한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.136-136
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2017
In agriculture, the rice is the one of important things. Many farmers and scientists have long tried to increase the yield of rice. So many technologies have been developed these days. One type of technology has given rise to a host of concerns and questions, namely Genetically Modified Organisms (GMOs). The increasing cultivation of GM crops has raised a wide range of concerns with respect to food safety, environmental effects and socio-economic issues and now commercially planted on about 100 million hectares in some 22 developed and developing countries. The scientific evidence concerning the environmental and health impacts of GMOs is still emerging, but so far there is no conclusive information on the definitive negative impacts of GMOs on health or the environment. Nevertheless, public perceptions about GMOs in food and agriculture are divided with a tendency toward avoiding GM food and products in many developed and developing countries. Also Korea is one of that country and is not allow the GMOs now. So I studied whether these GMOs are actually dangerous for environment and whether there are differences in cultivar characteristics such as germination test with TTC tetrazolium, germination test in frozen soil and gene-flow test with glufosinate and strip-bar test. With these experiments, we evaluated the agricultural safety of GM rice and to identify and assess environmental risks.
Several genetic strategies have been proposed for the successful transformation and expression of microbial transgenes in model and crop plants. Here, we bring into focus the prominent applications of microbial transgenes in plants for the development of disease resistance; mitigation of stress conditions; augmentation of food quality; and use of plants as "bioreactors" for the production of recombinant proteins, industrially important enzymes, vaccines, antimicrobial compounds, and other valuable secondary metabolites. We discuss the applicable and cost-effective approaches of transgenesis in different plants, as well as the limitations thereof. We subsequently present the contemporary developments in targeted genome editing systems that have facilitated the process of genetic modification and manifested stable and consumer-friendly, genetically modified plants and their products. Finally, this article presents the different approaches and demonstrates the introduction and expression of microbial transgenes for the improvement of plant resistance to pathogens and abiotic stress conditions and the production of valuable compounds, together with the promising research progress in targeted genome editing technology. We include a special discussion on the highly efficient CRISPR-Cas system helpful in microbial transgene editing in plants.
Although new plant breeding technologies facilitate efficient plant breeding without introducing a transgene, they are creating indistinct boundaries in the regulation of genetically modified organisms (GMOs). The rapid advancement in plant breeding by genome-editing requires the establishment of a new global policy for the new biotechnology, while filling the gap between process-based and product-based GMO in terms of regulations. In this study recent developments in producing major crops using new plant breeding technologies were reviewed, and a regulatory model that takes into account the various methodologies to achieve genetic modifications as well as the resulting types of mutation were proposed. Moreover, the communication process were discussed in order to understand consumers' current situation and problems of new plant breeding technology, establish social acceptance well, and understand consumers' disputes such as GMO crops.
From the soils of soybean fields in Cotton Branch Station (CBS) and Pine Tree Station (PTS), Arkansas, USA, various single spore isloates of sudden death syndrome (SDS) pathogen were obtained on modified Nash & Snyder's medium (MNSM) with dilution plating technique and transferred to potato dextrose agar (PDA) medium to identify the cultural colony shape. The colony shapes of these isolates resembled F. solani isolate 171 which was white and chalky shaped on MNSM and most of them had unique form of morphology which produced white margin and blue center colony on PDA. Although, some of these isolates had more dark blue or showed slightly different color, all isolates that were selected randomly for green-house inoculation assay produced typical foliar symptoms on leaves of soybean, Hartz 6686. To determine the genetic differences among the isolates, mitochondrial DNA restriction fragment length polymorphism (RFLP) was conducted with fourty isolates from both fields, using mtDNA probes, 2U18 and 4U40, derived from Colletotrichum orbiculare. We obtained distinctive RFLPs in each treatment of restriction enzyme, EcoRI and HaeⅢ. Isolates, 11-2-5 and 14-3-1-1, from CBS and isolates, 104-3-1-2 and 701-1-5-1, from PTS showed different band patterns from 171 in both or in either treatment of restriction enzymes. Even if some of these isolates showed heterogeneous, they were more closer to 171 than PN603. And, also, rest of the thirty-six isolates had exactly same polymorphisms as 171 in each treatment of restriction enzyme. Although, some of the isolates showed the different morphological shape on PDA and slightly different band patterns on RFLPs, all of the isolates selected on MNSM due to their distinctive colony shape from other fungi produced the typical foliar symptoms on soybean leaves in greenhouse inoculation assay. It might be suggested that these isolates were not genetically different from check isolate 171 and they were unique strain of F. solani.
Lee, Kyeong-Ryeol;Shin, Kong Sik;Suh, Seok Cheol;Kim, Ki Young;Jeon, Yong Hee;Park, Beom Seok;Kim, Ju-Kon;Kweon, Soon-Jong;Lee, Yeon-Hee
Plant Biotechnology Reports
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제3권4호
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pp.317-324
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2009
The insecticidal toxin gene of Bacillus thuringiensis (Bt) is one of the most commonly used in the development of genetically modified (GM) crops. In this research, we analyzed Bt rice showing lepidopteran pest-resistance. The Bt gene is a synthetic Cry1Ac composed of optimal codons for plants, and the Bt protein is targeted to the chloroplast by a transit peptide. Three Cry1Ac rice events (C103-3, C127-1, and C7-1) were analyzed for molecular characterization. C103-3 contains two copies of T-DNA where the left border (LB) region is truncated. Both C7-1 and C127-1 have a single copy of T-DNA, but a part of the vector backbone DNA is inserted into the genome of C127-1; thus, only C7-1 had intact T-DNA. Progenies of C7-1 crossed with the original cultivar, Nakdong, and double-haploid lines from anther culture of lines crossed with the elite cultivar, Dongjin, were analyzed for T-DNA flanking genomic DNA and genotyping. Results showed that an intact T-DNA region without the vector backbone was inserted into the genome and was stably inherited through generations. The C7-1 homozygous event could be used as breeding material to develop GM rice with pest resistance.
This paper is aim to report the core aspects of Codex guideline for organically grown food which is finalized by FAO/WHO Codex Alimentarius Commission on May 2000 in 28th session of the Codex committee on food labelling. The chapter of animal production had discussed for a long time before it was finalized in Ottawa/canada as well as use of GMO(Genetically modified organism), manure from factory farming, animal welfare, and fodder inputs consisting of at least 85% for ruminants and 80% for non-ruminants. As the guideline for Codex set out the several things which is very difficult for Asian country, Organic farmer in Korea should pay an attention to maintain/increase the fertility and biological activity by cultivation of legumes, green manures or deep-rooting plants in an appropriate multi-annual rotation programme, and incorporation in the soil of organic material from holding producing in accordance with the guidelines. Pest, diseases and weeds should be controlled by choice of appropriate varieties, appropriate rotation, mechanical cultivation, diversified ecosystems, flame weeding, animal weeding and steam sterilization. The use of plant growth hormone, GMO and manure from industrial management system are not allowed, and closed recycling system, rotation, resistant seeds again pest and disease should be practiced in organic farming. But these are not unfortunately practiced in the country. In the conclusion it was strongly suggested to enact the Basic Standard for Korean organic agriculture which contains the core principles of Codex guidelines, and to try the importation of the most advanced theory, skills and technology from leading country in organic farming.
Selectable marker gene systems are vital for the development of transgenic plants, but the presence of selectable marker genes encoding antibiotic or herbicide resistance in genetically modified plants poses a number of problems. A lot of research results and various techniques have been developed to produce marker-free GM plants. The aim of this review is to describe the principal methods used for eliminating selectable marker genes to generate marker-free GM plants, concentrating on the three significant methods(co-transformation, site-specific recombinase-mediated excision, non-selected transformation) in several marker-free techniques.
With the continual development of genetically modified (GM) crops, it has become necessary to develop detailed and effective molecular characterization methods to select candidate events from a large pool of transformation events. Relative to traditional molecular analysis methods such as the polymerase chain reaction (PCR) and Southern blot hybridization, next generation sequencing (NGS) technology for whole-genome sequencing of complex crop genomes had proven comparatively useful for in-depth molecular characterization. In this study, four transformation events, including one in Bacillus thuringiensis (Bt)-resistant rice, one in resveratrol-producing rice, and two in beta-carotene-enhanced soybeans, were selected for molecular characterization. To merge NGS analysis and Southern blot-hybridization results, we confirmed the transgene insertion sites, insertion construction, and insertion numbers of these four transformation events. In addition, the read-coverage depth assessed by NGS analysis for inserted genes might provide consistent results in terms of inserted T-DNA numbers in case of complex insertion structures and highly duplicated donor genomes; however, PCR-based methods can produce incorrect conclusions. Our combined method provides an effective and complete analytical approach for whole-genome visual inspection of transformation events that require biosafety assessment.
본 연구는 대규모 GMO 격리포장에서 비타민 A 영양성분이 강화된 황금벼의 안정성 평가에 대한 가이드라인 및 프로토콜을 개발하고자 모본으로 사용된 '낙동'을 대조로하여 수행하였다. 경북대학교 농업생명과학대학 GMO 실습격리포장 에서 총 사용면적 4,700 $m^2$에서 황금벼와 모품종인 '낙동'에 대해 거미류를 포함한 곤충류 다양성을 조사하였다. 조사기간 동안 채집된 개체들은 기능별로 해충군, 천적군, 거미군으로 크게 구분하여 계수하였으며, 조사된 개체군의 해충군, 천적군, 거미류 등의 밀도는 기능군 별로 황금벼와 '낙동'간에 유의성을 보이지 않았다. 해충의 발생양상을 비교 분석한 결과 전반적으로 '낙동'에서 발생량이 다소 많은 경향으로 나타났으며, 일부 시기를 제외하고는 대부분의 시기별 평균 간의 차이는 없는 것으로 나타나 황금벼와 '낙동'과의 해충 발생양상에는 유의성을 찾기가 어렵다고 판단된다. 또한 천적류 발생 양상은 해충과는 달리 황금벼에서 발생량이 다소 많은 경향으로 나타났으나, 시기별 평균 간 차이는 없는 것으로 분석되어 천적 발생양상에는 특이한 유의성을 없다고 판단된다. 따라서 비타민 A 영양성분이 강화된 황금벼에서의 해충 및 천적의 개체군 밀도 및 발생양상은 모본인 '낙동'에서와 차이가 없는 것으로 조사되었다.
현재까지 국내에서는 생명공학작물이 상업적인 재배가 되고 있지 않으나 생명공학작물의 환경 방출을 위해서는 환경위해성 평가가 필수적 수행되어야 한다. 본 연구에서는 해충저항성 Bt 벼(Agb0101)로부터 모품종인 낙동벼와 잡초성벼인 R55 및 인디카벼인 IR36 로의 화분 매개에 의한 유전자 이동성을 평가하였다. 낙동벼로부터 729,917 립의 종자를 얻었으며, 잡초성벼(R55)로부터는 230,635 립의 종자와 인디카벼(IR36)에서는 596,318 립의 종자를 수확하였다. 교잡개체는 3회의 제초제 살포를 수행하여 제초제 저항성 개체 선별과 Cry1Ac1 immunostrip 검정으로 확인하였으며, 해충저항성 Bt 벼(Agb0101)에 특이적인 프라이머를 이용한 분자생물학적 방법을 통해 유전자 이동성 여부를 최종적으로 검증하였다. 총 파종된 종자수에 대한 교잡율은 낙동벼에서는 0.0027%, R55는 0.0017%, IR36은 0.0005%로 나타났으며, 모든 교잡개체들은 해충저항성 Bt 벼(Agb0101)에 근접한 1.2m 내에서 발견되었다. 화분 매개에 의한 해충저항성 Bt 벼(Agb0101)의 유전자 이동 특성은 기존에 연구된 결과들과 유사한 경향으로 보였으며, 벼의 개화기간 중 온도와 강우량 등 기상 조건이 화분에 의한 교잡을 결정하는데 중요한 요인으로 작용하였다. 이에 재배 지역의 기상 환경과 개화시기 중복 여부 등을 유전자변형 벼에 의한 일반 재배품종 및 야생(잡초성)벼로의 유전자 이동에 따른 저감 기술 개발과 안전관리 기준 작성에서 주요 영향 인자들로 고려되어야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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