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진성 근
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1 GMO 이슈 리플릿 시리즈7 GM사과

2 CONTENTS 1. 사과 2. GM사과 개발, Arctic Apple 3. GM사과 상업화 전략 GM사과승인및환경단체반응 우리나라와 GM사과(시사점) 23

3 1. 사과

4 intro 사과나무는 중앙아시아가 원산지인 쌍떡잎식물 장미목 장미과 식물로 전 세계적으로 7500여 품종이 재배되고 있다. 2013년 기준으로, 7천 만 톤 이상의 사과가 수확되었고 이 중 반 이상이 중국에서 생산된다. 유럽이 두 번째로 사과를 가장 많이 생산하고 있고 미국은 세 번째로 사과를 가장 많이 생산하는 국가로 총 생산량의 6%를 차지 한다. 다음으로 터키, 인도, 러시아, 브리질 순으로 사과를 많이 생산하고 있으며 우리나라는 2013년, 약 49만 톤(전체의 0.06%)의 사과를 수확했다. 중국 유럽 미국 터키 인도 러시아 브라질 칠레 우크라이나 남아프리카 기타 총 생산량 4,359 39,680 11,974 4,673 2,900 2,200 1,416 1,335 1,310 1, ,759 (한국: 490) 각 국가별 사과 생산량(천 톤), USDA FAS 우리나라는 전 세계 총 생산량의 약0.06%를 차지함. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 4

다음으로 터키, 인도, 러시아, 브리질 순으로 사과를 많이 생산하고 있으며 우리나라는 2013년, 약 49만 톤(전체의 0.06%)의 사과를 수확했다.

5 일반적으로 사과 농사에서는 동일한 형질을 유지하기 위해 종자를 이용한 방식 보다 접목 방식을 통한 뿌리줄 기(rootstock)형태로 재배한다. 이는 종자로 사과를 재배할 경우 동일한 형질 유지가 어렵기 때문이다. 새로운 형질의 사과나무 생산에는 주로 육종기술보다 접목 방식을 이용 한다. 뿌리줄기에 이식조직을 접목하는 방식을 통해 다양한 크기의 열매를 생산하고, 추위 내성, 해충 및 질병 저항성 등의 특성을 개발할 수 있다. 다양한 사과 품종 (빨간 네모박스: Arctic Apple 개발에 이용된 품종) GMO 이슈 리플릿 시리즈7 5

새로운 형질의 사과나무 생산에는 주로 육종기술보다 접목 방식을 이용 한다.

6 2. GM사과, Arctic Apple

7 intro GM사과에 대한 연구는 아주 극소수이다. 유럽의 독일과 스위스에서 역병 저항성 GM사과 연구 진행 사 항에 대해 일부 알려져 있고, 2015년 초, 미국과 캐나다 규제당국이 최초로 Okanagan Specialty Fruits(OSF) Inc.에서 개발한 GM사과인 Arctic Apple을 승인하면서 GM사과에 대한 관심이 집중되었다. OSF는 유전자 침묵(gene silencing) 기술을 활용해 갈변에 관여하는 효소인 polyphenol oxidase(ppo)의 발현을 감소시켜 일반 사과보다 PPO가 10% 덜 발현되도록 하여 쉽게 갈변 되지 않는 Arctic Apple을 개 발했다. 현재 두건의 Arctic Apple 이벤트 GD743(품종: Golden Delicious), GS784(품종: Granny Smith)가 승인 받 은 상태이다. Granny Smith(앞), Golden Delicious(뒤) 일반 사과와 GM사과의 갈변현상 차이 GMO 이슈 리플릿 시리즈7 7

에서 개발한 GM사과인 Arctic Apple을 승인하면서 GM사과에 대한 관심이 집중되었다.

8 01 개발사 소개, Okanagan Specialty Fruit Inc. 1996년에 설립된 Okanagan Specialty Fruits(OSF) Inc.는 캐나다 브리티쉬 콜롬비아에 위치한 작은 농업 회사(8인 기업)로 과일 재배자 및 소비자에게 혜택을 제공하기 위한 품종 개발에 전문화되어 있는 회사이 다. 현재 잎의 조직이나 식물 배아 조직(종자 유래 조직)에 형질을 도입하는 방법을 이용하여 새로운 특성 을 가진 GM과일 나무(사과, 복숭아, 체리, 배 등)들을 개발 중이다. 한편, 합성생물학 전문 기업인 Intrexon Coporation은 2015년, Arctic Apple이 미 농무부(USDA)로부터 상업화 승인을 받은 직후, OSF를 인수했다. OSF는 앞으로 확장될 Arctic Apple 사업을 감당하기 위해 건 강, 식품, 에너지, 환경, 소비자 부분에서 생물학 기반 제품 전문 기업인 Intrexon와 합병하는데 동의했다. Intrexon은 OSF의 사업에 4100만 달러 규모의 주식과 현금을 지원할 것이라고 밝혔다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 8

현재 잎의 조직이나 식물 배아 조직(종자 유래 조직)에 형질을 도입하는 방법을 이용하여 새로운 특성 을 가진 GM과일 나무(사과, 복숭아, 체리, 배 등)들을 개발 중이다.

9 02 Arctic Apple 개발 배경 현재 사과는 다양한 형태로 판매되고 있다. 미국에서 생산되는 사과의 3분의 2는 과일시장(fresh market) 에서 판매되고 나머지는 과일주스, 사이다, 소스, 통조림, 슬라이스 된 사과(apple slices), 건조된 사과 형 태로 시장에 출시된다. 이 중 최근 5년간, 패스트푸드 분야와 개별포장 제품 부분에서 슬라이스 된 사과에 대한 수요가 상당히 증가했다. 그러나 사과의 내부가 공기와 접촉하였을 때 시작되는 갈변 현상은 사과 공급망(재배자에서 최 종 소비자까지)에서 큰 비용 손실을 초래하고 있고, 따라서 잘린 표면의 갈변을 최소화하고, 신선도를 오 랫동안 유지하는 것이 가장 중요한 요소로 주목 받고 있다. OSF은 이와 같이 잘린 표면의 갈변을 최소화하고, 신선도가 오랫동안 지속되는 사과 개발의 필요성을 인 식하고 Real-world solutions to real supply chain problems 라는 목표를 가지고 갈변 되지 않는 형질을 가진 GM사과 개발을 시작했다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 9

이 중 최근 5년간, 패스트푸드 분야와 개별포장 제품 부분에서 슬라이스 된 사과에 대한 수요가 상당히 증가했다.

10 <갈변현상이란?> 식물은 여러 가지 식물화학물질을 가지고 있고, 식물화학물질은 인체에 광범위한 혜택을 주고 있다. 식물화학 물질은 식물을 해충, 질병, 바이러스, 박테리아, 알레르기 유발성분, 암 유발 물질 등으로부터 보호하는 역할을 한다. 사과의 식물화학물질은 엄청난 산화방지 능력이 있다. 사과 100g의 산화방지 능력은 비타민C 1500mg과 같 은 역할을 한다고 알려져 있다. 사과에 있는 식물화학물질 중 페놀 화합물(phenolics)이 있는데 이는 사과만의 향과 색깔을 나타나도록 하고 사과를 병원균으로부터 보호하는 역할을 한다. 그러나 사과의 껍질을 깎은 상태에서 내부 물질이 외부 공기와 접촉할 경우 페놀 화합물이 산소와 화학 반응 을 일으키게 되고, 사과의 폴리페놀 옥시다아제(polyphenol oxidase; PPO)라는 효소가 이 반응을 촉매하는 역 할을 하게 된다. 이러한 반응을 통해 갈색톤의 멜라닌색소를 내게 되고, 그 결과 사과가 갈색으로 변하는 갈변 현상이 일어나기 시작한다. 사과의 갈변 GMO 이슈 리플릿 시리즈7 10

사과에 있는 식물화학물질 중 페놀 화합물(phenolics)이 있는데 이는 사과만의 향과 색깔을 나타나도록 하고 사과를 병원균으로부터 보호하는 역할을 한다.

11 03 Arctic Apple 개발 방법 OSF는 Arctic Apple 개발에 RNAi(RNA interference) 기술을 이용하여 사과의 PPO 유전자 발현을 감소, 유전 자를 침묵(gene silencing) 시켰다. RNAi 기술은 DNA를 기반으로 한 이전 GM기술과 달리 RNA를 기반으로 한 기술이다. DNA로부터 전사되어 합성되는 작은 2중 가닥 RNA 중에는 자신의 염기서열과 동일한 유전자 의 단백질 합성을 저해(mRNA 활성 저해)하는 경우가 있다. 이를 이용하여 사과로부터 유래한 2중 가닥 RNA(PPO 발현 유전자)를 사과 잎 조직에 도입하였고, 이를 통해 mrna를 분해하여 PPO 단백질 발현을 억제시켰다. 그 후, 이 잎 조직을 작은 나무로 성장시켜 작은 나무의 한 부분을 사과의 뿌리줄기에 접목(조직 이식법* 이용)하여 재배, 갈변 되지 않는 사과를 얻었다. 페트리 디쉬(petri dish) 속 사과 잎 조직 잎 조직으로부터 자라난 작은 나무(접목 전) * 현대 농업에서 거의 모든 과일나무들에 접목 방식이 적용된다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 11

이를 이용하여 사과로부터 유래한 2중 가닥 RNA(PPO 발현 유전자)를 사과 잎 조직에 도입하였고, 이를 통해 mrna를 분해하여 PPO 단백질 발현을 억제시켰다.

12 <유전자변형에 이용된 방법> 유전자 도입에 토양 미생물인 Agrobacterium tumefaciens를 이용했고, 유전자 도입 여부를 확인하기 위해 2 중가닥 RNA에 마커유전자(maker gene)을 접합하여 함께 도입하였다. Acrtic Apple 개발에 사용된 마커유전자는 항생제인 kanamycin에 저항성을 가진 유전인 NPTⅡ로 잎 조직에 유전자가 성공적으로 도입되면 항생제가 있는 상태에서도 잘 자라나 유전자가 도입되지 않은 경우 항생제가 있는 환경에서 살아남지 못한다. 마커유전자(항생제 저항성 유전자)를 통한 유전자 도입 여부 확인 수 차례의 시험재배를 통해 수확한 최종 산물(Arctic Apple)에 마커유전자가 남아있지 않은 것을 확인 했다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 12

Acrtic Apple 개발에 사용된 마커유전자는 항생제인 kanamycin에 저항성을 가진 유전인 NPTⅡ로 잎 조직에 유전자가 성공적으로 도입되면 항생제가 있는 상태에서도

13 04 Arctic Apple 의 특성 및 안전성 Arctic Apple의 시험재배는 10년간 이루어졌고, 제 3자의 원예학 전문가들 의 테스트를 거쳤다. 이 테스트에는 GM사과의 전반적인 영양학적, 조성학 적 분석 및 새로운 단백질 유무에 대한 검사도 포함되었다. OSF는 검사 결 과 Arctic Apple에 새로운 단백질이 전혀 생성되지 않았고, 영양 및 조성학 적으로도 일반 사과와 동일함을 확인했다. 이와 더불어 Arctic Apple의 염기 서열을 분석하여 일반 사과와 염기서열(7억 5천만 bp)도 동일한 것을 확인 했다. 즉, OSF는 Arctic Apple은 갈변 현상을 제외한 모든 부분에서 유전자 변형 되지 않은 사과와 동일함을 보여주고 있다. 또한 OSF는 Arctic Apple 개발시, 같은 사과에서 유래한 유전자를 이용하였 으므로 교차 오염이 일어날 경우에도 새로운 형질이 이동될 위험은 없음을 주장하고 있다. 더하여 Arctic Apple 종자 일부가 생식력을 가지고 있으나 상업적으로 이용되는 모든 사과는 접목법(조직 이식)을 통하여 재배될 예정 이고, 종자로 직접 이용되지는 않을 것이라고 밝혔다. 사과의 영양학적 조성 Arctic Apple도 동일한 영양학적 조성을 띄고 있다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 13

즉, OSF는 Arctic Apple은 갈변 현상을 제외한 모든 부분에서 유전자 변형 되지 않은 사과와 동일함을 보여주고 있다.

14 05 Arctic Apple, 소비자 지향형 GMO OSF는 Arctic Apple의 갈변 되지 않는 특성을 통하여 재배업자, 가공업자, 소매업자, 식품 서비스업자, 최종 소비자들에게 실질적인 혜택을 제공할 것이라고 한다. 또한 OSF는 Arctic Apple이 지금까지 개발되어 온 GMO의 특성(제초제 저항성, 해충 저항성 등 농업 생산자의 이익에 초점을 맞춘 생산자 지향형)과 달리 최종 소비자의 직접적인 기호를 겨냥한 소비자 지향형 GMO임을 강조하고 있다. 소비자 지향형 GMO(OSF 홈페이지) OSF는 Arctic Apple을 통해 소비자들이 더 편리하고, 건강한 생활을 유지할 것이라고 강조하고 있다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 14

또한 OSF는 Arctic Apple이 지금까지 개발되어 온 GMO의 특성(제초제 저항성, 해충 저항성 등 농업 생산자의 이익에 초점을 맞춘 생산자 지향형)과

15 3. GM사과 상업화 전략

16 01 Arctic Apple 상업화 전략 * 종자형태가 아닌 묘목 형태로 상업화 OSF는 GM사과를 종자형태가 아닌, 접목법(조직이식)을 통해 만들어진 뿌리줄기 형태(묘목)로 제공할 계획이다. 회 사는 현재 미국에 심겨질 예정인 2만여 그루의 묘목을 보유하고 있다. *표시 OSF는 Arctic Apple이 시장에서 큰 이익을 거둘 것이라며 자신감을 표하고 있고, 이에 따라 사과의 우수성을 소비 자에게 알리기 위해 자발적으로 상품명을 표시할 것이라고 발표했다. OSF에 의하면 GM사과 재배자, 포장업체, 수 출업자, 소매업자 등의 편의를 위해 사과에 Arctic Apples 라는 상품 고유의 라벨을 부착할 계획이라고 한다. 이를 통해 GM사과에 대한 개방된 의사소통과 투명성을 증가시키고, 소비자의 선택을 돕기 위해 노력할 예정이다. 회사 자제 Arctic 라벨 부착 GMO 이슈 리플릿 시리즈7 16

*표시 OSF는 Arctic Apple이 시장에서 큰 이익을 거둘 것이라며 자신감을 표하고 있고, 이에 따라 사과의 우수성을 소비 자에게 알리기 위해 자발적으로 상품명을 표시할 것이라고 발표했다.

17 참고: 투명한 정보제공을 위한 노력 OSF는 별도의 Arctic Apples 홈페이지를 개설하여 정보 제공을 위해 노력하고 있다. 갈변현상이란? 사과가 열매 맺기까지 걸리는 시간, 24주! Arctic Apple에 대한 소비자 반응 Arctic Apple 개발 방법 Arctic Apple의 안전성 GMO 이슈 리플릿 시리즈7 17

18 4. GM사과 승인 및 환경단체 반응

19 intro 2015년, 미국과 캐나다 규제 당국은 Artic Apple에 대해 특이한 위해성을 띄지 않고, 일반 사과와 동일하게 인체 및 환경에 안전하다고 결론 내렸다. Arctic Apple 갈변되지 않는 특성 외에 일반 사과와 동일한 단백질, 영양 구성을 가지고 있다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 19

20 01 미국 OSF는 2010년 5월, 미 농무부(USDA) 동식물검역원(APHIS)에 Arctic Apple에 대한 승인 신청서를 제출했고, USDA는 2012년 9월, 2014년 1월 두 차례의 의견수렴 기간을 가진 뒤, 2015년 2월 13일, OSF의 Arctic Apple 을 승인했다. USDA는 Arctic Apple에 대해 농업에 식물병해충의 위해성을 제공하지 않고 인간 및 환경에 큰 영향을 주지 않는다. 라고 판단했다. 이어 3월 20일, 식품 및 동물 사료 안전성 관련 책임기관인 미 식품의약국(FDA)는 Arctic Apple에 대해 기존 사과와 안전 및 영양적 측면에서 동일하다 라며 Arctic Apple의 식품 이용에 대한 승인 결정을 내렸다. FDA 의 승인은 필수적인 것이 아니지만, Okanagan은 Arctic Apple이 일반사과와 동일하게 알레르기 유발 성분이 없고, 무독성임을 증명하기 위해 자발적으로 FDA의 자문을 신청했다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 20

이어 3월 20일, 식품 및 동물 사료 안전성 관련 책임기관인 미 식품의약국(FDA)는 Arctic Apple에 대해 기존 사과와 안전 및 영양적 측면에서 동일하다 라며 Arctic Apple의 식품 이용에 대한 승인 결정을

21 02 캐나다 캐나다 식품검사청(The Canadian Food Inspection Agency; CFIA)은 새로운 형질을 가진 식물의 환경방출을 규제하는 기관이다. Okanagan은 2011년 12월, CFIA에 Arctic Apple의 승인 신청서를 제출했다. 2012년 5월 2 일 CFIA는 공공의견 수렴을 시작했고 그 후 2015년 3월, GM사과가 일반사과와 동일한 영양과 안전성을 가진 다고 결론 내린 후 승인했다. 캐나다 보건부(Health Canada)는 새로운 식품의 영양 및 안전성을 확인하고 상업적 이용을 관할하는 기관으 로 2015년 3월 20일, 보건부는 Arctic Apple의 재배 및 판매에 대한 승인 결정을 내렸다. 보건부는 Arctic Apple이 철저한 과학적 분석 과정을 거쳤으며 안전한 것으로 판단된다고 밝혔고, 웹사이트에서는 Arctic Apple이 현재 캐나다 시장에서 구입할 수 있는 일반 사과에 비해 인간 건강에 더 많은 위험을 주지 않는다고 판단되었다. Arctic Apple이 알레르기 반응을 일으키거나 영양적 가치가 바뀌었다는 증거가 발견되지 않았다. 고 명시하고 있다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 21

22 03 환경단체 반응 환경단체는 미국과 캐나다의 규제기관들이 농부들이 재배하기를 원하지 않고, 식품회사가 사용하길 원하지 않으며 소비자들이 먹길 원하지 않는 Arctic Apple을 승인했다고 주장했다. 또한 이들은 Okanagan이 동물 및 인체에 대한 Arctic Apple의 안전성을 테스트 하지 않았다는 사실을 언급하 며 우려하고 있다. 식품안전성센터는(The Center for Food Safety) 갈변되지 않는 사과를 보톡스 사과(botox apple) 라 부르며, Arctic Apple은 불필요하고, 사과 재배자와 식품 산업 및 소비자에게 큰 위해성을 줄 것이며 non-gm사과를 재배하는 과수원과 유기농 제품에 오염을 일으킬 가능성이 있다고 밝혔다. 더하여 Arctic Apple에 대한 USDA 의 승인을 과학적으로 무책임하고 잘못된 것이라고 비판하고, 규제기관들이 RNAi를 이용한 유전자침묵이 사 과의 다른 유전자에 미칠 영향을 제대로 파악하는데 실패했다고 주장하며 승인을 보류하기를 요청하고 있다. 뿐만 아니라 PPO 유전자가 다른 식물에서 병해충 및 스트레스 저항성을 강화시키는 작용을 한다고 알려져 있 어 갈변되지 않은 사과에서 발현이 감소한 PPO로 인해 질병과 병해충에 취약할 가능성이 있음을 설명했다. OSF는 PPO의 갈변 외 작용에 대해서는 분석하지 않았다며 비판하고 있다. 더불어 캐나다 브리티쉬콜럼비아 과일 생산자 협회(B.C Fruit Producers Association; BCFPA)은 2012년 소비 자 조사에서 71% 이상이 GM에서 자유로운 식품을 카테고리화 하는데 찬성했고, 협회 회원들 대부분이 사과 가 non-gm으로 남아있길 원한다고 밝히며 Arctic Apple이 전체 사과 시장에 악영향을 줄 것이라며 Arctic Apple을 반대하고 있다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 22

23 5. 우리나라와 GM사과(시사점)

24 Arctic Apple 승인과 국내 영향 우리나라는 식물방역법에 제10조 규정에 따라* 수입 금지 품목으로 지정하고 있다. 따라서 Arctic Apple이 직접 적으로 우리나라에 수입되거나 이용되는 경우는 없을 것이다. CONTENTS 사과가 가공된 형태(사과음료, 사과액 등)로 국내에 수입되고 있지만, Arctic Apple은 슬라이스 된 사과 유통에 주로 사용될 것으로 예상돼 Arctic Apple 원형 상태로의 국내 유입은 없을 것으로 보인다. 한편, Arctic Apple이 소비자들에게 혜택을 제공하는 특성을 가지고 있음에 따라 국내에서도 비슷한 유전자변형 사과 품종 개발이 박차를 가할 수 있는 기회가 될 수 있을 것으로 보인다. 하지만, 전 세계적으로 GM사과 개발 이 활발하지 않듯, 우리나라에서도 GM사과에 대한 연구가 활발하지 않고 대부분 개발 초기 단계(2013년 기준, 기능검정단계에 있는 GM사과 7품종이 보고되었으나 자세한 내용은 알려지지 않음)이며 상업화를 예상하기 어 려운 상황이다. *식물방역법 제10조 농림축산식품부(검역정책과)는 병해충위험분석 결과 국내에 유입될 경우 국내 식물에 피해가 크다고 인정되는 병해충이 분포되어 있는 지역에서 생산 또는 발송되거나 그 지역을 경유한 식물을 수입 금지 품목으로 지정하 고 있다. 그 중 사과는 세계 전 지역으로부터의 수입을 금지하고 있다. GMO 이슈 리플릿 시리즈7 24

25 참고자료 - Arctic Apples 홈페이지( Okanagan Specialty Fruits Inc. - Okanagan Specialty Fruits Inc. s Petition, Arctic Apple Events GD743, GS784 Okanagan Spectialty Fruits Inc.(2014) - Stakeholder Announcement: USDA announces deregulation of Non-Browning Apples USDA APHIS(2015) - Questions and Answers: Arctic Apple Deregulation USDA APHIS(2015) - Fresh Deciduous Fruit(Apples, Grapes & Pears): World Markets and Trade USDA FAS(2015) - Fruit Apple wikipedia(2014) - Backlash CONTENTS grows against GM apple GMWatch (2015) - 사과 이야기: 사과가 바꾼 세상 농촌진흥청(2011) - 바이오안전성정보센터 GMO 이슈 리플릿 시리즈7: GM사과 발행일: 2015년 8월 6일 발행 발행인: 장호민/한국바이오안전성정보센터장 발행처: 한국바이오안전성정보센터, 대전광역시 유성구 과학로125 한국생명공학연구원 연구동 1층 홈페이지: 작성자: 정경진

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2013_1_14_GM작물실용화사업단_소식지_내지_인쇄_앙코르130.indd GM작물실용화사업단 인식조사 및 실용화 방향 설정 GM작물 인식조사 및 실용화 방향 설정 한국사회과학데이터센터 김욱 박사 1. 조사목적 GM 작물 관련 인식조사는 사회과학자들을 바탕으로 하여 국내 다양한 이해관계자들의 GM 작물 관련 인식 추이를 지속적이고, 체계적으로 모니터링하여 인식이 어떻게 변화하고 있는가를 탐구하기 위한 것입니다. 2. 조사설계 2.1.