제초제 저항성 형질전환 토마토의 개발 및 특성분석

Abstract

본 연구의 제1부에서는 Agrobacterium을 매개로 bar 유전자를 도입하여 glufosinate 저항성 토마토를 개발하였다. 형질전환체는 strip test를 통하여 1차 선발하였고 목적유전자의 도입 여부는 PCR 분석을 통하여 확인하였다. 유전자 도입이 확인된 개체는 Southern blot을 수행하여 목적유전자의 copy 수를 검정하였다. 그 결과 선발한 식물체 3개체가 모두 single copy임을 확인하였다. Single copy임이 확인된 식물체는 RT-PCR 분석 및 Western blot 분석을 수행하여 목적유전자의 발현을 확인하였다. 그 결과 토마토에 도입된 bar 유전자는 단백질 수준까지 발현하고 있음이 확인되었다. 이상과 같이 목적유전자의 도입 및 발현이 확인된 제초제 저항성 토마토는 토양에 순화한 후 야생형 토마토와 형태학적 특성을 비교하여 분석하였다. 또한, 형질전환 토마토 식물체에 glufosinate 제초제인 BASTA를 처리하여 제초제 저항성을 확인하였다. 그 결과 야생형 토마토는 고사하였으나 제초제 저항성 토마토는 BASTA 제초제에 저항성을 나타냈다. 본 연구의 제2부에서는 제초제 저항성 잔디의 안전성을 평가하였다. 본 연구에는 제초제 저항성 잔디에서 발현되는 PAT 단백질의 잠재적인 알레르기 유발 가능성과 급성 경구 독성을 평가하였다. PAT 단백질의 아미노산 서열에 대한 생물 정보학 분석에서는 알려진 알레르겐 또는 독소와의 유사성이 없음이 확인되었다. PAT 단백질은 80개의 아미노산으로 이루어진 절편에 걸쳐 기지의 알레르겐과 35% 이상의 상동성을 보이지 않았으며, 알레르겐 항원결정기를 나타내는 연속된 8개의 아미노산과 일치하는 서열도 확인되지 않았다. PAT 단백질의 독성을 평가하기 위하여 대장균에서 발현시켜 정제한 PAT 단백질을 이용하여 마우스에 대한 독성을 평가하였다. PAT 단백질은 마우스에 4,000mg/kg 체중의 용량으로 공급되었고, 투여 후 7일 동안 사망률, 임상 소견 및 체중 변화를 관찰하고 7일째에 부검을 수행했다. 그 결과 마우스에서 사망개체나 특이적인 임상 증상은 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 PAT 단백질이 잠재적인 알레르겐이나 독소가 아니며 건강에 부정적인 영향을 미치지 않을 것임을 시사한다.