CP4 EPSPS에 대한 특이항체(다클론 및 단클론)을 이용하여 확립한 전보의 sandwich ELISA 분석법을 원료 콩의 GMO 분석에 적용가능한 가를 검토하였다. 원료 콩은 수입산 47점, 국산 20점을 분석하였다. 그 결과, 수입산 콩의 CP4 EPSPS 분석치는 크게 두 군으로 나뉘어 높은 군$(39.1{\pm}13.5{\mu}g/g,\;n=33)$과 낮은 군$(2.6{\pm}1.2{\mu}g/g,\;n=14)$으로 나타났다. 수입산 콩의 GMO 비율은 약 70.2%로 나타났다. 한편, 국산 콩의 CP4 EPSPS의 함량 $(0.9{\pm}0.5{\mu}g/g,\;n=20)$은 아주 낮은 것으로 나타났고 이는 non-GMO인 것으로 판단되었다. 콩나물의 경우에 GM과 non-GM 간 CP4 EPSPS의 차이를 보이고 있었고 GM 콩나물의 자엽부에서 뿌리보다 높은 CP4 EPSPS의 함량을 보여주고 있다. 국산 콩으로 만든 콩나물의 경우 CP4 EPSPS의 함량은 아주 낮은 것으로 나타나 GM과 non-GM 콩간의 구분이 가능하였다. 또한 PCR에 의해 sandwich ELISA가 정확하다는 것을 보여주었다. 이상과 같이 sandwich ELISA 방법은 신속, 간편하게 많은 콩 시료의 GMO 여부를 판단할 수 있음을 보여주었다.
유전자재조합(GM)식품에 대해 듣거나 읽어서 알고 있는 사람이 67%정도 되었고,GM식품을 자발적으로 먹겠다는 사람은 18%를 약간 상회하였고 기다려보고 결정하겠다는 사람들이 약 50%정도였다. 농약 등의 화학물질 오염이나 취급부주의 및 기업인의 윤리의식에 대한 불신에 비해 GM식품에 대한 우려는 매우 적게 나타났으나 GM방법에 의해 개발한 제초제 내성 콩을 먹겠다는 사람은 적은 데 비해 같은 방법으로 개발한 비타민이 많은 콩을 먹겠다는 사람은 많은 것으로 보아 소비자들은 GMO이기 때문에 제초제 내성 콩을 거부하는 것이 아니라, 제초제 내성 콩에 대한 내용의 이해부족으로 인한 거부감을, 그리고 비타민 콩은 비타민이 인체에 중요한 영양소라는 것 때문에 호감을 가지는 것으로 해석되었다. 전체적으로 소비자들이 GMO에 관한 정보를 많이 접하기는 하지만 보통 식품에도 유전자가 있다는 사실을 아는 소비자들이 조사 대상자의 40%정도인 것으로 보아 노출된 만큼 내용을 잘 알지 못하는 것으로 나타났다. GM식품에 대하여는 90%이상이 표시하기를 바라고 있는 것과 같이 2001년 7월부터 가공식품에 GM원료 함유여부 표시제도가 시행되고 있는 데, 이 제도의 시행 사실을 알고 있는 소비자는 22%에 지나지 않았다. 효과적인 표시제도의 시행을 위해서는 일반시민이 제도의 시행에 대해 잘 숙지하고 있어야 할 것이다.
GM 콩으로 제조된 두부와 비지 등 콩 가공제품들의 효율적인 모니터링을 위하여 GM 콩이 0%, 1%, 3%, 5%, 100% 함유된 두부와 비지를 제조하여 이들의 삽입유전자인 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(epsps)를 검출하기 위한 PCR 방법과 EPSPS 발현 단백질 검출을 위한 western blotting과 lateral flow strip을 사용하여 검출 감도를 비교하였다. PCR 결과 산물의 크기가 큰 600 bp의 증폭에서 두부의 경우에는 100% GM으로 제조된 두부에서만 확인이 가능하였고, 비지에서는 5%, 100%에서 확인이 되었다. 크기가 작은 123 bp가 생성되는 실험에서는 0%를 제외한 모든 두부와 비지에서 검출되었다. Western blot 결과는 100% 두부, 비지에서만 검출이 되었고, lateral flow strip test에서는 100% 비지에서만 검출되었다. 이러한 결과로부터 GM 콩 가공식품 검출은 면역학적 방법보다는 PCR이 더 높은 민감도가 나타내는 것을 확인하였고, 또한 가공식품에서 효율적인 GMO 검출을 위해서는 100 bp 정도의 작은 크기의 PCR 산물을 이용해야 민감한 검출 결과를 보여주는 것을 확인하였다.
본 실험은 제초제 내성을 가지는 CP4EPSPS를 도입시킨 유전자재조합 콩을 이용하여 인공위액의 비율에 따른 도입 단백질의 소화특성을 평가하고, 열처리가 유전자재조합 콩의 도입단백질의 소화성에 미치는 영향을 살펴보았다. 유전자재조합 콩과 펩신의 비율에 따른 도입단백질 CP4EPSPS의 소화성은 인공위액 즉 펩신의 양에 따라 차이를 나타내 유전자재조합 식품의 도입단백질에 대한 소화성 평가에서 펩신의 양이 중요한 요인이 됨을 알 수 있었다. 또한 유전자 재조합 콩에 대한 예열처리가 도입단백질 CP4EPSPS의 펩신에 대한 내성을 많이 감소시켜 소화성을 높이는 것으로 나타났다. 따라서 앞으로 유전자재조합식품의 안전성을 평가하는 in vitro 소화평가 시험에서 생리학적 측면에 근거한 인공위액의 비율을 반영함으로써 보다 정확한 도입단백질의 소화성에 대한 평가가 필요하리라 사료되며, 또한 콩의 주요 섭취방법인 열처리에 따른 도입단백질의 소화특성을 평가함으로써 유전자재조합 콩의 안전성에 대한 신뢰도 제고를 위한 기초자료가 될 것으로 기대된다.
최근 급격히 증가되는 유전자 변형 식품의 안정성 논란과 관련하여 콩나물 및 콩나물 원료에 사용되는 국산 및 수입산 콩에 대한 유전자 변형 유전자의 정량 검사를 실시하고, 미량이나마 함유된 변형 유전자의 도입과정에 관한 연구를 실시하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1.콩나물의 유전자 변형 농산물 검사는 2000년과 2001년에 원료콩 96건, 완제품 123건 등 총 219차례 실시하였다. 2. 원료콩에서는 단 한 건의 양성반응도 없었던 반면, 완제품에서는 2000년에 3건, 2001년에 8건에서 0.01-0.17%의 함량으로 CP4EPSPS 또는 35S promoter도입유전자가 검출되었으며 이는 법적 기준치인 3%보다 훨씬 낮은 비의도적 혼입이었다. 3. 외래유전자가 검출된 11건의 완제품은 국산콩으로 만든 7개 제품과 중국산 수입콩으로 만든 4개 제품이었다. 4. 이들 도입 유전자의 원료콩 및 제조과정 중 유입 경로를 확인하기 위하여 다양한 시료를 검사하였다. 샘플은 양성반응제품 원료콩 전수검사, 원료콩 표면, 저장고 바닥 및 정선기 주변, 그리고 콩나물 제품 포장 필름 표면 및 포장지 원료로 사용되는 옥수수 타분의 유전자 변형 여부를 정량검사하였다. 이들 중 두 개의 옥수수 타분 시료에서만 0.1%의 35S promoter 유전자가 검출되었다. 5. 콩나물 포장 공정 중 옥수수 타분을 사용하는 포장지에서 유래되는 변형 유전자 오염을 제시하였다. 향후, 콩나물 변형 유전자 검사시 용수, 필름 표면 등 제품주변에 존재하는 도입 유전자의 정량분석 방법 구축과 원료콩 샘플 방법 및 샘플량의 표준화가 시급히 필요하다.
Lipoxygenase(LOX)가 결핍된 non-GM콩인 개척#1(검정콩, LOX2,3-free), 개척#2(황색콩, LOX2,3-free) 및 진양콩(황색콩, LOX1,2,3-free)의 이화학적 특성과 두부 수율을 LOX가 존재하는 태광콩(황색콩, LOX1,2,3-present)과 비교하였다. 콩의 길이 및 백립중은 태광콩에 비해 개척#1이 유의적인 차이로 컸으며, 황색콩에서는 LOX가 결핍된 품종이 태광콩보다 크기 및 중량이 다소 작았다. 콩을 12시간 동안 수침한 후 콩의 중량 증가율은 217.07~226.55%로 개척#2가 유의적으로 높았다. 전체적인 색차(${\Delta}E$)는 개척#1이 유의적으로 높았으며, 3종의 황색콩은 시료 간에 비슷한 경향이었다. 조지방 함량은 태광콩이 17.30%로 유의적으로 높았으며, LOX가 결핍된 콩은 13.71~14.66%로 시료 간에 유의차가 없었다. 조단백질 함량은 개척#1(34.79%)이 타시료(32.93~33.47%)에 비해 유의적으로 높았다. 구성아미노산 함량은 모든 시료에서 glutamic acid의 함량이 가장 높았으며, 총량은 개척#1이 32.42 g/100 g으로 가장 많았고 개척#2와 태광콩은 비슷한 함량이었다. 이소플라본 함량은 LOX가 결핍된 콩이 태광콩에 비해 더 많았으며, 특히 개척#1(1672.54 ${\mu}g/g$)에서 가장 높았다. 콩의 총 페놀 함량은 개척#1이 276.91 mg/100 g으로 가장 높았으며, 플라보노이드 함량은 개척#1(26.93 mg/100 g)이 타 시료에 비해 2.6~2.8배 정도 높았다. DPPH, ABTS 라디칼 소거활성 및 환원력은 개척#1이 타 시료에 비해 높았다. Non-GM콩으로 제조한 두부의 수율은 개척#2에서 가장 높았다. 황색콩인 개척#2는 이화학적 특성 및 항산화 활성 측면에서 태광콩과 유사하였고 두부 수율이 높아 두부 제조에 적합한 품종인 것으로 사료된다.
본 연구에서는 PCR을 이용하여 국내시장에 유통중인 원료콩과 가공식품에 epsps 또는 pat 유전자가 삽입된 유전자재조합 콩(GMS)의 사용여부를 모니터링하였다. 이러한 GMS의 검출을 위해 3쌍의 primer set을 제작하였고, 각각의 primer들은 GMS에 삽입된 유전자와 특이적으로 반응하여 PCR산물을 생성하였다. 2001년 표시제가 시행되기 이전에 생산된 콩 가공식품과 이후의 제품에 대해 각각 모니터링을 수행하였으며, 표시제 이전에 생산된 제품의 경우 대부분의 미국산 원료에서 epsps가삽입된 CMS가 검출되었으나, 표시제 이후에는 검출되지 않았다.
우리나라의 유전자변형농산물 의무 표시제가 시행됨에 따라 수입 유전자변형농산물 중 유전자변형 콩의 혼입유무를 판별할 수 있는 검정기술 개발이 요구되고 있다. 근사미(glyphosate)제초제에 저항성을 나타내는 토양미생물인 Agrobacterium CP4 유래의 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase(EPSPS) 유전자의 도입여부를 PCR로 진단할 수 있는 특이프라이머를 제작하여 제초제저항성 콩(Roundup Ready Soybean, RRS)을 검정할 수 있는 PCR조건을 확립하였으며 콩의 내재유전자인 lectin유전자와 RRS특이 프라이머를 이용하여 duplex PCR에 의한 제초제저항성 콩의 검정법을 확립하였다. 또한 수입 콩 및 콩나물에 대하여 근사미 제초제 처리로 저항성 개체를 판별하는 생물검정법도 확립하여 저항성 개체의 잎에서 분리한 genomic DNA에 대하여 EPSPS특이 프라이머를 이용하여 분석한 결과 RRS특이적인 PCR밴드를 확인하였다. 또한 수입 콩의 백립중과 종실의 제색을 고려할 때 단일품종이 아닌 여러 품종이 혼합되어 있음을 확인하였다.
유전자변형(GM)작물의 안전에 대한 논란은 우리나라를 포함한 많은 나라들이 GM 식품의 강제적 표시제를 도입하게 하였다. 본 연구의 목적은 어떤 수준의 열, 압력, 및 산 처리가 정성 PCR과 LEST 방법의 검출 한계 아래까지 GM 콩 혼합물의 DNA나 단백질을 파괴할 수 있는지를 조사하는 것이었다. 결과는 열처리나 고압열처리는 처리 시간에 따라서 도입유전자의 검출이 되지 않을 정도로 DNA와 단백질을 작은 절편들로 파괴함을 보여주었다. 흥미 있는 점은, 가공식품을 위한 LFST의 검출력은 약하게 가공처리된 콩에서 증가하였다. DNA 및 단백질 검출법 모두 $121^{\circ}C$, 1.5기압에서 20분 동안 처리한 후 GM 혼입물의 검출력을 거의 상실하였다. 본 연구의 결과는 시중에 유통되는 어떤 종류의 가공식품이 GM 작물 식품으로 표시되어야 할지를 결정하는데 유용할 것이다.
시설 유기농 토마토 생산을 위한 녹비 토양환원 효과를 조사하기 위하여 여름 휴한기 동안 페레니얼라이그라스, 수단그라스, 콩 등 3종의 녹비를 재배한 후 토양에 환원 하였다. 녹비 토양환원 후, 후작물로서 토마토를 재배하였으며, 녹비토양환원에 따른 토마토 생육 및 수량, 양분이용율, 양분수지량을 조사하였다. 녹비 토양환원 후 토마토의 생육 및 생산성은 콩과 같은 두과작물을 녹비로 활용 시 현저히 증가하였다. 반면에 페레니얼라이그라스는 여름철 고온에 따른 하고 현상으로 생육이 부진하였고, 수단그라스는 녹비 수확량은 많았으나 높은 C/N율로 인해 토마토의 수량을 감소시켰다. 콩을 녹비로 토양환원 시 후작물 토마토의 수량은 화학비료를 처리한 관행과 비교할 때 현저한 차이가 없었고, 토양 내 질소 수지량은 양의 값을 보였다. 결과적으로 수단그라스 녹비는 후작물 토마토의 생산성을 크게 감소시킨 반면, 콩 녹비는 관행수준의 토마토 수량을 얻을 수 있을 뿐 아니라 토마토 재배에 필요한 양분수지를 충족시킬 수 있어 수단그라스에 비해 우수한 녹비로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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