To assess the risk of genetically modified (GM) rice on the agricultural ecosystem, agronomic characteristics, pollen longevity and outcrossing rate between GM (Iksan 483 and Milyang 204) and non-GM (their wild types and female parents) varieties were investigated using the bar gene as a tracer marker in paddy field. The agronomic characteristics of two GM rice were similar to their female-parents (non-GM rice) except heading date and 1,000 grain weight of Iksan 483, and they did not show a difference by the introgression of the bar gene as the genetic traits of rice varieties. Pollen viability was more than 90% just after shedding, and it was rapidly decreased below 50% at 5 minutes after shedding both GM and non-GM varieties. The Pollen longevity was lost after 30 minutes of anthesis. When the distance of gene flow from GM to non-GM rice detected to 6 m from the edge of GM rice plant, the maximum distance of pollen dispersal was 4.5m and 3.9m in Iksan 483 and Milyang 204, respectively, and that was increased in order of west, south, east, and north to the dominant wind direction, west-south. Mean outcrossing rate was very low as 0.003 and 0.001% within 1.5 m from the edge of Iksan 483 and Milyang 204, and the GM hybrids by the pollen dispersal did not detected over 4.5 m from the edge of GM rice plant. The results may help to establish the strategy which reduce the risk of pollen-mediated gene flow between GM and non-GM rice.
본 연구는 유전자 조작 옥수수의 유전자 유출을 막기 위한 관리방법 개발의 목적으로 고려대학교 GMO 격리포장에서 2010년에 수행된 화분 비산실험의 결과를 이용하여 Yamamura(2004)의 Gamma model로 모델링하였다. 1. 모델의 결정계수는 0.44로 예측치가 실측치를 잘 설명하였다. 2 옥수수 화분의 최대 비산 방향은 북서쪽으로 나타났다. 3. 최대 비산 방향으로 타가수분율이 0.001까지 낮아지는 거리인 '유전자유출 한계거리(0.001)'는 525 m 그리고 국내법상 비의도적 GMO 혼입허용치인 0.03 까지 낮아지는 거리인 '최소 동일작물 재배 한계거리(0.03)'는 35 m로 나타났다.
부안지역 소나무 집단의 화분유동과 교배양식 모수를 추정하기 위하여 7개 microsatellite 표지로 모수, 주변 성목 및 종자에 대한 유전변이를 분석하였다. 이형접합도 기대치($H_e$)와 근교계수(F)는 각각 모수에서 0.614과 0.018, 종자에서 0.624과 0.087이며, 각 세대간에 차이는 없었다(P > 0.05). MLTR로 추정한 타가교배율($t_m$)은 0.967이며, 양친간 근연계수($t_m-t_s$)는 0.057, 부계상관($r_p$)은 0.012로 나타났다. 기존에 보고된 소나무의 동위효소 분석 결과에 비하여 타가교배율은 높고 근친교배 및 부계상관은 낮았으나, microsatellite 표지를 이용한 소나무류의 결과들과는 유사하였다. TwoGener로 추정한 최적 화분비산 모델은 유효밀도(d = 220 trees/ha)를 가정한 정규확산모델로 판명되었으며, 평균 화분비산거리(${\delta}$)는 11.42 m로 계산되었다. 화분원 유전적 분화(${\Phi}_{ft}$)는 0.021이며, Mental 검증에서 모수간 지리적 거리와 화분원의 유전적 분화는 상관성이 없는 것으로 나타났다(r = -0.141, P > 0.05). 부안지역 소나무 집단은 대부분의 화분이 가까운 거리에서 공급되지만, 화분수의 유전다양성이 높고 화분원의 유전적 차이가 작은 상태로 추정된다. 이러한 조건에서 완전한 임의교배가 이루어지기 때문에 종자의 유전자형이 다양하며 세대간 유전변이의 감소가 없는 것으로 사료된다.
본 연구에서 실행한 LM 벼의 화분비산 연구는 non-LM벼와 잡초성 벼의 의도치 않은 교잡은 경작지의 생태계에 문제를 야기할 기능성이 커지고 있다. 본 연구는 이를 예방하기 위한 벼의 이격거리 설정을 위하여 수행하였다. 1. 벼의 개화기간의 개화시간$(10:00{\sim}14:00)$의 주풍은 남풍이었으며, 시간대별 풍속은 $0.94{\sim}1.77$ m/s이었다. 2. 개화기는 LM벼와 Wild벼가 일치하는 기간은 8일이였으며, LM벼와 Wild벼의 최성기는 4일의 차이가 있다. 3. LM벼의 화분이 non-LM벼보다 유의하게 작게 조사되었다. 4. 화분채집량은 위가 노출된 슬라이드 글라스가 위가 덮인 슬라이드 글래스 보다 많았으며 LM벼가 Wild벼보다 비산량이 많았다. 5. 벼 화분의 비산은 오전 10시부터 오후 2시까지 대부분 이루어졌다. 6. 거리에 따른 화분비산량은 1 m까지는 급격히 감소하였으며 2 m이상에서는 서서히 감소하는 전형적인 지수함수를 나타냈으며, 3 m이상에서는 거의 발견되지 않았다.
The spatial distributions of allelic frequencies and ecological traits by randomization were studied in the natural population of two species (Pinus rigida and Pyrola japonica). Both species showed significant positive spatial autocorrelation as measured by Moran's I. In P. rigida, the genetic similarity was shown in individuals within up to a scale of 18 m distance and this is partly due to combination of pollen and seed dispersal by wind or men. In P. japonica, significant spatial autocorrelation was consisted of a scale of 8 m intervals. These population structure in the distribution of allelic frequencies is related to mating systems such as outcrossing and vegetative spread. The results also indicate that positive species associations between P. rigida and P. japonica can occur when both species select the same habitat or require the same environmental conditions.
소나무(Pinus densiflora), 쥐똥나무(Ligustrum obtusifolium), 그리고 오리나무(Alnus japonica)의 공간적 상관관계를 생태적, 유전적 분석을 통해 살펴보았다. 이 가운데, 소나무와 쥐똥나무의 생태적 공간관계는 양의 상관관계를 나타낸 반면, 쥐똥나무와 오리나무는 음의 상관관계를 나타내었다. Moran의 I값과 표준편차(SND: standard normal deviate)값에 의하면 소나무는 18 m에서 집단구조를 형성 한 반면, 쥐똥나무는 12.5 m간격으로 집단구조가 형성되어 있었다. 오리나무는 명확한 집단구조가 결여되어 있었다. 소나무와 쥐똥나무의 두 종간의 공간구조에 있어, 유전적으로 유의한 상관관계가 형성 된 것은 소나무의 수관이 비교적 좁고, 적절한 피음효과를 제공함으로써, 쥐똥나무의 생육에 기여하였기 때문으로 생각된다. 오리나무와 쥐똥나무의 경우, 광합성과 관련한 수광경쟁에서 비교적 넓은 오리나무의 수관 때문에,두 종간의 동소적 관계가 방해되는 것으로 추정된다.
Using 8 isozyme polymorphic loci as gene markers, we studied the spatial distribution of genotypes in a naturally regenerated uneven-aged Eastern Siberian Fir (Abies nephrolepis Max.) stand (1ha, $100{\times}100m$) on Mt. Ohdae in northeastern South Korea. Gregorius' distograms and Moran's I correlograms revealed no evidence of significant genetic structure at three spatial classes of 5 m, 10 m, and 20 m. Extensive gene flow, due to the long distance dispersal of pollen and seeds in A. nephrolepis, may account for the lack of fine-scale spatial structure. Alternatives would be overlapping seed shadows caused by high densities of A. nephrolepis adult trees (160 trees/ha) and/or intraspecific competition resulting in extensive thinning within maternal half-sib groups.
울릉도의 낙엽활엽수림에 우점하고 있는 너도밤나무를 대상으로 엽록체 반수체형(haplotype)의 다양성과 공간적 분포를 파악하기 위해 울릉도 전역에서 채집한 총 144개체로부터 psbA-trnH 구간의 염기서열을 결정하였다. 너도밤나무의 근연종을 포함하여 계통분석을 수행한 결과, 너도밤나무의 엽록체 반수체형은 일본산 F. japonica와 중국산 F. engleriana 분계조와 자매관계를 이루는 것으로 나타났다. 또한, 분석한 모든 너도밤나무의 개체들은 동일한 염기서열을 갖고 있는 것으로 나타나, 엽록체 반수체형의 다양성은 매우 낮은 것으로 판명되었다. 이러한 결과는 동위효소 분석에 근거한 유전자 다양성이 매우 높다는 기존 연구 결과와 대비되는 것으로서, 너도밤나무는 핵 유전자의 다양성은 높으나 엽록체 유전자의 다양성은 낮은 것으로 판단되며, 이것은 두 가지 가설로 설명할 수 있다. 하나는 너도밤나무의 조상이 울릉도로 이주하여 정착할 초기 단계에서 엽록체 반수체형이 지역적인 구조를 갖는 조상 모집단으로부터 종자가 지속적으로 유입된 결과로 해석할 수 있다. 다른 하나는 육지의 조상 모집단으로부터 새 또는 태풍에 의해 소수의 종자가 유입되어 정착한 후, 바람에 의해 조상 모집단의 화분이 지속적으로 유입된 결과인 것으로 추론할 수 있다. 울릉도 내의 대양한 고유 자생식물의 기원을 규명하는 데 있어서 모계유전을 함으로 인해 종자의 이동을 추적할 수 있는 엽록체 DNA에 근거한 비교계통지리학적 연구가 필요한 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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