GMO 작물에서 제초제 저항성 형질은 어떠한 원리로 작용할 수 있나요?
안녕하세요. GMO란 유전적으로 변형을 가해서 원래는 어떤 형질을 새로 획득한 생명체를 의미하는데요, GMO 작물에서 제초제 저항성 형질은 어떠한 원리로 작용할 수 있나요?
GMO 작물의 제초제 저항성 형질은 작물 자체에 제초제의 독성 작용을 무력화시키는 유전자를 삽입하여 발현시키는 방식으로 얻게 됩니다. 예를 들어, 글리포세이트 제초제는 식물의 특정 효소(EPSP synthase)를 억제하여 필수 아미노산 합성을 방해하고 식물을 고사시키는 원리로 작용하는데, 글리포세이트 저항성 GMO 작물은 제초제에 영향을 받지 않는 변형된 형태의 EPSP 합성 효소를 만드는 유전자를 가지고 있어 제초제를 살포해도 죽지 않습니다. 이러한 방식으로 농가는 작물은 해치지 않고 잡초만 제거하는 효과적인 제초 작업을 할 수 있습니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 제초제 저항성 작물이 어떻게 작용하는지 이해하려면 먼저 제초제가 식물에 어떤 영향을 주는지를 아는 것이 중요합니다. 우선 제초제란 잡초의 특정 대사 경로나 단백질을 억제하여 생장을 막거나 죽게 만드는 화학물질인데요, GMO 작물에서는 이러한 제초제의 표적 작용을 회피하거나 무력화할 수 있는 유전자를 도입함으로써 저항성을 획득할 수 있습니다.
대표적인 사례는 글리포세이트에 대한 저항성인데요, 글리포세이트는 식물의 EPSPS 효소를 억제하여 아로마틱 아미노산에 속하는 페닐알라닌, 타이로신, 트립토판 합성을 막습니다. 하지만 GMO 작물에는 제초제에 결합되지 않는 형태의 EPSPS 유전자를 도입합니다. 따라서 작물은 제초제가 있어도 정상적으로 아미노산을 합성할 수 있고, 제초제에 민감한 잡초만 선택적으로 죽게 됩니다.
이와는 또 다른 방식은 제초제가 작용하기 전에 제초제를 분해하거나 불활성화하는 효소를 발현하는 방식이며, 예를 들어 바스타라는 제초제는 글루타민 합성 효소를 억제하여 식물의 대사를 방해합니다. GMO 작물에는 bar 유전자를 넣어 phosphinothricin acetyltransferase라는 효소를 발현하게 되며, 이 효소는 제초제 성분을 아세틸화하여 무해한 물질로 바꾸어 버리므로, 작물은 살아남고 잡초는 피해를 입습니다. 감사합니다.