식물은 환경으로부터 건조, 고염, 냉해, 저산소와 같은 다양한 환경 스트레스를 받으며 이들 스트레스에 대해 다양한 방법으로 반응하며 살아갑니다. 특히 최근 이슈가 많이 되고 있는 지구 온난화는 가뭄이나 고염분에 의한 삼투 스트레스, 홍수에 의한 저산소 스트레스 등 환경 스트레스를 유발하여 식물의 생산성에 크게 영향을 끼치는 요인으로 주목을 받고 있습니다. 따라서 환경 스트레스에 대해 저항성을 부여하는 유전자를 분리하고 이를 조작해서 스트레스 저항성을 가지는 형질전환 식물을 개발하는 것은 학문적인 측면에서뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 매우 중요합니다.
1. 식물의 삼투 스트레스 반응 연구
본 연구실에서는 애기장대를 대상으로 하여 고염, 가뭄 등에 의해 유발되는 삼투 스트레스의 신호전달에 있어서 중요한 역할을 하는 유전자를 mRNA-Seq 분석, activation tagging system과 같은 다양한 대량 유전자 분석법을 통해 분리하고, 이들 유전자의 작용 기작을 연구하고 있으며, 아울러 분리한 유전자를 조작하여 삼투 스트레스에 저항성을 가지는 형질전환 식물을 개발하고 있습니다.
지금까지 AP2/ERF 패밀리 유전자, CCCH zinc finger 단백질 유전자를 포함하는 전사인자와 다양한 RNA 조절 단백질 유전자 등을 분리하여, 삼투 스트레스 조건에서 이들 유전자의 분자생물학적, 생물학적 기능 등을 다양한 최신 실험 기법을 사용하여 밝혔고, 아울러 이들 유전자의 발현을 조절한 형질전환 식물이 여러 종류의 삼투 스트레스에 저항성을 보이는 것을 확인하였습니다. 이를 통해 이들 유전자가 추후 벼나 보리, 밀, 옥수수 등과 같은 작물의 스트레스 저항성 개발에 충분히 활용될 수 있다는 것을 보여줬습니다. 현재, 다양한 유전자를 대상으로 식물의 삼투 스트레스 반응 조절 메커니즘을 연구 중에 있습니다.
2. 식물의 저산소 스트레스 반응 연구
침수에 의해 산소가 결핍되는 저산소 스트레스 또한 식물에게 영향을 끼치는 중요한 환경 스트레스 중 하나입니다. 본 연구실은 저산소 스트레스 반응에서 주요 조절자로 작용하는 전사인자 유전자를 발굴하여, 이들 유전자의 기능을 규명하였으며, 아울러 저산소 반응에 있어서 이들 유전자의 상위 및 하위 신호전달 경로를 규명하여 식물의 저산소 스트레스 반응이 어떻게 조절되는지 밝힌 바 있습니다. 또한, 이들 유전자의 alternative splicing variants를 대상으로 환경 스트레스 반응에 있어서 차등적인 역할을 비교 분석하였고, 현재 이러한 연구를 다양한 유전자를 대상으로 확대하고 있습니다.
3. 식물의 발달 조절 연구
본 연구실에서는 식물의 환경 스트레스 반응 외에도 식물의 발달 조절 메커니즘에 대해서도 관심을 가지고 연구를 진행하고 있습니다. 식물의 발달은 각 단계에서 발달을 촉진하는 유전자와 억제하는 유전자 사이의 균형이 잘 이루어져야 하는데 이러한 식물의 발달을 촉진하는 유전자 및 억제하는 유전자를 찾아내고 그 기능을 밝히는 연구를 진행하고 있습니다. 특히 생산성과 밀접하게 연관이 되어있는 종자(열매) 발달과 관련된 유전자들을 관심있게 연구하고 있으며, 이들 유전자는 향후 작물의 생산성 증대에 충분히 활용이 가능할 것으로 기대합니다.
앞서 언급한 다양한 주제의 연구를 통해 지금까지 60여편의 SCI급 논문 게재, 특허 출원 및 등록의 성과를 얻었으며, 150여 편의 결과물을 국내외 저명 학회에서 발표하여 우수발표상 5회, (최)우수포스터상 9회를 수상하였고, 5명의 석˙박사 학위자는 부산대학교 자연과학대학 학술상, 부산대학교 대학원 우수 논문상 등을 수상하여 성취의 기쁨을 함께 나누기도 했습니다.
