필요하다. 따라서 본 연구는 LM콩과 그 모품종인 광안콩 및 일년생 야생콩인 돌콩의 생장특성을 정량적으로 평가하여 LM콩 및 교잡후대종의 잡초화 가능성을 예측하고자 수행되었다. LM콩의 영양생장특성은 전반적으로 광안콩과 유사하였 으며 돌콩에 비하여 경장은 짧았다. 개체당 화기, 꼬투리 및 종자 수는 야생콩이 LM콩에 비해 월등히 많았고 종자 탈립성 역 시 LM콩에 비해 높았다. 다만 제초제 glufosinate 저항성 LM콩의 도입유전자 효과에 의해 제초제가 선택압력으로서 존재 할 경우 LM콩의 생존 경합력은 광안콩 및 야생콩에 비해 현저히 높을 것으로 판단되었다. 이에 따라 자연환경에 대한 적응 성이 높은 야생콩과 제초제 저항성 LM콩 간 교잡에 의해 생산되는 교잡후대종은 잡초화 가능성 높을 것으로 예상된다. 따 라서 LM콩의 위해성 관리를 위해서는 LM콩은 물론 LM콩과 근연종 간의 교잡후대종을 포함한 장기적인 잡초화 가능성 평 가가 필요하다. 본 연구를 통해 확립된 LM콩과 근연종의 정량적 생장 및 생식특성 평가 결과는 국내 농업환경에서 LM콩의 잡초화 가능성을 평가하기 위한 기초 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

유채로부터 갓으로 유전자이동에 의한 교잡종의 휴면에 따른 잡초화 가능성

임연화,육민정,장전걸,나경주,박수형,김도순 한국잔디학회 2015 Weed & Turfgrass Science Vol.4 No.1

To assess the dormancy associated weedy risk of the F1 hybrid generated by hybridization between Brassica juncea(maternal) and Brassica napus (paternal), seed germination, dormancy and longevity were examined sequentially after seedharvest. The F1 hybrids exhibited the intermediate characteristics of their parents in seed germination and dormancy withrelatively high dormancy rate of 41.1%. In summer, F1 hybrid seeds buried in the 3 cm soil exhibited greater viability (52.4%) thanthose in the soil surface with greater seed longevity (74.6%) than its maternal (63.3%) and paternal (33.7%) parents at 100 days ofover-summering in soil. In winter, F1 seeds buried in the soil surface were more viable than those in the 3 cm soil with greater seedlongevity (83.5%) than its maternal (39.0%) and paternal (71.7%) parents at 100 days of over-wintering in soil. Therefore, it isconcluded that F1 hybrid resulted from gene flow from OSR to mustard has high seed dormancy and longevity during summerand winter, suggesting its weedy risk potential. Further studies are required to examine the reproductivity and fitness cost of F1hybrid to make a clearer conclusion of its weedy risk. 본 연구는 유채의 화분이동으로 근연종 갓과의 교잡을통해 형성된 교잡종의 발아휴면특성과 월하 및 월동성을 평가하여 교잡종의 잡초화 가능성을 예측하고자 본 연구를 수행하였다. 교잡종은 부본인 유채와 모본인 갓에 비해전반적인 발아특성이 갓에 근접한 중간적인 특성을 보여주었으며, 휴면성도 41.1%로 갓에 근접한 높은 휴면성을보여주었다. 수확 직후 종자를 토양에 매립하여 월하특성을 평가한 결과 표토보다는 3 cm 토심에서 월등히 높은 월하특성을 보여주었으며, 월하기간과 상관없이 3 cm 토심조건에서 부본인 유채에 비해 매우 높고 모본인 갓에 비해약간 높은 월하특성을 보여주었다. 반면 종자의 월동특성은 월하특성과 반대로 표토조건에서 교잡종이 부모종보다높은 월동성을 가지는 것으로 확인되었다. 따라서 유채-갓교잡종은 휴면성이 비교적 높고 월하 및 월동성이 높아 잡초화 가능성이 있음을 시사한다. 유채-갓 교잡종의 보다 명확한 잡초화 가능성 평가를 위해서는 교잡종의 종자생산가능성 및 자연 생태계 적응성 여부에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

LM콩과 야생콩인 돌콩의 교잡후대종 종자의 특성 평가

박해림,육민정,김도순 한국잔디학회 2016 Weed & Turfgrass Science Vol.5 No.4

국내에는 야생콩이 전국적으로 분포하고 있기 때문에LM콩으로부터의 야생콩으로 유전자 이동으로 인한 교잡후대종에 관한 연구는 국내 콩 다양성 보전과 LMO 안전관리를 위해 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 LM콩과 일년생 야생콩인 돌콩의 교잡후대종 종자의 형태적 및 발아휴면특성을 평가하여 교잡후대종의 잡초화 가능성을 예측하기 위한 기초자료를 제시하고자 수행되었다. 교잡 1세대의 경우 형태적으로 돌콩과 매우 유사하며, 발아휴면특성또한 모본인 돌콩과 유사하여 휴면성이 매우 클 것으로 예측된다. 교잡 2세대 종자는 형태적 특성과 발아휴면특성이부모종의 중간적인 특성을 지니며 모본인 돌콩에 보다 근접한 것으로 확인되었다. 특히 F2의 휴면율은 65.5%에 달할 정도로 매우 높아 잡초화 가능성을 시사한다. 국내 농업환경에서 교잡후대종이 잡초화 되려면 11월 이후에 탈립된 종자가 토양 중에서 월동하여 종자 활력을 유지하고, 휴면이 타파된 후 발아하여 자연 생태계에서 다른 재배종 및야생종들과 경합하여 생존 및 세대진전을 할 수 있어야한다. 따라서 LM콩 및 야생콩 간 교잡후대종의 명확한 잡초화 가능성은 종자의 월동성, 생육특성 및 종자생산성 평가 등을 추가적으로 수행하여 다각적인 측면에서 면밀히평가되어야 할 것이다. With increasing LM soybean import, the concern about unintentional gene flow from LM soybean to wild soybean and consequential weedy risk has been growing. Therefore, we conducted this study to characterize seed traits including germination of hybrids resulted from gene flow from LM soybean to wild soybean in comparison with their parents, LM soybean and wild soybean. Pollen-donor LM soybean seeds were much greater and heavier (about 15.0 g of 100 seed weight) than F2 hybrid (5.7 g), while pollen-recipient wild soybean and F1 hybrid seeds were smallest and lightest (about 2.5 g). F2 hybrid was brown, intermediate between yellow LM soybean seed and black wild soybean seed. These findings indicate that F1 hybrid seeds show similar characteristics with wild soybean, while F2 hybrid seeds show intermediate color and size between two parents. F2 hybrid seed showed intermediate traits between two parents in germination and dormancy rates, which were 35% and 65%, respectively. LM soybean showed no dormancy, while wild soybean showed greater than 90% dormancy. This finding indicates that F2 hybrid show intermediate characteristics in seed germination with high dormancy trait, suggesting a potential weediness of hybrids resulted from gene flow from LM soybean to wild soybean.

제초제 내성 형질전환 벼와 잡초성 벼의 표현형질 비교

고은미,안주희,남기정,남경희,박기웅,백경환,김창기 한국잔디학회 2013 Weed & Turfgrass Science Vol.2 No.1

The phenotypic traits of herbicide-tolerant transgenic rice were compared with those of wild type (Dongjin) as well as two accessions (Hwaseong-aengmi 1 and Gwangyang-aengmi 12) of weedy rice. This study was conducted to investigate whether unintentional alterations in phenotypic characteristics occurred in the transgenic rice and whether the altered traits were similar to those in the two weedy rices. All qualitative traits studied were similar in the transgenic or wild-type rice. On the other hand, awn presence, flag leaf attitude and grain color differed considerably between herbicide-tolerant transgenic rice and weedy rice. As for quantitative traits,plant height, the number of tillers per plant and shoot dry weight were significantly greater for weedy rice than transgenic or wild-type rice. Grain weight per plant and 1000-grain weight of transgenic (or wild-type) rice were significantly greater than those of weedy rice. Transgenic rice shattered less than the other rices. Amylose and protein contents in embryos of transgenic rice were significantly different from those of weedy rice. The potential for weediness of the transgenic rice may be assessed using phenotype comparison between transgenic and weedy rice as shown in this study. 제초제 내성 형질전환 벼와 모본(동진벼) 및 잡초성 벼두 계통(화성앵미 1과 광양앵미 12)의 표현형질을 비교하였다. 형질전환 벼와 모본의 질적형질은 모두 유사하였지만, 까락의 유무, 지엽 자세 및 종실 색은 형질전환 벼와잡초성 벼 사이에 큰 차이가 있었다. 양적형질 중에서 초장, 분얼 수 및 지상부 건물중은 형질전환 벼나 모본에 비해 잡초성 벼에서 유의하게 우세했다. 형질전환 벼 및 모본의 주당 종실중과 천립중은 잡초성 벼에 비해 유의하게무거웠다. 형질전환 벼는 모본 및 잡초성 벼에 비해 탈립이 용이하지 않았으며, 형질전환 벼의 배유 아밀로스 및단백질 함량은 잡초성 벼와 유의한 차이가 있었다. 이와같은 형질전환 벼와 잡초성 벼 표현형질의 비교 연구는형질전환 벼의 잡초화 가능성 예측에 활용될 수 있을 것이다.

인간 상피성장인자 유전자 발현 유전자변형 콩의 생태계 침입성 평가

김도영(Do Young Kim),엄민식(Min Sik Eom),김혜진(Hye Jin Kim),백인순(In-Soon Pack),박정호(Jung-Ho Park),박기웅(Kee Woong Park),남경희(Kyong-Hee Nam),오성덕(Sung-Dug Oh),김재광(Jae Kwang Kim),서주석(Ju Seok Seo),김창기(Chang-Gi Kim) 한국잡초학회·한국잔디학회 2020 Weed & Turfgrass Science Vol.9 No.2

유전자변형(genetically modified, GM) 작물의 생태계 침입성 또는 잡초화 가능성은 환경 측면에서 주요 우려 사항의 하나이다. 인간 상피성장인자 유전자(egf, igf-1, trx)를 발현하는 GM 콩 3개 이벤트가 재배관리되지 않는 환경에서 지속할 수 있는지 여부를 평가하고, 토양에 매몰된 종자의 활력을 조사하기 위해 본 연구를 수행하였다. GM 콩과 비변형 콩종자를 2017년 6월에 파종하고 연구기간 동안 물과 병해충 및 잡초 관리를 하지 않은 채 시험구에 출현한 콩 식물체 수를 조사하였을 때 GM 콩과 비변형 콩 식물체는 생장하고 종자 생산도 하였지만 17개월까지만 개체군을 유지할 수 있었다. 콩 종자를 2017년 11월에 매몰한 뒤 4, 6, 8, 10개월 후에 활력을 조사하였다. GM 콩과 비변형 콩 종자 모두 월동은 가능했지만, 모든 종자는 6개월 이내에 활력을 잃었다. 이와 같이 GM 콩과 비변형 콩 모두 정착에 성공하지 못했으며, 수명이 짧은 콩 종자는 일시적으로만 토양종자은행을 형성하였다. 따라서 3개 GM 콩 이벤트가 생태계에서 침입식물 또는 잡초가 될 가능성은 거의 없을 것으로 판단된다. The invasiveness or weediness of genetically modified (GM) crops is considered as one of the major environmental concerns regarding the cultivation of these crops. This study was conducted to evaluate whether three events of GM soybeans expressing human epidermal growth factor gene (egf , igf-1 , or trx ) can persist in the environment without cultivation management and to determine the viability of their seeds buried in soil. Seeds of GM and non-GM soybean were sown in June 2017, and the number of soybean plants grown in the plots was counted. During the study period, water and pest management were not applied in the plots. Both GM and non-GM soybean plants were able to grow and produce seeds; however, they maintained their populations only for up to 17 months. The GM and non-GM soybean seeds were buried in November 2017, and their viability was measured 4, 6, 8, and 10 months after seed burial. Both GM and non-GM soybean seeds were able to overwinter. However, they lost viability within 6 months. GM and non-GM soybeans could not be successfully established in the environment, and short-lived soybean seeds could form only a transient soil seed bank. Therefore, GM soybean events are highly unlikely to become invasive plants or weeds in the ecosystem.

국내 생태계에서 주요 GM작물과 근연종 간의 자연 교잡 가능성

육민정,김도순 한국잔디학회 2022 Weed & Turfgrass Science Vol.11 No.4

Natural hybridization between genetically modified (GM) crops and their relatives is the first gateway for introgression to the ecosystem and consequent environmental risk. Therefore, we review the related information on transgene flow from GM crops to their relatives in the Korean ecosystem, such as introduced traits, reproductive characteristics, endemic relatives, and the gene flow occurrence of major GM crops. Besides non-GM cultivars, wild soybean, seven Brassicaceae species, and weedy rice are distributed nationwide in Korea. The maximum gene flow rate from GM to wild soybean was reported at 0.292%. The maximum gene flow rates from GM oilseed rape to Brassica juncea and Brassica rapa were 0.076% and 1.2%, respectively. The hybridization rate from GM to weedy rice was generally less than 0.05% but ranged up to 4.2%. Because there are no wild or weedy relatives of GM maize and cotton in Korea, the gene flow to their relatives is expected to be relatively low. Our review suggests that the transgenes of GM soybean, oilseed rape, and rice can be introgressed into their cultivated, wild or weedy relatives by pollen-mediated gene flow, and may persist in the ecosystem depending on the fitness of the hybrid progenies. 본 연구는 주요 GM작물의 유전자이동에 의한 환경위해성에 대한 이해와 관리 전략 수립을 위한 정보를 제공하고자수행되었으며, 세계 4대 GM작물인 콩, 유채, 옥수수, 면화 및 국내 주곡 작물인 벼의 도입형질, 생식 특성, 교잡가능 근연종 및 국내 분포하는 근연종과의 교잡율 등에 관한 자료를 수집·분석하여 고찰하였다. 콩은 국내 원산인 작물로서 일년생 야생종인 돌콩이 전국적으로 자생하고 있으며, 국내 포장조건에서 GM콩과 돌콩 간 교잡은 최대 0.292%이었다. GM 유채는 종간 교잡이 가능한 갓, 양배추 및 배추와 속간 교잡이 가능한 모래냉이, 소래풀, 서양무아재비 및 무 등 7종의근연종이 국내에서 재배 또는 자생한다. 국내 농업환경 조건에서 수행한 실험에서 GM유채와 근연종 간 최대 교잡율은 갓, 배추에서 각각 0.076% 및 1.2%에 달하였다. GM벼는 교잡이 가능한 재배벼가 광범위하게 재배되고 있으며, 잡초성벼가 자생한다. 야외 포장에서 GM벼로부터 잡초성 벼(앵미)로의 유전자 이동율은 대체로 0.05% 미만이었으나, 최대4.2%의 교잡율이 보고되기도 하였다. GM옥수수 및 면화는 국내에 교잡 가능한 야생 근연종이 분포하지 않으므로 상대적으로 유전자이동에 의한 생태계 침투 가능성이 낮을 것으로 예상된다. 종합적으로 GM콩, GM유채, GM벼의 경우 도입유전자가 국내 생태계에 분포하는 근연 재배종, 야생종 또는 잡초종으로 이동 가능하며, 교잡후대종의 적응성에 따라 국내 생태계에 지속할 가능성이 있음을 시사한다.