□ □ ■□ □□기획

4 Vol.7_No.2

Ⅰ. 서론

배추는한국, 중국, 일본등동북아시아에서중요한채소작물의하나로재배되고있으며, 최근에는유럽

과미국등에서도식용으로의사용이매년증가하고있다. 또배추는김치의주재료로사용되기때문에

많은연구자들의연구대상이되고있으며, 배추의맛, 색택(色澤)과같은질적형질향상과병충해저항성

증진과같은내재해성문제는배추육종에있어앞으로지속적으로연구되어야할중요요소들이다.

배추는해마다바이러스, 박테리아, 곰팡이등의병원체감염이든지해충피해로인해세계적으로많은

수확량감소와품질저하를초래하고있다. 따라서작물재배시많은농약사용이불가피하며, 이에따라

내성을가지는병해충이새로이나타나더독성이강한농약을사용하게되는악순환이반복되고있다.

최근배추에있어서큰피해를주는병해충으로는배추무사마귀병, Turnip mosaic virus(TuMV), 연

부병, 배추좀나방등이있다. 이러한배추병해충의피해를최소화할수있는가장효과적인방법은저

항성품종의개발인데, 현재가장광범위하게사용되고있는방법은교배육종을이용한병저항성품종

의육성이다. 하지만이러한교배육종에의한신품종의육성은사용가능한유전자원이제한되어있어

서어느정도한계에부딪혀있다. 이를극복하기위한새로운방법으로최근급속도로발전하고있는

식물유전공학기술을이용하여새로운병저항성유전자를탐색 개발하고, 이를원하는식물에형질전환

시켜 병충해저항성 작물을 개발하는 기술이 시도되고 있다. 유전자변형작물을 이용한 새로운 작물의

농업생명공학연구원생물안전성과

조 현 석 농업연구관

hscho@rda.go.kr

유전자변형배추의개발과환경안전성평가현황

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 5

개발은 1994년미국칼진社에서개발한잘무르지않는토마토인“Flavr savr"를

상업화시킨 이후 급속도로 연구가 활성화되고 있으며, 몬산토社의 제초제저항성

콩은GM작물의상업화를세계적으로확대하는계기가되었다. GM작물의상업화

증가추세는앞으로더욱가속화될것으로전망된다.

배추의생물학적기원은아직정확히알려지고있지않지만, 적어도 500년전중

국북부지역에서부터재배되기시작한것으로알려지고있다. 배추는생산량과재

배면적에서우리나라에서가장중요한채소작물중하나로김치의주원료로사용

되고 있으며, 2004년 생산량은 2,865,485톤이고, 재배면적은 44,623ha로 알려

져 있다(농림부 통계자료, 2004). 최근 농촌진흥청 농업생명공학연구원에서는 배

추의게놈연구프로젝트를시작하 으며, 미국, 국, 캐나다, 호주등과공동으로

Brassica작물의게놈프로젝트를공동수행하기로합의하 다(2002).

세계적으로 많은 주요 작물들이 형질전환에 성공하여 상업적으로 이용되고 있지

만, 배추는타작물에비하여조직배양및형질전환이어려운것으로알려지고있

다. 하지만최근우리나라를비롯한중국, 일본, 미국등에서다양한형질전환배추

의개발이보고되고있으며, 농촌진흥청농업생명공학연구원에서는 2002년토양

미생물인 Bacillus thuringiensis로 분리한 해충저항성 유전자 CryIAc를 배추의

게놈염기서열에맞게 condon usage를변화시켜식물에형질전환하 을때월등

히높은살충력을가진배추를개발하 으며, 이에대한후대안전성검정과상업

화를대비한해충저항성배추의환경및식품위해성평가연구를수행하고있다.

우리나라에서는아직유전자변형작물에대한정확한정보의전달이부족하고, 소

비자들이 유전자변형작물에 대하여 막연한 불안감을 가지고 있기 때문에 상업화

를위해승인된유전자변형작물이없다. 하지만외국의경우세계적으로9,000만

ha에서 21개국 850만명의 농민이 유전자변형작물을 재배하고 있는 것으로 조사

되고있다(2005, ISAAA). 생명공학기술의발달과함께유전자변형작물의재배와

상업화가 증가함에 따라 국제적으로 생물다양성 및 환경에 미치는 유전자변형작

물의 향을 조사하는 연구들이 급속히 증가하고 있으며, 생물다양성협약(CBD),

세계경제개발협력기구(OECD), 국제식품규격위원회(Codex), 아시아·태평양경제

협력체(APEC) 등의 국제기구에서도 이에 대한 국제적 조화, 정보공유 및 능력형

성을위하여지속적인협의가진행되고있다.

본자료에서는우리나라중요채소작물의하나인배추의유전자변형체개발과안

전성평가현황및전망등을알아보고자한다.

□ □ ■□ □□기획

6 Vol.7_No.2

Ⅱ. 유전자변형배추의개발현황

유전자변형 배추의 개발 목적

유전자변형기술을 이용한 농작물의 개발은 동종 혹은 근연종 간의 유전자재조합

에국한되는관행육종의기술적한계를뛰어넘어생물계전체에서유용한유전자

를 임의로 작물에 도입할 수 있도록 함으로써 새로운 농업혁명의 수단이 될 것이

다. 본연구에서는배추좀나방등주요배추해충에저항성을가지는유전자를토

양미생물로부터 분리하여 이를 배추품종에 도입함으로써 살충제 등 농약사용 및

노동력을경감할수있는새로운배추품종을개발하기위해수행되었다. 그외에도

배추무사마귀병, Turnip mosaic virus(TuMV), 연부병등배추에심각한피해를

주는병원균에대한저항성을가지는배추와잡종강세를이용한F1종자생산에있

어서필요한웅성불임유전자등을도입한배추를개발하는연구도수행되었지만,

그중에서도가장뚜렷한형질발현을보이는해충저항성배추의개발과이에대한

환경및식품안전성평가연구에관해서기술하고자한다.

2⃞ 유전자변형 배추의 개발 현황

본실험에사용된해충저항성유전자는토양미생물인Bacillus thuringiensis에서

분리한CryIAc를배추의염기서열에맞게변형시킨유전자이며, 이를하이그로마

이신저항성유전자를가진식물발현용운반체에도입시킨것이다(그림1).

인위적으로배추의염기서열과유사하게합성한 CryIAc 유전자를우리나라주요

배추품종인서울, 삼진, 올림픽, 샛노랑, 매력배추등에형질전환하여얻어진결과

는아래와같다(표1).

LB Hyg Tnos p35S LacZ RBcryLAC

H3NcoIKRI

SI, K, Sm, Bm, Sm, P, RIpBt 21

그림1. 해충저항성 유전자인 CryIAc 유전자와 하이그로마이신 유전자를 함유한 식물발현용 운반체의 구조

서울배추등4품종에서총124개체의살충성유전자전환배추를획득하 으며, 이

들형질전환체중일부에대하여배추의주요해충중하나인배추좀나방저항성검

정을 실시하 다. 1~2령기의 어린 배추좀나방 유충을 일반배추와 유전자변형된

배추의 잎에 접종하여 이들 개체의 저항성 정도를 검정한 결과, 일반배추는 잎의

피해정도가80~95%에달하고, 대부분의배추좀나방유충이검정5일후살아있었

다. 하지만유전자변형된배추는잎의피해정도가대부분의형질전환체에서10%

미만이고살충율은모두매우높은것을알수있었다(표2).

유전자변형배추를포트에심어배추좀

나방사육망안에서생물검정을실시해

본 결과, 대조구에서는 상당한 피해를

보 지만유전자변형배추는대부분거

의피해를입지않았고, 많은배추좀나

방유충들이유전자변형배추의잎을섭

취하고죽었다(그림2).

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 7

품 종 기내개체수 저온처리중인개체수 T1 개체수 T2 개체수

서 울삼 진올림픽샛노랑매 력

322513128

53322

145000

30000

품 종 잎 피해율(%) 해충 치사율(%)일 반 배 추형질전환배추 - 1형질전환배추 - 2형질전환배추 - 3형질전환배추 - 4형질전환배추 - 5형질전환배추 - 6형질전환배추 - 7형질전환배추 - 8형질전환배추 - 9형질전환배추- 10

80~95%＜2%＜2%5~10%6~7%3~5%＜3%0%1%0%＜5%

0100100100100100100100100100100

표2. 해충유전자를 가진 유전자변형 배추에 대한 배추좀나방 유충의 잎 피해정도와 살충력 검정 결과

표1. 해충저항성 유전자인 CryIAc를 도입한 유전자변형 배추의 획득 현황

1) 잎의 피해정도는 7일후조사됨 2) 계통당 10마리의 1령기배추좀나방유충이사용됨 3) 살충율조사는 5일후실시됨

그림 2. 배추좀나방 유충을 이용한 일반배추<좌>와유전자변형 배추<우>의 생물검정 결과

1령기의배추좀나방유충을일반배추와유전자변형배추에먹여약5

일이 지난 후 현미경으로 관찰해 본 결과, 해충저항성 유전자가 도입

된배추의잎을먹은배추좀나방유충은중장부분이파괴되면서검게

죽어있는 것을 볼 수 있었고, 대부분 끈적끈적한 배설물들이 주위에

남아있었다(그림3).

해충저항성 배추의 후대 3세대(T3)에서 유전자변형 배추의 배추좀나

방에대한유묘검정을실시한결과, 일반배추에비해월등히높은해

충저항성을나타내었으며, 섭식부위도일반배추에비하여훨씬적은

것을알수있었다(그림4).

제초제저항성유전자와해충저항성유전자를교잡하여얻어진유전자중첩계통의

후대안전성을조사하여본결과, 일반품종에비하여제초제저항성과해충저항성

이월등히향상된것을알수있었다(그림5)

그리고이들유전자중첩계통의후대안정적인유전자함유여부를PCR로검정한

결과, 후대에서 해충저항성과 제초제저항성 유전자가 안정적으로 발현함을 확인

하 다(그림6).

□ □ ■□ □□기획

8 Vol.7_No.2

<해충처리전> <해충처리후대조구> <해충감수성계통> <해충저항성계통>

그림4. T3 세대 해충저항성 배추의 배추좀나방 유묘 검정

그림 3. 해충저항성 유전자인 CryIAc를 함유한유전자변형 배추를 먹은 배추좀나방유충의 사진

<제초제대조(우)+제초제저항성(좌)> <제초제대조(우)+제초제감수성(좌)> <해충저항성계통> <해충대조(우)+해충감수성(좌)>

그림5. 제초제저항성과 해충저항성 교잡에 의해 획득된 유전자중첩 계통(F1)의 유묘저항성 검정

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 9

Ⅲ. 유전자변형배추의 안전성평가현황

세계적으로GM작물의개발과상업화가증가함에따라GM작물이인체및환경에

미칠수있는잠재적위해성에대한일반대중과시민단체의우려가증대하고있다.

따라서GM작물및식품에대한과학적이고합리적인평가와투명한자료의생산이

요구되고있다.

GM작물의안전성이란크게환경위해성평가와식품위해성평가로나누어생각할

수 있다. 환경위해성 평가란 GM작물을 일반작물처럼 농경지나 자연환경에 재배

하 을 경우 주변작물이나 환경에 미칠 수 있는 향을 평가하는 것을 말한다.

GM작물의환경위해성및식품위해성평가에대한개념이처음도입된것은1886

년 OECD에서 제작한“유전자재조합 DNA의 안전성에 대한 고려사항”이란

BlueBook 책자가발간되면서부터라고할수있다.

GM작물이처음상업화된것은1994년 "Flavr saver"라는잘무르지않는토마토

를 상업화하기시작하면서부터이지만GM작물의안전성에대한평가는그이전부

터수행되었다고볼수있다. GM작물및식품은지금까지우리가재배하거나음식

으로섭취해오던일반작물및식품과는다른특성을가지고있기때문에일반대중

이나소비자들은안전성에대한우려를나타내고있으며, 보다철저한안전성평가

를요구하고있다.

그림 6. 해충저항성 유전자와 제초제저항성 유전자를 함유한 유전자중첩 배추의 PCR분석

M : 100bp DNA Iadder1, 2 : Non-transgenic Chinese Cabbage(Samjin and Fall Forcer)3, 4 : Herbicide and insect resistance transgenic parent line

respectively5, 6, 7 : F1 hybrid plant cross between herbicide and

insect resistant line3, 5 : Bar gene(551bp) amplification pattern4, 6 : Bt gene(336bp) amplification pattern7 : 35S promoter(480bp) amplification pattern

▷551 480bp336

▷▷ ▷

◀

M 1 2 3 4 5 6 7 M

□ □ ■□ □□기획

10 Vol.7_No.2

해충저항성 배추의 환경안전성 평가

1. 해충저항성배추의농업적특성

일반배추와유전자변형배추의생육중농업적특성을비교하기위하여정식40일

후생육상을비교해본결과, 일반품종에비하여전반적으로생육이낮은것을알

수있었으나, 이는일반품종은잡종강세를이용한F1교잡품종인데반하여, 유전자

변형배추는후대를얻기위해지속적인자가수분을통하여어느정도자식약세현상

이일어나기때문인것으로사료되었다(표3).

2. 해충저항성유전자의근연종으로이동가능성

살충성단백질이삽입된형질전환배추가환경에방출될경우크게2가지의안전

성을조사하여야한다. 첫째도입된유전자가화분을매개로교잡을통하여이동하

는가능성과, 둘째유전자가도입된배추가잡초화되는현상이다.

일반배추(좌) GM배추(중앙) 일반배추(우) GM배추(좌) 일반배추(우)

※자료제공 : 고령지농업연구소류승열연구관

그림7. 일반배추와 해충저항성 배추의 포장 재배시험 및 생육상 비교

표3. 정식 40일후 생육상 비교

엽수(매/주)

23.3

22.3

96

24.3

22.8

94

15.1

14.0

93

18.8

15.8

84

237.2

131.5

55

219.8

118.0

86

18.7

13.5

72

22.2

13.9

63

엽장(cm)

엽폭(cm)

근장(cm)

주중(g/주)

근중(g/주)

엽중(g/주)

건물중(g/주)

구 분

일반배추(A)

유전자변형해충저항성배추(B)

B/A(%)

<일반배추와 GM배추재배전경) <일반배추와 GM배추간의 생육)

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 11

가) 해충저항성배추의도입유전자이동가능성평가

배추는자가불화합성의특성을가지고있으며, 1935년우장춘박사가제시한‘종의

합성이론’대로A게놈(B. rapa; n=10)을갖고있고, B게놈(B. nigra; n=8) 및C게놈

(B. oleracea; n=9)과 교잡되어 AB게놈 (n=18)을 갖는 B. juncea(갓) 및 AC게놈

(n=19)을갖는B. napus(유채; 카놀라)로새로운종의합성을이룰수있다. 따라서,

A게놈을포함하는유채및갓은배추와교배가능성이있다고판단되며, 더욱이배

추가자가불화합성을갖는이계교배(outcrossing) 특성을가져, 배추에도입된유전

자가주변배추재배종및근연식물종에이동될수있는가능성을갖고있다.

기존의국제적인십자화과GM식물환경위해성평가는대부분유채(B. rapa)에집

중되어왔으며, 유채의화분이동성에대한연구가많이보고되고있다. 본연구에

서는GM배추에서주변교배가능한십자화과식물로의도입유전자이동가능성을

평가하고자①자연방임교잡에의한재배종, 유채및갓으로의유전자이동성에대

한 Biosafety field에서의검정②유채, 갓등에대한격리온실에서의인공교잡율

조사③배추, 유채, 갓특이적분자마커탐색을통한인공교잡후잡종화탐색등

에대한연구를수행중에있다. 그리고배추와동일한A 게놈을포함하는유채, 갓

등에대한인공교잡율을조사함으로써, 충매를위주로하는자가불화합성의배추

교잡특이성을반 한결과를얻고자실험중에있다(그림8).

A B C

D E F

G H I

A : 격리재배용온실에서재배중인 non-GM유채, 갓

B,E : non-GM배추(B)C,D : GM배추(C)F : non-GM유채G : non-GM적갓H : non-GM브로콜리I : non-GM장대

※자료제공 : 중앙대이긍표교수

그림8. 격리재배용 온실내부 전경 및 저온처리후 재배중인 해충저항성 배추와 교잡용non-GM식물체인 배추, 유채, 갓 브로콜리 및 장대

□ □ ■□ □□기획

12 Vol.7_No.2

3. 비표적생물체및해충다양성 향평가

가) 배추좀나방에대한GM배추의독성 향평가

GM배추의Bt Cry toxin이제대로발현되는지의여부를알아보기위해배추좀나방

3령유충에GM 및일반배추를각각공급하 다. 각계통별로10마리씩, 3반복실험

을실시하 으며, 12시간마다각실험구에서배추좀나방의섭식정도, 발육정도, 사

충정도를관찰하 다. 배추좀나방유충은24℃, 40% 습도조건에서사육하 다.

GM배추는 배추좀나방 유충의 섭식, 발육, 사충율에 큰 향을 미치는 것으로 관

찰되었다. 대조계통인삼진배추는배추좀나방의발육에아무런 향을미치지않

는것으로관찰되었다. 사충발생은대략접종후 36시간후부터관찰되었으며접

종후 72시간에는 50% 이상의 사충률을 보 다. GM배추에 접종된 배추좀나방의

LT50(반수치사시간)은59.4시간(95% CL: 53.1-65.6)으로나타남으로서치사속도

가다소느린것으로조사되었다(그림9).

배추좀나방유충의섭식저하는접

종후12시간부터, 발육저하는대략

접종후 24시간부터 관찰되었다.

접종후 72시간에 조사한 유충의

무게는 삼진배추와 GM배추 간에

각각 7.87±0.35mg 및 0.87±

0.06mg으로써 GM배추에 접종된

배추좀나방에서 현저한 발육저하

가 확인되었으며, 동일기간 동안

삼진배추에 비해(그림 10, B) GM

배추에서는섭식흔이거의나타나

지않았다(그림10, C).

0

20

40

60

80

100

12 24 36 9684726048

GM배추

삼진배추

※삼진배추의경우에는사충이전혀없었으나, GM배추의경우 24시간이후사충이발생하여 72시간이후에는 50% 이상의사충이관찰됨

그림9. 시간경과에 따른 배추좀나방 유충의 사충율

A: GM배추(좌) 및 삼진배추(우)를섭식한배추좀나방

B: 삼진배추의 섭식흔C: GM배추의 섭식흔

그림 10. 접종후 72시간에 관찰된 유충의 발육상태 및 배추좀나방 섭식후의 섭식흔

A CB

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 13

나) GM배추및일반배추간포장내진딧물 도및기생률비교

GM배추격리포장에서발생한진딧물은무테두리진딧물이대부분이고복숭아혹

진딧물이일부섞여있었으나, 발생량이아주적어무테두리진딧물에포함시켜진

딧물 전체의 도 및 기생률을 계산하 다. 주당 전체 진딧물의 평균 도는 모본

대조품종인삼진에서최저0마리에서최고345마리까지주당발생정도의차이가

많았으며, 평균 도는 110.95마리로 GM배추(SJ-Bt-111)의 14.85마리보다 훨씬

높았다. 채집된 전체 진딧물에 대한 천적 기생봉에 의한 기생률은 GM배추에서

16.6%로삼진(모품종, 5.27%)에비해3배정도높았다(그림11).

다) GM배추및일반배추간포장내굴파리 도및기생률비교

잎굴파리의 주당 발생량은 두 품종 모두 주당 10마리 이내로 적었으며, 모품종인

삼진과GM배추모두에서주당평균1.2마리로동일하 다. 포장에서채집된굴파

리유충은즉시기생여부를판단하고, 일부는실내사육후추가기생된개체를확

인하여, 전체굴파리개체에대한기생봉의기생률을계산하 다. 삼진배추와GM

배추에서의굴파리기생률은37.5% 와45.83%로서GM배추에서다소높았다.

곤충

도(마리수/주

)

굴파리

GM삼진

0

0.30

0.60

0.90

1.20

1.50

기생률((기생충/굴

파리)

굴파리(기생률

GM

삼진

0

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

그림12. 포장내 굴파리 및 기생률(%) 비교

※자료제공 : 서울대이시혁교수

※자료제공 : 서울대이시혁교수

진딧물(기생률

GM

삼진

0

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

기생률(Mum

my((진딧물)

그림11. 포장내 진딧물(무테두리 진딧물) 도 및 기생률(%) 비교

□ □ ■□ □□기획

14 Vol.7_No.2

4. 해충저항성배추의근권미생물상비교조사

일반배추와해충저항성배추의근권으로부터시료를채취하여배추의근권미생

물의자원을분리하 다. 전체미생물의개체수에서는특히세균을선별하기위한

NA배지에서의 유전자변형 배추 시료의 수치가 3배 정도 더 감소하는 현상을 볼

수 있었다. 또한, 곰팡이 선별 배지인 PDA에서의 미생물 개체수에서도 유전자변

형배추에서그수치가감소한것을확인하 다. 각각의시료에서얻어진개체들은

순수 분리하여 고체평판 배지 및 glycerol stock을 하여 보관하고 이를 대상으로

PCR 증폭및분자적인실험을통하여토양미생물상을분석하 다.

실험에사용된시료는해충저항성배추3개체와대조군3개체의근권과뿌리로토

양세균의 PCR-DGGE를 실시하여 미생물상을 조사하 다. 실험한 결과 근권 환

경과 뿌리 환경의 band pattern이 상이한 경향을 보 으며, GM작물과 대조군

작물의 차이점은 크게 발견되지 않았다. Gel 내의 denaturing gradient 의 범위

는35~65% 으며, 중간부분인45% 부위에서높은분리능을보 다. 현재DGGE

겔(gel)에서 얻은 band들을 시퀀스 의뢰하여 분석하고 있으며, 이들 데이터를 얻

게되면군집구조와종구성분석을할수있을것으로예상된다.

2⃞ 해충저항성 배추의 식품안전성 평가

1. 해충저항성배추의독성물질생산가능성검정

해충저항성 배추와 일반배추의 단회투여 독성시험 및 13주 반복투여 독성시험을

수행하여해충저항성배추및Bt단백질이인체에해가없는지를검정할예정이다.

그림13. DGGE 분석을 통한 해충저항성 및 일반배추 근권 토양세균상 조사

※자료제공 : 충남대김승범교수

G1P G2P G3P S1P S2P S3P G1R G2R G3R S2R S2R S3R

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 15

실험은투여용량및투여방법을결정하기위한실험을수행하고, 13주반복투여독

성시험을수행하여동물에대한시험기간동안일반적인증상관찰, 체중측정, 사료

및물섭취량측정, 뇨검사, 혈액학적검사, 생화학적검사, 장기중량검사, 병리조직

학적검사등을수행할예정이다. 체중, 혈액학적검사, 혈액생화학적검사및장기중

량의자료에대해서는분산의동질성을비교하기위한분석을실시할예정이다.

2. 해충저항성배추의 양성분분석

해충저항성배추와일반배추의탄수화물, 지방, 회분, 단백질, 무기염류등의분석

을통하여 양성분의동질성유무를검정중에있다.

3. 해충저항성배추의알레르기유발가능성검정

삽입유전자 cry1Ac로부터유추된아미노산의염기서열을알레르기성을비교할수

있는 인터넷 사이트(http://sdmc.i2r.a-star.edu.sg/Templar/DB/Allergen/)에 제시한

후각 80개의아미노산에대한상동성비교를통하여35% 이상의상동성을갖는

알레르겐의존재유무와6개이상의일련된아미노산이일치하는알레르겐의존재

유무를검색하 다. 그결과35% 이상의상동성을갖거나6개이상의일련된아미

노산염기서열이일치하는알려진알레르겐은존재하지않는것이확인되었다. 이

로써발현단백질 Cry1Ac가이미알려진알레르겐과교차반응성이일어날가능성

이희박함을확인하 다.

가) 환자혈청을이용한IgE 반응검사(Immunoblotting, ELISA)

<GM/NonGM 작물의 환자혈청을 이용한 IgE 반응성 비교 (Immunoblotting)>

해충저항성 작물의 단백질과 알레르기 환자혈청과의 반응성 차이를 확인하기 위

해 총 9명의 알레르기 환자혈청을 반응시켰으며, 음성대조구로 정상인의 혈청과

혈청을 포함하지 않은 스트립(strip)을 준비하여 면역화학반응을 실행하 다. 그

결과환자들에따라반응하는작물단백질의형태가다양했으나, 각환자에서GM

작물과 non-GM작물의단백질에대한반응성의차이는확인되지않았고일부환

자혈청에서는다른환자혈청에비해상대적으로강력한반응성을보 다. 이러한

결과는GM작물제작과정에서삽입유전자에의해새롭게발현된 Cry1Ac 단백질

외에다른단백질발현에 향이없었으며, 알레르기성변화가일어나지않았음을

의미하는결과로생각되었다.

<작물단백에대한환자혈청의반응성스크리닝(ELISA)>

면역화학반응에이어ELISA 방법을이용하여작물단백질과알레르기환자혈청과의

반응성을조사하 다.

<Inhibition ELISA>

환자혈청과작물단백질사이반응성의특이성을검사하기위해 ELISA 스크리닝

(screening)에서비교적강한반응성을나타낸2개의환자혈청을선택하여 inhi-

bition ELISA를시행하 다.

이를 위해 실험용 미세접시(microtiterplate)에

GM작물을 코팅한 경우와 non-GM작물을 코

팅한두경우로나누어진행하 으며, 반응억제

자로는 가열하지 않은 GM/non-GM작물 단백

질과 가열처리한 GM/non-GM작물 단백질이

사용되었다. 가열처리하지 않은 작물을 반응억

제자로 사용한 경우 작물 단백질과 혈청의 IgE

항체와의 결합을 최고 70~75%까지 방해할 수

있었으며, 반응억제자의 농도가 증가함에 따라

반응의 방해 정도가 증가하는 상관관계를 나타

냄으로서 항원항체 반응이 특이적 반응임을 확

인할수있었다.

나) GM/non-GM 작물의피부반응검사

GM작물과 non-GM작물에서 추출된 단백질

용액을 알레르기 환자의 피부반응 검사 시약으

로사용하여두단백질간의반응성차이를피부

반응검사로확인하 다. 검사는환자에게서일

반적으로 흔히 발생하는 51가지의 알레르겐과

함께 양성 대조구로 히스타민 용액이, 음성 대

조구로PBS 용액이함께검사되었다(표4).

지금까지 10명의 식품알레르기 환자에게 피부

반응n검사가 이루어졌으며, 그 결과 모든 환자

에서GM 및 non-GM작물알레르겐에음성피

부반응결과가확인되었다. 이러한결과는우리

나라의경우작물에대한알레르기반응을일으

키는 환자가 극소수인 점과 부합하는 결과이다

(그림15).

00

1020304050607080

5 10 15 20 25 30

Inhibitor(ug)

Inhi

bitio

n(%

)

▲▲

▲▲ ▲

▲

▲

non

nonGM

GM

00

1020304050607080

5 10 15 20 25 30Inhibitor(ug)

Inhi

bitio

n(%

)

▲

non

nonGM

GM

▲

▲

▲ ▲ ▲▲

<해충저항성작물의단백질로표면피복>

<비형질전환작물의단백질로표면피복>

□ □ ■□ □□기획

16 Vol.7_No.2

그림14. GM작물 환자혈청을 이용한 inhibitons ELISA 반응

※자료제공 : 대구한의대손대열교수

그림15. GM작물 및 다른 알러젠을 이용한 피부반응 검사

비록피부반응검사는높은위양성과높은위음성결과를나타내는경우가많은것

으로알려져그정확도는높지않은것을알려져있으나, 앞으로좀더많은수의

식품알레르기환자를대상으로GM 및 non-GM작물항원을이용한피부반응검

사가 이루어질 계획이며, 이는 GM작물의 알레르기성을 평가하는데 중요한 자료

로사용될것으로기대된다.

Ⅳ. 맺는말

최근생명공학기술의발달과함께다양한유전자변형작물들이개발되고있으며, 매

년유전자변형작물의상업화승인및재배면적이급속히증가하고있다. 앞으로유

전자변형작물의개발은더욱증가할것이며, 이에대비한유전자변형작물의안전성

평가는작물의특성에따라또는재배환경에따라적정하게수행되어야할것이다.

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 17

표 4. 피부반응 검사에 사용되는 표준 알러젠

1. Dust mite (Dp) (유럽형집먼지진드기)

2. Dust mite (Df) (아메리카형집먼지진드기)

3. Straw dust (짚)

4. Mixed threshings dust (혼합곡식탈곡먼지)

5. Hay dust (건초)

6. Cockroach (바퀴벌레)

7. bAster (과꽃)

8. Chrysanthemum(국화)

9. Golden rod (미역취)

10. Grass mixture

11.Cocksfoot (새발풀)

12. Rye (호 )

13. Timothy (큰조아제비)

14. Bent (겨이삭속)

15. Bermuda (잔디)

16.Meadow grass(목초)

17. Tree mixture

18. Alder (오리나무)

19. Ash (서양물푸레나무)

20. Beech (너도밤나무)

21. Birch (자작나무)

22. Elder (양딱총나무)

23. Elm (느릅나무)

24. Hazel (개암나무)

25. Lilac (라일락)

26. Oak (참나무)

27. Plane (플라타너스)

28. Poplar (포플러)

29. Willow (버드나무)

30.Mugwort (산쑥속의식물)

31. Ragweed (두드러기쑥)

32. Dandelion (민들레)

33. Short ragweed

A. Dust & Insect B. Pollen

Flower Pollens Grass Pollens Shrub & Tree Pollens

C. Fungus D. Fabrics E. Epithelials F. Food

34. Alternaria alternata

35. A.fumigatus (누룩곰팡이)

36. A. niger

37. Cladosporum

38. Penicillium

39. Rhizopus

40. Cotton flock 41. Mixed feathers

42. Chicken

43. Goose

44. Cat

45. Dog

46. Sheep wool

47. Wheat grain

48. Milk

49. Egg

50. Peanut

51. Soy bean

▶ A : GM Rice ▶ B : Non-GM Rice

□ □ ■□ □□기획

18 Vol.7_No.2

해충저항성 배추는 우리나라에서 중요한 채소작물인 배추의 형질전환 체계를 확

립하고, 이를바탕으로배추에심각한피해를주는배추좀나방에저항성을가지는

배추를얻고자개발되었으며, 이들얻어진해충저항성배추의환경및식품안전성

을검정하기위하여본연구를수행하게되었다.

현재배추의환경및식품위해성평가가수행중이지만, 본연구가성공적으로수

행되면배추와유사한종에속하는유채나양배추로의유전자이동가능성, 유사잡

초로의유전자이동성, 해충및곤충상의변화, 독성및알레르기가능성검사,

양성분변화, 병발생및근권미생물상변화등다양한연구결과들을얻을수있게

되고, 관련연구자들에게좋은정보를제공할수있을것으로사료된다.

GMO 안전성에 대한 관심이 증대됨에 따라 세계적으로 세계경제개발협력기구

(OECD)에서는 환경정책위원회 속에 생명공학규제감시조화작업반을 운 하면서

주요 유전자변형작물, 미생물, 주요 농업특성 등의 환경위해성 평가시 참고가 될

수 있는 표준기술서를 발간중에 있으며, 이중 1997년 발간한 유채(Brassica

napus)의표준기술서를개정하여Brassica속작물(배추, 양배추, 겨자, 갓등) 전

체의표준기술서를만들고있다. 따라서우리나라의배추환경위해성평가연구가

성공적으로수행된다면, 이러한자료를만드는데좋은참고자료를제공하게될뿐

만아니라, 세계적으로우리의환경위해성평가자료및체계가일부분기준으로사

용될수있다.

최근러시아에서는유전자변형양배추의식품안전성승인을얻기위한허가를신

청한것으로알려져있다(2006). 지금까지는유전자변형작물에대한소비자의막

연한 불안감으로 채소나 과일에 대한 안전성 승인 신청이 그다지 많지 않았지만,

앞으로보다양질의 양가높은소비자의기호에맞는유전자변형작물이개발되

어과학적이고투명한유전자변형작물의안전성에대한자료를제공하게된다면,

GMO에대한소비자인식도많이바뀌게될수도있다. 유럽의경우유전자변형작

물에대한소비자의인식이별로좋지않지만, 유전자변형작물의식품으로의승인

및 수입은 점점 늘어나고 있으며, 투명한 표시제 시행과 함께 소비자의 선택권을

최대한존중하고있다.

이제 기존의 육종방법을 통한 작물 계량기술은 급속히 발전하는 생명공학기술과

의공존을생각하지않을수없으며, 이를통한새로운작물의개발은지속적으로

증가할것이확실시되고있다. 우리나라도이러한세계적인추세에맞추어우리나

라에서개발되는주요작물에대한환경및식품위해성평가체계를확립하여, 우

□□ □ ■□ □유전자변형 배추의 개발과 환경안전성 평가 현황

BIOSAFETY 19

리 환경에 대한 유전자변형작물의 향을 보다 세 히 조사할 수 있을 뿐 아니라

식품으로의 안전성도 확인해야 할 것이다. 그리고 국가적으로 유전자변형작물의

안전성 평가 체계를 갖추기 위해 산업체·국공립연구소·대학·종묘회사 등에서

유전자변형작물의안전성평가를수행할수있도록관련시설, 인력, 포장, 평가기

관지정등을확대해나가야할것이다.

■농업생명공학연구원, GMO논란사례연구, 2005, p1-147

■ 농업생명공학연구원, 농업생태계에서의 GMO 방출에따른생태적 향, 2005, p55-94

■ 농촌진흥청, GMO 안전성확보기술개발, 2004, p57-84

■ 한국생명공학연구원, 바이오안전성백서, 2006, p298-346

■ Conner, A. J., T. R. Clare and J. P. Nap, 2003, The release of genetically modi-fied crops into the environment. part II Overview of ecological risk assessment.The Plant Journal 33. p19-46

■ Directive 2001/18/EC of the european parliament and of the council, 2001, onthe deliberate release into the environment of genetically modified organismsand repealing Council Directive 90/220/EEC

■ FAO, 2005, Genetically modified organisms on crop production and their effectson the environment : methodologies for monitoring and the way ahead. p1-33

■ OECD, 1986. Recombinant DNA Safety Considerations. Safety considerations forindustrial, agricultural and environmental applications of organisms derived byrecombinant DNA techniques("The Blue Book")

■ Schiemann, J. 1997. The Biosafety Results of field tests of Genetically ModifiedPlants and Microorganisms. JIRCAS International Symposium Seties No. 5. p36-39

■ Serecon management consulting Inc. (2005), Herbicide tolerant volunteer canolamanagement in subsequent crops, p 1-49

참고문헌

※본연구는「바이오그린21사업」에의해지원되었음을알려드립니다.