Global status of GM crop development and commercialization

Abstract

Global GM crops continue to grow. They have reached 181 million hectares. A total of 28 countries have approved biotech crops for planting. More than 60 countries have approved biotech crops to be imported as food and feed since 1996, meaning that biotech crops are now commonly accepted in those countries. Although biotech crops provide key solutions for the challenge of global food security in the future due to population growth and climate change, there are still some debates on whether biotech crops should be accepted in many countries including Korea. Therefore, it is very important to make people understand that GM crops will provide benefits to both farmers and consumers. In this review, current global status of GM crop development and commercialization are summarized.

Full text

J.-I. Cho
･
S.-C. Park (

)
국립농업과학원
GM
작물개발사업단
(National Center for GM Crops, National Institute of Agricultural
Sciences, Rural Development Administration, Jeonju 54874, Korea)
e-mail: usdapark@korea.kr
G.-S. Lee (

)
국립농업과학원 농업생명자원부 생물안전성과
(Biosafety Division, National Institute of Agricultural Sciences,
Jeonju 54874, Korea)
e-mail: kangslee@korea.kr
글로벌
GM
작물 연구개발 및 상업화 동향
조정일 ･이강섭 ･박수철
Global status of GM crop development and commercialization
Jun g - Il Ch o ･Gang -Se ob Lee ･So o-Chul Park
Received: 24 June 2016 / Revised: 24 June 2016 / Accepted: 24 June 2016
ⓒKorean Society for Plant Biotechnology
GM
종자 연구개발 및 상용화
글로벌 트랜드 변화
∙
생산자 중심에서
→
소비자
,
수요자 중심으로
(
건강 기능성
,
가공적성 등
)
∙
사료용
,
식품가공용에서
→
식용으로
(
가지
,
감자
,
사과 등
)
∙
농업용에서
→
산업소재 생산용으로
(
화장품
,
의약품 등
)
∙
다국적 기업 주도에서
→
국가별 또는 소규모 기업의 문
제점 해결의 수단으로
Fig . 1 Global trends of the development and commercialization
of GM crops
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0)
which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract Global GM crops continue to grow. They have
reached 181 million hectares. A total of 28 countries have
approved biotech crops for planting. More than 60 countries
have approved biotech crops to be imported as food and feed
since 1996, meaning that biotech crops are now commonly
accepted in those countries. Although biotech crops provide
key solutions for the challenge of global food security in the
future due to population growth and climate change, there
are still some debates on whether biotech crops should be
accepted in many countries including Korea. Therefore, it is
very important to make people understand that GM crops
will provide benefits to both farmers and consumers. In this
review, current global status of GM crop development and
commercialization are summarized.
Keywords GM crop, development, commercialization,
global status
GM작물 연구개발의 글로벌 트랜드 변화
1
세대
GM
종자는 미국과 유럽 등 선진국의 다국적 기업이
연구개발과 상업화를 주도하고 있다
. 20
년간 상용화되고
있는
1
세대
GM
종자의
99%
이상이 해충저항성과 제초제내
성 두 가지 형질이란 것은 매우 주목할 만한 사실이다
.
즉 이
두 가지 형질이 농업생산성 향상과 농민들의 소득 증대에
지속적으로 효과를 주고 있다는 것과 함께
,
새로운 형질의
글로벌 종자개발이 매우 어렵다는 것을 입증한다
.
현재 이
들 해충저항성과 제초제내성 이외에 지구온난화 등 기후변
화에 대응하기 위한 건조저항성
GM
작물과 질소비료 저감
이 가능한
GM
작물 개발이 적극 추진되고 있다
.
건조저항성
GM
옥수수의 경우는
2013
년 미국에서 최초 상업화된 이후
다른 국가로 상업화 재배가 확산되고 있으며 밀 등 다양한
작물로 연구개발이 확대되고 있다
(Park et al. 2015, Clive 2015).
반면
,
최근
GM
종자 연구개발 트랜드가 급속도로 변화되
고 있 다
(Fig. 1).
즉
,
생산자 중심에서 생산자와 소비자가 동
시에 혜택을 주는
2, 3
세대
GM
작물 개발과 상업화가 활발
히 이루어지고 있는 것이다
.
또한
,
다국적 기업 주도에서 각
국가별 농업의 문제해결의 방안으로서
GM
작물이 개발되
어 상용화 되거나 식품가공업체 소비자 대상 소규모 기업
들이 자체 애로사항 해결을 위해 자체적으로 연구개발과
상업화를 추진하고 있다는 것이다
.
즉
, GM
작물의 실용화가
점점 더 우리의 실생활로 확산되어 다가오고 있다는 것을
의미하고 있는 것이다
(Ricroch and Hénard-Damave 2016, Park
2013, KBCH 2015, KAST 2015).
J Plant Biotechnol (2016) 43:147
–
150
DOI:http://dx.doi.org/10.5010/JPB.2016.43.2.147
Review
ISSN 1229-2818 (Print)
ISSN 2384-1397 (Online)

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150
Fig . 2 GM apple (Arctic Apples) and GM potato (Innate™) geared to the needs of consumers
소비자 지향적 GM작물 개발 및 상용화
2013
년 캐나다 기업인
“
오카나간스페셜티푸르츠
(Okanagan
Specialty Fruits)”
는 사과를 칼로 썰거나 멍이 들어도 갈색으
로 변하지 않도록 유전자가 재조합된 사과를 개발하고
,
미
국 시장에서 판매하기 위해 미국 정부에 안전성심사를 요
청하였다
(Fig. 2).
사과를 자르면 보통 시간이 지날수록 표면
이 산화되어 갈색이 된다
.
이를 방지하려고 보통 소금물에
넣거나 레몬즙을 뿌리기도 한다
.
반면
, ‘Arctic Apple’
로 불리
는 해당 사과는 사과의 갈변에 영향을 주는 폴리페놀 산화
효소
(polyphenol oxidase)
유전자의 발현을 억제하여 어떠한
처리 없이도 갈변을 방지하도록 만들어 졌다
.
이 갈변 방지
GM
사과인
“
아틱 그래니
(Arctic Granny)”
와
“
아틱 골든
(Arctic
Golden)”
두 종은
2015
년
2
월
13
일 미국 농무부
(USDA)
산하
동식물검역국
(APHIS)
으로부터 최초로 상업화에 필요한
환경위해성에 대한 안전성심사가 승인되었고
,
인체위해성
에 대한 안전성심사도 미국 식품의약국
(FDA)
으로부터 인
증을 획득함으로서 곧 상업화가 이루어 질 것으로 전망된
다
(Park et al. 2015, KBCH 2015, KAST 2015).
또 다른 대표적인 소비자 지향적
GM
작물의 상업화 사례
는 갈변방지
GM
감자이다
(Fig. 2).
미국 냉동감자회사인
Simplot
이라는 회사는 저장 및 가공 시 상처로 인한 갈변현
상 방지 감자를 개발한데 이어
,
감자를 고온에서 오래 튀길
경우 발생한다는 잠재적 발암물질
(
아크릴아마이드
)
함량
을 감소시키는
GM
감자를 자체적으로 개발하였다
. Innate
™
라고 명명된 이
GM
감자는
2014
년
11
월 미농무에서 상업적
재 배 승 인 을 받 은 데 이 어
2015
년
3
월 미 식약처에서 일반 감
자와 다른 차이 없이 안전하고 건강하다고 인정하여 식용
으로 승인한 것이다
(Park et al. 2015, Entine 2014, KBCH 2015,
KAST 2015).
의약품 생산 GM작물 개발 및 상업화
질병예방을 위한 백신용
GM
작물의 상업화도 이미 현실화
되고 있다
.
고부가가치의 유용물질의 대량 생산을 위하여
유전자변형 식물체를 생산 공장으로 활용하고자 하는 방식
을 분자농업
(Molecular Farming)
이라 말한다
.
이러한 분자농
업에서 가장 주목받는 연구 분야 중 하나가 섭취를 통해 질
병을 사전 예방할 수 있는 식물 경구백신의 개발이다
.
형질
전환 식물을 이용한 경구백신은
1995
년
Science
잡지에 병
원성대장균
(enterotoxigenic E. coli)
의 항체를 생산하는 형질
전환 감자를 쥐에 사료로 먹인 결과 효율적인 면역반응을
유도한 결과가 발표되면서 성공 가능성이 주목받기 시작되
었다
.
이후
2002
년에는 설사면역제를 생산하는
GM
토마토
가 개발되어 타임지가 선정한
2002
년 세계
20
대 발표의 하
나로 선정되기도 하였다
.
문제는 식물세포에서 단백질을
생산할 경우 인체에서 활성이 가능한 복잡한 구조의 단백
질 합성에 어려움이 있을 수 있으며
,
식물체 내에서의 단백
질 발현율이 낮아 경제성이 문제가 되는 등 해결해야할 여
러 문제가 있다는 점이다
.
이런 이유로 현재는 형질전환식
물보다는 유전자가 형질전환된 식물세포를 인공 배양기에
서 대량 배양한 후 목적하는 단백질이나 유용 물질을 생산
하는 방식으로 실용화가 진행되고 있다
.
이와 같이 경구백
신들은 아직 상업화에 이르지는 못하고 있지만 현재도 광
견병
,
콜레라
,
구제역
,
에이즈 등을 예방하기 위한 식물 경구
백신이 지속적으로 개발 중이며 앞으로 수년 내에 상업화
가 이루어 질것으로 예상되고 있다
.
반면 동물용 의약품 생산
GM
작물의 상업화는
2013
년 최
초로 이루어졌다
.
일본 경제산업성 산하 산업기술종합연
구소
(AIST)
는 개
(dog)
의 치주염을 치료하는 항바이러스 인
터페론을 생성하는
GM
딸기를 개발하여
, 2013
년에 상품등
록을 마치고
2014
년
3
월에 마침내 상업용 판매를 시작하였
다
(Fig. 3).
이들은 이
GM
딸기를 밀폐형 온실에서 격리재배

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Fig . 3 GM strawberries and Interberry alpha developed for therapeutic uses as canine medicine. Inside the closed-type plant factory
(left) and Interberry alpha produced from GM strawberries (right)
하고 수확한 딸기를 재료로 의약품을 제조하게 된 것 이 다
(AIST 2014).
이와 같이 비록 동물용이지만 질병 치료용 유
전자변형작물의 재배가 상용화 된 것은 매우 고무적인 일
이다
.
향후 다양한 질병에 고통 받고 있는 인류의 문제를 해
결하기 위한 보다 값싸고 안전한 인간 질병 예방 및 치료용
GM
작물의 상용화 시대도 곧 열릴 것으로 전망된다
(Park et
al. 2015, Ricroch and Hénard-Damave 2016, KBCH 2015, KAST
2015).
놀라운 사실은 일본은 이미
2007
년에 삼나무 꽃가루 알레
르기 예방백신을 생산하는
GM
벼를 개발하고 현재 상용화
에 필요한 임상실험을 진행하고 있다는 것이다
.
즉
,
우리가
GM
작물개발에 대한 찬반논란으로 시끄러운 와중에 일본
은 이미 인간 치료용 백신을 생산하는
GM
작물을 개발하는
등 이미 미래를 향해 질주하고 있는 중인 것이다
.
그것도 우
리의 자부심인 쌀을 재료로 만든
GM
작물인 것이다
(Park et
al. 2015, Ricroch and Hénard-Damave 2016, KBCH 2015, KAST
2015).
국가별 현안문제 해결을 위한 GM작물 개발 사례
GM
작물 개발의 또 다른 글로벌 트렌드 변화는 국가별 자국
의 농업문제 해결을 위한
GM
작물을 개발하고
,
국가 차원에
서 이의 실용화 정책 추진을 통한 문제점 해결에 성공을 거
두도 있다는 점이다
.
대표적 성공사례로는 방글라데시의
해충저항성
Bt
가지 개발 및 이의 실용화 추진 사례를 들 수
있다
.
방글라데시의
Bt
가지 프로젝트는 농민들에 요구에 의해
상업화 된 상품을 만들어낸 첫 번째
‘
작물 생명공학 기 술이
전 프로젝트
’
라고 말할 수 있다
.
이
Bt
가지는 가지에 치명적
인 해충인
fruit and shoot borer (
Leucinodes orbonalis
)
로부터
저항성을 나타낸다
.
방글라데시의 경우
15
만 영세농가가
5
만
ha
에서 가지를 경작하고 있는데
(
평균 농장 규모는
0.3
헥
타르
),
이 해충의 피해로 매년 수확량의
2/3
이상 손실을 본
다
.
이를 방지하기 위해서는 많게는
80
회 정도의 살충제 살
포가 필요하다고 한다
.
이러한 문제 해결을 위해 방글라데
시 농업연구소
(BARI, Bangladesh Agricultural Research Institute)
는 국제 민관협력을 통해 방글라데시에 재배 가능한 해충
저항성
Bt
가지를 개발하였다
.
방글라데시는
2013
년
10
월
30
일에
Bt
가지를 상업용으로 재배할 수 있도록 승인했으며
(
식량
·
사료
·
환경 방출
), 100
일도 지나지 않은 기록 적인 기
간인
2014
년
1
월
22
일에 소규모 농민들이 그들의 첫 상 업 용
상품을 재배하였다
.
이들 재배농가는
Bt
가지 재배를 통해
수확량
30%
증가 및 농약사용량
70~90%
감소로
1,850
불
/ha
의 소득 증가를 가져오게 되었 다
.
농민들은 오픈 마 켓에서
Bt
가지를
“
BARI Bt Begun #, no pesticide used(
무농약
)
”
으로
상표를 붙여 판매하고 있다
.
이러한 성공적인 성과는 방글
라데시 정부의 강력한 지원
,
특히 농업부 장관인
Matia
Chowdhury
의 강력한 의지와 지지가 없었다면 가능하지 못
했을 것이라고 평가되고 있다
(Clive 2014, KBCH 2015, KAST
2015).
이러한 성공사례는 여러 나라에서 이루어지고 있으
며 향후 더욱더 확산될 것으로 전망된다
.
즉
,
이제
GM
작물
은 더 이상의 글로벌 기업의 전유물이 아닌 국가별 자국의
문제해결을 위한 핵심기술로 정착되고 있는 것이다
.
맺음말
이상 살펴 본 것과 같이 이제
GM
작물은 다양한 수요 충족을
위한 개발 기술의 다양성과 함께
,
각 국가별 농업문제의 주
요 해결수단으로 활용되고 있다
.
이러한 기술의 발전은 이
제 글로벌 문제 해결이라는 매우 바람직한 방향으로 진전
되고 나타나고 있다
.
반면
,
이러한 기술개발의 성공 전제조
건은 물론 농업생명공학 기 술의 지속적 발달을 보장하면서
이를 발전하기 위한 창조적 아이디어와 점단기술의 새로운
접목일 것이다
.
이미 생물학 분야에서는 합성생물학이 일

150 J Plant Biotechnol (2016) 43:147
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150
반화 되고 있으며 또한 이를 이용한 산업화 연구도 진행이
되고 있다
.
이러한 기술의 발전과정에
GM
작물도 서 있으며
우리 후손들은 이러한 기술발전의 토대 위에 더욱 더 눈부
신 과학기술의 발전을 이어갈 것이다
.
이러한 관점에서
,
GM
작물은 우리 농업의 현안 문제 및 향후 기후변화 등으로
발생할 새로운 문제들을 해결할 핵심 농업기술로서
,
대기
업의 참여를 기대하기 어려운 우리의 경우 보다 적극적인
국가적 투자 및 지원을 통한 산학연 공동 기술개발로 추진
되어야 될 것이다
.
즉
,
당장의 상용화는 아니더라도 국가 기
술경쟁력 확보 및 미래 육종소재 확보차원의 노력은 멈추
지 말아야 할 것이다
.
사 사
본 연구는 농촌진흥청 차세대바이오그린
21
사업
(
세부과제
번호
: PJ01131902, PJ01125701)
및 어젠다 프로그램
(PJ010086)
의 지원에 의해 수행되었음
.
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