유전적 특성과 농업형질의 비교분석을 통한 유전자 교정 벼의 안전성 평가 (Evaluation of Genetic Safety in Genome-editing Rice Through Comparative Analysis of Genetic and Agronomic Traits)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 34권 / 8호 / 567 ~ 575페이지
· 저자명 : 정승교, 권도형, 이배현, 서정환, JANRAHMATULLAH, 박재령, 류태훈, 김경민

초록

New Breeding Technology (NBT)는 특정 DNA 서열을 인식하여 원하는 위치에서 DNA의 염기서열을 제거, 수정 또는 삽입할 수 있으며, 이는 인간의 유전병 치료나 가축 및 작물의 특성 향상에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 모본인 벼(Oryza sativa L., cv Ilmi)와 CRISPR/Cas9의 SDN-1에 의해 T와 G염기가 들어간 3세대 유전자 교정 벼(OsCKq1-G3)의 출수기, 간장, 수장, 수수, 수량, 유전자 전이 안전성, 발아율, 수발아율, 탈립성, 동토발아 활력, 독소 및 알레르겐 생성 여부를 분석했다. 목표형질인 출수기는 유전자 교정 벼가 5일 빨랐다. 간장, 수장, 수수, 수량은 Ilmi와 동일했다. 유전자 전이성을 확인하기 위한 T-DNA 밴드는 모두 확인되지 않았다. 3세대 유전자 교정 벼에서 자가 교배를 통한 세대가 지남에 따라 T-DNA가 사라진 것을 확인했다. 발아율, 수발아율, 탈립성과 동토발아 활력검증 분석을 통해 유전자 교정 벼의 잡초화 가능성은 없다는 것을 확인했다. 교정된 벼의 ORF 및 아미노산 서열에서 독소와 알레르겐은 발견되지 않았다. 본 실험을 통해 유전자 교정 벼의 안전성을 입증했고, 유전자 교정 벼의 환경 위해성 평가에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

영어초록

New breeding techniques (NBT) recognize specific DNA sequences and remove, modify, or insert DNA at a desired location, and can be used to treat genetic diseases in humans or to improve the traits of livestock or crops. In this study, we conducted a comparative analysis of various agricultural traits and assessed the safety of gene transferability in third-generation genome-editing rice (OsCKq1- G3) with T and G nucleotide insertions developed using the CRISPR/Cas9 SDN-1 method, in comparison to its parental line (Oryza sativa L., cv Ilmi). The analyzed traits included heading date, culm length, panicle length, tiller number, yield, germination rate, viviparous germination rate, shattering, after wintering seed viability, the presence of toxins and allergens. The target trait, heading date, exhibited a high significant difference of approximately 5 days. Culm length, panicle length, tiller number, yield showed no significant differences compared to the parental line. No T-DNA bands indicating gene transfer were detected. In the third generation of genome-edited rice, the T-DNA was confirmed to be eliminated as successive generations advanced through self-pollination. Through the analysis of germination rate, viviparous germination rate, shattering, and after wintering viability, we confirmed that the genome-editing rice has no potential for weediness. The ORF and amino acid sequences of the genome-editing rice did not reveal any toxins and allergens. The results of this study can be utilized as important data for the environmental risk assessment of genome-editing rice.

참고자료

· 없음