[표지]
요약문
목차
Abstact 21
Ⅰ. 서론 22
1. LM 작물의 개발 흐름 22
2. 국제적 LM 작물의 재배 현황 24
3. 국내 LM 작물 수입 현황 25
4. 해충저항성 LMO의 국내 표적종 선정 및 위해성평가 26
가. 해충저항성 LMO의 국내 표적종 선정 26
나. LM 작물의 비표적 생물체에 대한 위해성평가 26
다. 해충저항성 LM 작물의 먹이사슬 간의 위해성평가 27
5. Vip3Aa 단백질 항체의 정제 및 활용 29
6. 해충저항성 LM 옥수수 개발과 작물의 특성 29
7. LM 작물 서식지 내 토양미생물 위해성평가 32
8. LMO에 대한 국내 공공인식 34
Ⅱ. 연구내용 및 방법 37
1. 단백질 기반 LMO 위해성평가용 국내 표적종 선정 37
가. 표적종 선정 관련 근거 37
나. 표적종에 대한 LM 발현산물(Vip3Aa 단백질)의 위해성 확인 37
2. LM 발현산물에 대한 표적종 장단기노출 연구 41
가. 인공사료 급이를 통한 표적종의 Vip3Aa 단백질 노출량 결정 41
나. 저농도 Vip3Aa 단백질의 영향성 확인(성장 및 우화율) 41
3. 해충저항성 단백질 항체 활용 고도화 및 처리 생물군 생체 내 축적량 분석 42
가. 상업용 kit를 활용한 Vip3Aa 항체 정제 42
나. 일시발현 작물을 활용한 Vip3Aa 항체의 결합 특이성 및 민감성 확인 43
다. 표적종에 대한 LM 발현산물(Vip3Aa 단백질)의 이동성 확인 43
4. 단백질 기반 LM 옥수수 구축을 위한 유전자 클로닝 43
가. LM 옥수수 구축을 위한 도입유전자 운반체 제작 43
5. 일시발현 작물 이용 토양미생물 영향평가 효율성 검증 44
가. 비변형 작물 콩, 옥수수 등의 재배지 토양 샘플 채취 44
나. NGS 이용 토양미생물의 군집구조 변화 양상 분석 44
다. 토양미생물에 대한 Vip3Aa 단백질 일시발현 조직의 위해성 분석 46
6. 포식자군에 대한 일시발현 평가법 효율성 검증 47
가. 포식자군 후보에 대한 초식자의 영향성 확인 47
Ⅲ. 연구결과 및 고찰 48
1. 단백질 기반 LMO 위해성평가용 국내 표적종 선정 48
가. 표적종 선정 48
나. 표적종에 대한 LM 발현산물(Vip3Aa 단백질)의 위해성 확인 49
2. LM 발현산물에 대한 표적종 장단기노출 연구 51
가. 인공사료 급이를 통한 표적종의 Vip3Aa 단백질 노출량 결정 51
나. 저농도 Vip3Aa 단백질의 영향성 확인(성장 및 우화율) 59
다. 저농도 Vip3Aa 단백질의 위해성 결정 65
3. 해충저항성 단백질 항체 활용 고도화 및 처리 생물군 생체 내 축적량 분석 65
가. 상업용 kit를 활용한 Vip3Aa 항체 정제 65
나. 일시발현 작물을 활용한 Vip3Aa 항체의 결합 특이성 및 민감성 확인 66
다. 표적종에 대한 LM 발현산물(Vip3Aa 단백질)의 이동성 확인 66
4. 단백질 기반 LM 옥수수 구축을 위한 유전자 클로닝 67
가. LM 옥수수 구축을 위한 도입유전자 운반체 제작 67
5. 일시발현 작물 이용 토양미생물 영향평가 효율성 검증 71
가. 토양 시료 내 Vip3Aa 단백질 안정성 확인 71
나. NGS 이용 토양미생물의 군집구조 변화 양상 분석 72
6. 포식자군에 대한 Vip3Aa 단백질 일시발현 작물의 위해성평가 101
가. 포식자군 후보에 대한 초식자의 영향성 확인(치사 유무) 101
나. LM 단백질 일시발현 작물-초식자군-포식자군 위해성평가 기법 및 매뉴얼 제시 103
7. 일시발현 작물 활용 국내 초식자군 평가 가이드라인 초안 제시 104
가. 해충저항성 발현산물 처리농도, 처리 기간, 위해성 유효범위 제시 104
8. `생태과학교실(탐험대학)` 운영을 통한 시민안전의식 향상 105
Ⅳ. 결론 및 제언 107
참고문헌 109
부록 117
부록 1. [제목없음] 117
부록 2. [제목없음] 119
표 1. 국내 수입승인된 해충저항성 LMO의 표적종 목록 38
표 2. 해충저항성 LMO에 대한 국내 표적종 선정 활용성 39
표 3. Vip3Aa 단백질 발현 LMO의 위해성평가 시험 목록 40
표 4. 토양미생물 군집분석용 시험그룹 46
표 5. 해충저항성 LMO 위해성평가 표적종 분류체계 48
표 6. 70% 알코올이 함유된 인공사료를 섭식한 유충(3령)의 치사 개체 수 49
표 7. Chlorfluazuron이 함유된 인공사료를 섭식한 유충(3령)의 치사 개체 수 49
표 8. 증류수가 처리된 인공사료를 섭식한 유충(1령)의 치사 개체 수 53
표 9. PBS buffer가 처리된 인공사료를 섭식한 유충(1령)의 치사 개체 수 54
표 10. 50 µg/µL Vip3Aa 단백질이 처리된 인공사료를 섭식한 유충(1령)의 치사 개체 수 55
표 11. 100 µg/µL Vip3Aa 단백질이 처리된 인공사료를 섭식한 유충(1령)의 치사 개체 수 56
표 12. 200 µg/µL Vip3Aa 단백질이 처리된 인공사료를 섭식한 유충(1령)의... 57
표 13. 300 µg/µL Vip3Aa 단백질이 처리된 인공사료를 섭식한 유충(1령)의... 58
표 14. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충의 전장길이 60
표 15. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충의 평균 전장길이 62
표 16. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료 소비량 63
표 17. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충의 우화 성공 비율 64
표 18. 토양 시료 내 Vip3Aa 단백질 발현량 71
표 19. 토양 수분함량 및 산도 72
표 20. 시험그룹 간 이화학적 특성 73
표 21. Vip3Aa 단백질 노출 유충을 섭식한 칠성무당벌레의 치사 개체 수 102
표 22. Vip3Aa 단백질 노출 유충을 섭식한 칠성무당벌레의 이상 증상 102
표 23. LM 단백질 일시발현 조직을 활용한 초식자군의 위해성평가 매뉴얼 104
그림 1. LM 작물의 개발 흐름 22
그림 2. 전 세계 LM 작물 형질별 재배 동향 23
그림 3. 전 세계 작물별 LM 작물의 비중 24
그림 4. 국내 LM 작물 수입 현황 25
그림 5. 먹이사슬 간 위해성평가 29
그림 6. 식물에 아그로박테리움이 감염되어 줄기혹이 생기는 과정 30
그림 7. 아그로박테리움을 이용한 형질전환 방법 31
그림 8. 해충저항성 단백질의 토양생태계 유입경로 33
그림 9. LMO 인지도 및 이해정도 35
그림 10. LMO의 식품안전 이슈 중 우려되는 점 35
그림 11. LMO의 환경 이슈 중 우려되는 순위 36
그림 12. Vip3Aa 항체 정제 과정 42
그림 13. 단백질 기반 LM 옥수수 제작 과정 44
그림 14. 일시발현 작물 이용 토양미생물 영향평가 방법 45
그림 15. 살충제(Chlorfluazuron)가 함유된 인공사료를 섭식한 유충 50
그림 16. 살충제(Chlorfluazuron)가 함유된 인공사료 섭식 후 치사한 담배거세미나방 유충 50
그림 17. Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충의 생존율 51
그림 18. 인공사료 내 Vip3Aa 단백질 함유량에 따른 유충의 생존율 52
그림 19. 증류수가 함유된 인공사료를 섭식한 유충 53
그림 20. PBS buffer가 함유된 인공사료를 섭식한 유충 54
그림 21. 50 µg/µL Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충 55
그림 22. 100 µg/µL Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충 56
그림 23. 200 µg/µL Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충 57
그림 24. 300 µg/µL Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 유충 58
그림 25. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 1령 유충의 전장길이 62
그림 26. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료 식이 후 인공사료의 잔여 무게 63
그림 27. 저농도 Vip3Aa 단백질이 함유된 인공사료를 섭식한 1령 유충의 생육 기간 64
그림 28. 담배거세미나방 유충에 대한 저농도 Vip3Aa 단백질의 영향 64
그림 29. 정제된 Vip3Aa 항체의 확인 65
그림 30. 일시발현 담배 조직 및 곤충의 장에서의 Vip3Aa 단백질 검출 67
그림 31. gateway system을 이용 Vip3Aa 단백질 발현 LM 옥수수 제작용 벡터 구축 68
그림 32. gateway system을 이용 Cry1Ac 단백질 발현 LM 옥수수 제작용 벡터 구축 68
그림 33. LM 옥수수 구축을 위한 유전자 클로닝 69
그림 34. Vip3Aa 및 Cry1Ac 염기서열 확인 70
그림 35. 토양 시료 내 Vip3Aa 단백질 잔존 확인 71
그림 36. 토양 수분함량 및 산도 73
그림 37. 토양 시료 내 문(Phylum) 수준의 박테리아 및 곰팡이 우점 양상 74
그림 38. 토양 시료 내 문(Phylum) 수준의 박테리아 상대분포도 75
그림 39. 시험그룹 간 문(Phylum) 수준의 박테리아 우점 양상 76
그림 40. 시험그룹 간 문(Phylum) 수준의 박테리아 상대분포도 76
그림 41. 시험그룹 간 문(Phylum) 수준의 박테리아 NMDS ordination 그래프 77
그림 42. 토양 시료 내 강(Class) 수준의 박테리아 우점 양상 78
그림 43. 토양 시료 내 강(Class) 수준의 박테리아 상대분포도 79
그림 44. 시험그룹 간 강(Class) 수준의 박테리아 상대분포도 79
그림 45. 시험그룹 간 강(Class) 수준의 박테리아 NMDS ordination 그래프 80
그림 46. 토양 시료 내 목(Order) 수준의 박테리아 우점 양상 82
그림 47. 시험그룹 간 목(Order) 수준의 박테리아 상대분포도 83
그림 48. 토양 시료 내 목(Order) 수준의 박테리아 상대분포도 83
그림 49. 시험그룹 간 목(Order) 수준의 박테리아 NMDS ordination 그래프 84
그림 50. 토양 시료 내 과(Family) 수준의 박테리아 우점 양상 85
그림 51. 토양 시료 내 과(Family) 수준의 박테리아 상대분포도 86
그림 52. 토양 시료 내 문(Phylum) 수준의 곰팡이 상대분포도 87
그림 53. 시험그룹 간 문( Phylum) 수준의 곰팡이 상대분포도 88
그림 54. 시험그룹 간 문(Phylum) 수준의 곰팡이 우점 양상 88
그림 55. 시험그룹 간 문(Phylum) 수준의 곰팡이 NMDS ordination 그래프 89
그림 56. 토양 시료 내 강(Class) 수준의 곰팡이 우점 양상 90
그림 57. 토양 시료 내 강(Class) 수준의 곰팡이 상대분포도 91
그림 58. 시험그룹 간 강(Class) 수준의 곰팡이 상대분포도 91
그림 59. 시험그룹 간 강(Class) 수준의 곰팡이 NMDS ordination 그래프 92
그림 60. 토양 시료 내 목(Order) 수준의 곰팡이 우점 양상 93
그림 61. 토양 시료 내 목(Order) 수준의 곰팡이 상대분포도 94
그림 62. 시험그룹 간 목(Order) 수준의 곰팡이 상대분포도 94
그림 63. 시험그룹 간 목(Order) 수준의 곰팡이 NMDS ordination 그래프 95
그림 64. 토양 시료 내 과(Family) 수준의 곰팡이 우점 양상 96
그림 65. 토양 시료 내 과(Family) 수준의 곰팡이 상대분포도 97
그림 66. 시험그룹 간 과(Family) 수준의 곰팡이 상대분포도 98
그림 67. 시험그룹 간 과(Family) 수준의 곰팡이 NMDS ordination 그래프 100
그림 68. 칠성무당벌레 유충에 대한 Vip3Aa 단백질의 영향 101
그림 69. LM 단백질 일시발현 작물-초식자군-포식자군 위해성평가 기법 103
그림 70. 해충저항성 LMO 위해성평가 교육 105
그림 71. 생태과학교실 교육 프로그램 언론 홍보(환경미디어 등 2건) 106