유전자변형(Genetically modified; GM) 작물은 1996년에 처음으로 상업적인 목적으로 재배가 시작되었으며, 2014년 기준으로 28개 국가에서 재배되고 있다. GM 작물의 재배 면적은 해마다 꾸준히 증가하고 있으며, 2014년에는 총 181 백만 헥타르로 이는 전년도에 비해 6 백만 헥타르가 늘어난 수 치이다(James, 2014).

GM 작물의 재배면적이 증가함에 따라 자연 생태계에 대한 GM 작물의 위해성 논란이 끊임없이 제기되어 왔다. 승인되지 않은 Bt10 이벤트 옥수수가 농가에 보급된 적이 있었으며, 캐 나다에서 유채종자보관소에서 의도치 않은 제초제저항성 형질 을 가진 유채 종자가 발견된 것이 보고된바 있다(Friesen et al., 2003; Macilwain, 2005).

GM 작물들은 주로 종자 형태로 수입되며, 항만을 통해 사료 가공공장이나 식품가공회사로 수송경로를 따라 운반된다. 이때 발생하는 GM 종자의 비의도적인 방출은 자연생태계에서 GM 작물의 생존을 가능케 하며, 동종 일반 재배품종으로의 유전자 이동을 유발시킬 수 있다. 이러한 경우 곤충 생태계에도 영향 을 미칠 수 있다(Snow and Palma, 1997).

이러한 GM 작물의 환경위해성에 대해 우리나라 역시 자유 롭지 못하다. 우리나라의 식량자급률은 2009년 26.7%를 기록 하고 있으며, 이는 대부분의 작물이 수입되고 있음을 의미한다. 특히 옥수수는 2009년 전체 수입되는 1.4 백만 톤 중 0.3 백 만 톤이 GM인 것으로 나타났다(Korea National Statistical Office, 2013). GM 옥수수 종자의 비의도적인 환경방출이 우리 나라에서 곡물 수송경로를 따라 발생하고 있으나 국내 자연환 경에 미치는 영향을 알아보기 위해서는 장기간의 모니터링과 환경위해성평가가 필요할 것으로 보고하였다(Kim et al., 2006; Lee et al., 2009). 옥수수는 외래종으로서 국내에 야생종이나 근연종이 서식하지 않아 유전자 이동의 위험성이 적다(Shim et al., 2001). 그러나 옥수수는 작물과 작물 사이에서 일어나는 유전자 이동이 최대 200 m 거리에서도 가능한 것으로 알려져 있다. 또한 재배지에서 높은 타식률(5%의 자가수분)을 갖고 있어 화분에 의한 유전자이동 가능성이 큰 것으로 보고되었다 (Weekes et al., 2007). 따라서 GM 옥수수 종자가 수송, 저 장되는 항만, 사료 및 식품 가공공장 지역에서는 GM 옥수수 종자의 비의도적인 방출을 최소화하기 위하여 주기적인 모니 터링을 수행해야 한다.

본 연구는 우리나라의 주요 곡물 항구, 수송 경로 및 사료 공장 지역에서 GM 옥수수의 발생 양상과 정도를 파악하여 국 내 생태계에 미칠 위해 가능성 연구의 기초자료를 얻기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

GM 옥수수 종자 및 식물체 모니터링

GM 옥수수의 발생을 위한 모니터링은 2009년 7월과 9월 사이에 국내 주요 곡물수입항만과 사료공장 주변이 포함된 4 개 도, 5개 도시 내의 13개 지역에서 수행되었다. 살아있는 옥수수 식물체들은 도로가, 곡물수송로 및 저장소 주변에서 수 집되었다. 주변의 도로를 따라 발견된 옥수수 식물체의 어린 잎을 10 cm² 정도로 자른 뒤 50 mL 튜브에 드라이아이스와 함께 넣어 보관하였으며, 옥수수 종자는 도로의 각진 곳, 산책 로, 배수구, 화단 등에서 수집되었다. 수집된 종자들은 50 mL 튜브에 보관하여 실험실로 운반되었으며 포트(45 × 27 cm)에 파종하여 온실에서 재배되었다. 종자에서 발아된 식물체는 파 종 후 14일에 어린 잎을 10 cm² 가량 잘라 실험에 사용하였다.

PCR을 통한 GM 옥수수 식별

어린 옥수수 잎의 genomic DNA는 DNA extraction kit (RBC YGP-100, Taipei, Taiwan)를 사용하여 추출하였다. nos terminator와 35s promoter-specific primer 그리고 옥수수 내 재유전자 SSIIb 1 primer들이 GM 옥수수를 검출하기 위해 사 용되었다(Table 1). 양성 대조유전자로 nos terminator와 35s promoter-specific primer에서 GM 옥수수인 Mon810, SSIIb 1에서 찰옥1호가 사용되었다. 음성 대조유전자로 nos terminator와 35s promoter-specific primer에서 국내 재배 품 종인 찰옥1호, SSIIb 1에서 distilled water를 사용하였다. PCR 은 10 mM Tris HCl (pH 9.0), 40 μM KCl, 1.5mM MgCl₂, 250 μM dNTPs를 혼합하였고, 1 unit Taq DNA polymerase (Solgent, Republic of Korea)와 2 μM의 event-specific primer 를 넣어 총 20 μL로 제작하여 사용하였다. PCR은 다음과 같 이 수행되었다: SSIIb 1는 94°C에서 pre-incubation을 3분간 하였고, 94°C에서 30초간 denaturation을 35 cycles 수행하였 다. Annealing은 55°C에서 30초, extension은 72°C에서 50초 간 수행하였다. 마지막 extension은 72°C에서 7분간 수행되었 다. nos는 94°C에서 pre-incubation을 3분간 하였고 94°C에서 30초간 denaturation을 35 cycles 수행하였다. Annealing은 55°C 에서 30초, extension은 72°C에서 50초간 수행하였다. 마지막 extension은 72°C에서 7분간 수행되었다. 35s는 94°C에서 preincubation을 3분간 하였고 94°C에서 30초간 denaturation을 35 cycles 수행하였다. Annealing은 60°C에서 30초, extension 은 72°C에서 50초간 수행하였다. 마지막 extension은 72°C에 서 7분간 수행되었다. 증폭된 PCR 산물은 1.8% agarose gel 에서 전기영동을 시행한 뒤 ethidium bromide 염색으로 확인 하였다.

결과 및 고찰

총 148개의 옥수수 종자가 사료공장과 곡물 수송회사 운송 통로 근처에서 발견되었고 온실에서 생육시킨 결과 27개가 발 아하여 성숙한 잎을 전개하였다. 식물체는 주로 공장지대의 콘 크리트나 블록으로 이루어진 곳에 위치하였고 총 19 개체가 도로 주변의 틈새 같은 생육이 불리한 장소에서 발견되었다 (Table 2).

옥수수 종자 및 식물체가 가장 많이 발견된 지역은 인천으 로 총 15개의 식물체와 106개의 종자가 수집되었다. 군산에서 는 32개의 종자가 발견되었으나 생장하고 있는 식물체는 찾아 볼 수 없었으며, 목포에서 수집된 종자들은 발아력이 없었다. nos 유전자를 대상으로 검출하였을 때 발아된 종자들은 19개, 식물체는 14개의 도입유전자가 검출되었다(Fig. 1). 35s 유전 자를 대상으로 검출하였을 때는 종자에서 26개, 식물체에서 14개의 도입유전자가 검출되었다(Fig. 2). 조사 지역 내에서 직 접 수집한 식물체와 종자를 발아시켜 얻은 식물체를 옥수수 내재유전자, SSllb1로 PCR 분석을 수행하였으며, 수집한 식물 체가 모두 옥수수임을 확인하였다(Fig. 3). nos와 35s 유전자 를 대상으로 한 PCR 결과를 볼 때 인천에서 25개, 정읍에서 6개, 군산에서 8개, 목포에서 1개로 총 식물체는 14개, 종자는 26개가 GM 옥수수임을 확인할 수 있었다.

우리나라의 식량자급률은 23.1% (Korea National Statistical Office, 2013)로 이것은 나머지 76.9%의 식량을 다른 나라로 부터 수입해야 함을 의미한다. 수입되는 식량의 양은 매년 증 가하고 있는 추세이며 GMO의 비중 역시 증가하고 있다. 그 러나 GM 작물은 현재까지 국내에서 재배 승인된 적이 없으 며, 사료용, 가공용, 식품용으로만 수입이 허용되고 있다. 이 중 옥수수는 우리나라에서 자급률이 매우 낮으며 수입되는 양 이 가장 많은 작물이다. 따라서 GMO의 비의도적인 방출로 인한 유전자이동 가능성이 가장 큰 작물이라고 할 수 있다.

본 연구의 목적은 GM 옥수수 수입에 따른 곡물 항구와 사 료공장들로 수송되는 경로에서 GM 옥수수가 얼마나 발생하 며 이러한 결과가 국내 자연환경에 미치는 영향이 어느 정도 인지 예측하기 위한 기초자료를 생산하는데 있다. 일반적으로 GM 옥수수는 인천항과 군산항 같은 곡물 수입항만을 통해 국 내에 유입 되며, 후에 식품가공공장이나 사료공장으로 운반되 어 사용된다(Ministry of transport and maritime affairs, 2008). 따라서 곡물 항구의 저장창고와 사료공장으로의 수송경로에서 곡물 수송차량을 통해 비의도적으로 방출된 옥수수종자와 근 처에 자라고 있는 옥수수 식물체를 조사하여 GM 옥수수의 여 부를 확인할 수 있었다. 본 조사에서는 주로 항구의 곡물 저 장창고 주변과 사료공장으로의 수송경로에서 옥수수 종자와 식물체가 발견되었으며, 일반적으로 산업단지나 공장주변으로 생육이 어려운 도로 주변의 블록, 콘크리트 혹은 아스팔트로 이루어져 있으며 농경지와 비교적 떨어진 곳에 위치해 있다. 하지만 수송경로에서 발견된 지역은 농경지와 가깝고 옥수수 재배지와 근접하고 있어 재배종으로 화분에 의한 유전자이동 이 가능할 것으로 추정되었다.

국내에서는 인천 항만지역의 도로주변에서 살아있는 GM 옥 수수 식물체가 2005년에 처음으로 발견되었으며, 2008년에는 6개 시군을 포함한 12개 조사지역에서 17개의 GM 옥수수 식 물체와 11개의 GM 옥수수 종자가 발견되었다(Kim et al., 2006; Han et al., 2014). 이러한 결과는 2009년 13개 지역에 서 발견된 14개의 GM 옥수수 식물체와 26개의 GM 옥수수 종자와 비교해 볼 때 증가하는 추세라고 보기는 어려울 것으 로 판단된다.

일본의 경우 3년간 GM 작물 모니터링을 곡물 수송경로를 따라 수행하였으며(Nakajima et al., 2009), GM 작물을 재배 하고 있는 호주 역시 6개월 간의 수송경로를 따라 모니터링을 수행한 결과 두 나라 모두 수송경로에서 GM 작물의 식물체 와 종자가 비의도적으로 방출되고 있음을 보고하였다(The Office of the Gene Technology Regulator, 2003). 하지만 두 연구 모두 비의도적으로 방출된 종자와 식물체는 도로 주변 정비작업이나 자연환경에 의해 쉽게 제거되는 것으로 보고하 고 있다. 그럼에도 불구하고 중요한 점은 여전히 GM 옥수수 식물체와 종자가 적은 양이지만 계속해서 발견되고 있으며 이 러한 비의도적인 방출을 통해 주변 일반 옥수수재배지로 유전 자이동이 일어날 수 있는 잠재력을 내포하고 있다는 점이다 (Chandler and Dunwell, 2008). 따라서 곡물수입업체나 곡물 저장 및 가공 업체, 운송업체들은 GM 종자들이 낙곡 등 비의 도적으로 방출되지 않도록 철저히 관리하여야 하며, 정부기관 및 관련 전문가들은 GM 작물로 인한 잠재적 위해 가능성을 인지하고 지속적인 모니터링을 통하여 안전하게 관리 할 필요 가 있다.

적 요

전 세계적으로 인구가 증가함에 따라 유전자변형(Genetically Modified; GM) 작물의 생산 역시 가파르게 상승하고 있다. 국내에서 GM 작물의 재배가 아직까지는 승인된 바가 없지만 식품, 사료, 가공용으로 많은 양이 수입되고 있다.