농업생명공학

Agricultural biotechnology

농업생명공학농업과학의 한 분야로 유전공학, 분자표지, 분자진단, 백신, 조직배양을 포함한 과학적 도구와 기술을 사용하여 살아있는 유기체: 식물, 동물, 미생물[1]수정하는 것을 포함한다.작물생명공학은 최근 크게 발전한 농업생명공학의 한 단면이다.원하는 특성은 특정 크롭 종에서 완전히 다른 종으로 내보냅니다.이들 트랜스젠 작물은 향미, 꽃 색깔, 생육률, 수확물의 크기, 질병 및 해충에 대한 저항성 등의 측면에서 바람직한 특성을 가지고 있다.

역사

농부들은 원하는 특성을 만들기 위해 수십 년 동안 선별적인 교배를 통해 식물과 동물을 조작해 왔다.20세기에 기술의 급상승은 수확량 증가, 해충 내성, 가뭄 내성, 제초제 내성 등의 특성을 선택함으로써 농업 생명공학의 증가를 가져왔다.생명공학을 통해 생산된 최초의 식품은 1990년에 판매되었고 2003년까지 7백만 명의 농부들이 생명공학 작물을 이용하고 있었다.이들 농가의 85% 이상이 개발도상국에 [2]거주하고 있었다.

자르기 수정 기법

종래의 사육

전통적인 이종[3] 교배는 수세기 동안 작물의 품질과 양을 향상시키기 위해 사용되어 왔다.이종 교배는 부모가 원하는 특성을 가진 새롭고 특별한 품종을 만들기 위해 성적으로 적합한 두 종을 짝짓는다.를 들어, 꿀사과는 부모의 교배 때문에 특정한 질감과 맛을 보인다.전통적인 관행에서, 한 식물의 꽃가루는 다른 식물의 암컷 부분에 놓이게 되고, 이것은 양쪽 모식물의 유전 정보를 포함하는 잡종을 낳는다.식물 육종업자들은 그들이 물려주고자 하는 특성을 가진 식물을 선택하고 그 식물들을 계속 번식시킵니다.교배는 동일하거나 밀접한 관련이 있는 종에서만 사용할 수 있습니다.

돌연변이 발생

돌연변이는 어떤 유기체의 DNA에서도 무작위로 발생할 수 있다.농작물 내에서 다양성을 만들기 위해 과학자들은 식물 내에서 돌연변이를 무작위로 유도할 수 있다.돌연변이는 방사능을 이용하여 원하는 특성을 우연히 발견하기를 바라며 무작위 돌연변이를 유도한다.과학자들은 에틸메탄술폰산염과 같은 돌연변이 화학 물질이나 방사능을 사용하여 DNA 안에 무작위 돌연변이를 만들 수 있다.원자 정원은 농작물을 변형시키는 데 사용된다.방사성 핵은 원형 정원의 중심에 위치하여 주변 농작물을 방사하기 위해 땅 밖으로 올라와 일정 반경 내에서 돌연변이를 일으킨다.방사선에 의한 돌연변이 유발은 루비 붉은 자몽을 생산하는데 사용되는 과정이었다.

다배체

다배체는 작물의 번식력이나 크기에 영향을 미치기 위해 작물의 염색체 수를 수정하도록 유도될 수 있다.보통, 유기체는 2배체라고 알려진 두 세트의 염색체를 가지고 있다.하지만, 자연스럽거나 화학 약품의 사용을 통해, 그 염색체의 수는 변화할 수 있고, 그 결과 작물 내에서 번식력의 변화나 크기 변화를 야기할 수 있다. 없는 수박은 이런 방식으로 만들어진다; 4세트 염색체 수박과 2세트 염색체 수박을 교배시켜 3세트 염색체를 가진 무균(씨 없는) 수박을 만든다.

원형질 융합

원형질 융합은 세포나 세포 구성요소의 결합을 통해 종간의 특성을 전달하는 것이다.예를 들어 수컷 불임 특성이 원형질 융접에 의해 무에서 적양배추로 이행된다.이 수컷 불임은 식물 사육자들이 잡종 [4]작물을 만드는 것을 돕는다.

RNA 간섭

RNA 간섭(RNAII)은 유전자를 억제하기 위해 세포의 RNA-단백질 메커니즘을 낮추거나 끄는 과정이다.이 유전자 변형 방법은 단백질 합성을 멈추기 위해 메신저 RNA와 간섭함으로써 효과적으로 유전자를 침묵시킨다.

트랜스제닉스

트랜스제닉스는 새로운 유전자를 원래 유기체에 도입하기 위해 한 DNA 조각을 다른 유기체의 DNA에 삽입하는 것을 포함한다.유기체의 유전 물질에 유전자를 추가하는 것은 원하는 특성을 가진 새로운 품종을 만든다.DNA는 반드시 준비되고 시험관에 포장된 후 새로운 유기체에 삽입되어야 한다.유전자 총/생물학으로 새로운 유전자 정보를 삽입할 수 있다.유전자 총 트랜스제닉의 예로는 레인보우 파파야가 있는데, 레인보우 파파야는 파파야 링스팟 [5]바이러스에 대한 내성을 주는 유전자로 변형된다.

게놈 편집

게놈 편집은 세포 내에서 직접 DNA를 수정하기 위해 효소 시스템을 사용하는 것이다.게놈 편집은 제초제 내성 유채꽃을 개발하는 데 사용되어 농부들이 잡초를 억제하는 데 도움을 준다.

영양 함량 향상

농업 생명공학은 증가하는 인구의 요구를 충족시키기 위해 다양한 작물의 영양 함량을 향상시키기 위해 사용되어 왔다.유전자 공학은 비타민이 더 많이 함유된 작물을 생산할 수 있다.예를 들어, 황금 쌀은 식물이 비타민 A로 변환되는 화합물을 만들 수 있도록 하는 세 개의 유전자를 포함하고 있다.이 영양적으로 개량된 쌀은 세계 최고의 실명 원인인 비타민 A 결핍과 싸우기 위해 고안되었습니다.마찬가지로, 바나나 21[6] 프로젝트는 우간다의 미량 영양소 결핍과 싸우기 위해 바나나의 영양을 개선하는 데 성공했다.바나나 21은 비타민 A와 철분을 함유하도록 유전적으로 바나나를 변형시킴으로써 아프리카의 주요 식품과 주요 전분 공급원을 통해 미량 영양소 결핍에 대한 해결책을 개발하는 데 도움을 주었다.또한 농작물은 독성을 줄이거나 알레르겐을 제거한 품종을 생산하도록 설계될 수 있다.

작물의 유전자 및 특성

농학적 특성

내충성

매우 인기 있는 특징 중 하나는 곤충에 대한 저항성입니다.이 특성은 농작물의 해충에 대한 저항력을 증가시키고 수확량을 증가시킵니다.이 특성의 예로는 (Bacillus Thuringiensis)에서 최초로 발견된 살충성 단백질을 만들기 위해 유전적으로 조작된 작물이 있다.바실러스 튀링겐시스는 사람에게 무해한 방충단백질을 생산하는 세균이다.이 곤충의 저항성에 책임이 있는 유전자들은 분리되었고 많은 작물에 도입되었다.BT 옥수수와 면화는 이제 보편화되었고, 카우피, 해바라기, , 토마토, 담배, 호두, 사탕수수, 은 모두 BT와 관련하여 연구되고 있다.

제초제 내성

잡초는 수천 년 동안 농부들에게 문제가 되어 왔다; 그들은 토양 영양소, 물, 그리고 햇빛을 얻기 위해 경쟁하고 농작물에 치명적인 것으로 판명되었다.생명공학은 제초제 내성의 형태로 해결책을 제시해 왔다.화학 제초제는 잡초와 경쟁을 없애기 위해 식물에 직접 뿌리고, 제초제 내성 작물은 번성할 기회를 가져야 한다.

내병성

종종, 농작물은 곤충을 통해 전염되는 질병에 시달린다.농작물 사이에 질병을 퍼뜨리는 것은 매우 통제하기 어려우며 이전에는 피해를 입은 농작물을 완전히 제거함으로써만 관리되었다.농업 생명공학 분야는 유전자 공학 바이러스 내성을 통해 해결책을 제시한다.현재 GE병 내성 작물에는 카사바, 옥수수, 고구마가 포함된다.

온도 공차

농업 생명공학은 또한 극한의 온도 조건의 식물들에게 해결책을 제공할 수 있다.수확량을 극대화하고 농작물 사망을 막기 위해, 추위와 내열성을 조절하는 데 도움이 되는 유전자를 조작할 수 있다.예를 들어, 파파야 나무는 덥고 추운 [7]환경에 더 잘 견디기 위해 유전적으로 변형되었다.다른 특성으로는 물 사용 효율성, 질소 사용 효율성 및 내염성이 있습니다.

품질 특성

품질 특성으로는 영양 또는 식생활 가치 증가, 식품 가공 및 저장 개선, 작물 식물의 독소와 알레르겐 제거 등이 있습니다.

일반적인 GMO 작물

현재 미국에서는 소수의 유전자 조작 작물만이 구입과 소비를 할 수 있다.USDA는 콩, 옥수수, 유채, 사탕무, 파파야, 호박, 알팔파, 면화, 사과, [8]감자를 승인했다.GMO 사과(북극 사과)는 비브라우징 사과로,브라우징 방지 처리가 불필요하고, 음식물 낭비를 줄이고, 풍미를 살립니다.인도에서는 BT 면화 생산량이 급증해 2011년 처음으로 1000만 헥타르를 재배해 살충제 도포량을 50% 줄였다.2014년에는 인도와 중국의 농부들이 1,500만 헥타르 이상의 BT [9]면화를 심었습니다.

안전성 테스트 및 정부 규정

미국의 농업 생명공학 규제는 세 가지 주요 정부 기관에 속합니다.미국 농무부(USDA), 환경보호청(EPA), 식품의약국(FDA) 등입니다.USDA는 새로운 GMO의 방출을 승인해야 하며, EPA는 살충제 규제를 통제하고, FDA는 시장에 보내지는 특정 작물의 안전성을 평가해야 한다.평균적으로, 유전자 변형 유기체가 시장에 나오기까지 거의 13년이 걸리고 1억 3천만 달러의 연구개발이 필요하다.미국에서 [10]규제 과정은 최대 8년이 걸린다.GMO의 안전성은 세계적으로 논란이 되고 있지만, FDA의 연구 외에도 GMO 소비의 안전성을 테스트하기 위한 과학 기사가 진행되고 있다.이러한 한 기사에서 Bt 쌀은 소화에 악영향을 미치지 않으며 수평 유전자 [11]전달을 유도하지 않는다고 결론지었다.

레퍼런스

  1. ^ "What is Agricultural Biotechnology?" (PDF). Cornell University. Retrieved 3 February 2015.
  2. ^ "Agricultural Biotechnology" (PDF). cornell.edu. PBS, ABSP II, US Agency for International Development. 2004. Retrieved 1 Dec 2016.
  3. ^ "Infographic: Crop Modification Techniques - Biology Fortified, Inc". Biology Fortified, Inc. Archived from the original on 2016-04-14. Retrieved 2016-12-05.
  4. ^ De Beuckeleer, Mariani; De Beuckeleer, Celestina; De Beuckeleer, Marc; Truettner, Jessie; Leemans, Jan; Goldberg, Robert (1990). "Induction of Male Sterility in Plants by a Chimaeric Ribonuclease Gene". Nature. 437.6295 (6295): 737–41. Bibcode:1990Natur.347..737M. doi:10.1038/347737a0. hdl:2066/17394. S2CID 2755373.
  5. ^ "The Gene Gun That Saved Hawaii". American Council on Science and Health. 2016-01-21. Retrieved 2021-12-01.
  6. ^ "About Banana21". www.banana21.org. Retrieved 2016-12-05.
  7. ^ Figueroa-Yañez, Luis; Pereira-Santana, Alejandro; Arroyo-Herrera, Ana; Rodriguez-Corona, Ulises; Sanchez-Teyer, Felipe; Espadas-Alcocer, Jorge; Espadas-Gil, Francisco; Barredo-Pool, Felipe; Castaño, Enrique (2016-10-20). "RAP2.4a Is Transported through the Phloem to Regulate Cold and Heat Tolerance in Papaya Tree (Carica papaya cv. Maradol): Implications for Protection Against Abiotic Stress". PLOS ONE. 11 (10): e0165030. Bibcode:2016PLoSO..1165030F. doi:10.1371/journal.pone.0165030. ISSN 1932-6203. PMC 5072549. PMID 27764197.
  8. ^ "MVD". mvgs.iaea.org. Retrieved 2016-12-05.
  9. ^ "International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications - ISAAA.org". www.isaaa.org. Retrieved 2016-12-05.
  10. ^ "What does it take to bring a new GM product to market? #GMOFAQ". GMO FAQ. Retrieved 2016-12-05.
  11. ^ Zhao, Kai; Ren, Fangfang; Han, Fangting; Liu, Qiwen; Wu, Guogan; Xu, Yan; Zhang, Jian; Wu, Xiao; Wang, Jinbin (2016-10-05). "Edible Safety Assessment of Genetically Modified Rice T1C-1 for Sprague Dawley Rats through Horizontal Gene Transfer, Allergenicity and Intestinal Microbiota". PLOS ONE. 11 (10): e0163352. Bibcode:2016PLoSO..1163352Z. doi:10.1371/journal.pone.0163352. ISSN 1932-6203. PMC 5051820. PMID 27706188.
  • Momoh James Osamede (2016).나이지리아에 있는 크롭 바이오 테크놀로지2016년 4월 27일 나이지리아 UNIBEN 대학원 워크숍 절차.나이지리아 베냉시