Yi Lab
생물환경화학과 이기범
이기범 교수 연구실은 식물 분자생물학 및 생화학을 기반으로 옥수수, 무, 배추, 딸기 등 다양한 작물의 유전적·분자적 특성 규명과 기능성 품종 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 옥수수의 호분층(aleurone layer) 발달과 층수 조절 메커니즘을 심층적으로 연구하여, 곡류의 영양적 가치 향상과 기능성 강화에 기여하고 있습니다. 호분층의 세포 분화와 유전자 조절 네트워크를 규명함으로써, 고영양 옥수수 및 기타 곡류 개발을 위한 과학적 토대를 마련하고 있습니다.
연구실은 한국 재래종 옥수수의 유전적 다양성 보존과 우수 형질 발굴을 위한 집단 구축 및 특성 분석에도 앞장서고 있습니다. 전국 각지에서 수집된 재래종 자원을 활용하여, 개화시기, 종실 질감, 항산화 활성 등 다양한 농업적·영양학적 형질을 평가하고, GWAS, 전장유전체분석, RNA 시퀀싱 등 첨단 오믹스 기술을 적용해 유용 유전자원을 선별하고 있습니다. 이를 통해 한국 옥수수의 신품종 개발과 유전자원 보존에 크게 기여하고 있습니다.
또한, 식물 분자생화학 및 오믹스 기반 연구를 통해 항산화 활성, 카로티노이드, 피토스테롤 등 건강 기능성 성분의 함량을 높이는 유전자 및 대사경로를 탐색하고 있습니다. 기후 변화, 환경 스트레스, 내병성 등 다양한 환경 적응성 형질에 대한 분자적 기작을 규명하여, 기능성 및 내재해성 품종 개발을 위한 분자육종 전략을 제시하고 있습니다.
연구실은 다양한 작물의 유전체, 전사체, 대사체 데이터를 통합적으로 분석하여, 식물의 생장, 발달, 환경 반응, 이차대사산물 축적 등 복합적인 생리 현상을 분자 수준에서 해석하고 있습니다. 이를 바탕으로 농업 생산성 향상, 건강 기능성 식품 개발, 식량 안보, 환경 변화 대응 등 사회적 요구에 부응하는 연구를 지속적으로 수행하고 있습니다.
이기범 교수 연구실의 연구는 미래 농업의 혁신과 지속가능한 발전에 기여할 뿐만 아니라, 국내외 식물 분자생물학 및 작물육종 분야의 학문적 발전에도 중요한 역할을 하고 있습니다.
Maize Endosperm
Antioxidant Activity
Antioxidative Activities
옥수수 호분층 발달 및 조절 메커니즘 연구
본 연구실은 옥수수(Zea mays L.)의 호분층(aleurone layer) 발달과 그 조절 메커니즘에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 호분층은 곡류 배유의 가장 바깥층으로, 배유 발달 과정에서 중요한 역할을 하며, 영양소 저장과 종자 발아에 필수적인 기능을 담당합니다. 특히, 호분층의 세포 분화와 층수 조절은 곡류의 영양적 가치와 직접적으로 연관되어 있어, 이를 조절하는 유전적·분자적 기작을 규명하는 것이 연구의 핵심입니다.
연구실에서는 다양한 옥수수 돌연변이체와 한국 재래종을 활용하여 호분층의 층수 변이와 관련된 유전자 및 신호전달 경로를 분석하고 있습니다. 최신 전사체 분석, 유전체 편집, GWAS(전장유전체연관분석) 등 첨단 오믹스 기술을 적용하여, 호분층 발달에 관여하는 주요 유전자와 그 기능을 규명하고 있습니다. 이 과정에서 thick aleurone1(thk1) 유전자와 같은 핵심 조절 인자의 역할을 밝혀내고, 다양한 환경 조건에서의 발현 패턴과 표현형 변화를 체계적으로 연구합니다.
이러한 연구는 옥수수뿐만 아니라 타 곡류의 영양 강화 및 기능성 품종 개발에도 응용될 수 있습니다. 호분층의 층수 조절을 통해 고영양 곡류 개발, 종자 저장성 향상, 기능성 성분 강화 등 다양한 농업적·산업적 가치를 창출할 수 있으며, 미래 식량 안보와 건강 증진에 기여할 것으로 기대됩니다.
한국 재래종 옥수수 집단 구축 및 유용 형질 탐색
연구실은 한국 재래종 옥수수의 유전적 다양성 보존과 우수 형질 발굴을 위한 집단 구축 및 특성 분석 연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 한국 재래종 옥수수는 오랜 재배 역사를 가지고 있음에도 불구하고, 그 유전적 특성과 유용 형질에 대한 연구는 상대적으로 부족한 실정입니다. 본 연구실은 전국 각지에서 수집된 재래종 옥수수 자원을 체계적으로 분류하고, 이들의 유전적 다양성과 표현형 특성을 정밀하게 분석하고 있습니다.
이를 위해 전장유전체분석, RNA 시퀀싱, 표준화된 표현형 평가 등 다양한 오믹스 및 분자생물학적 기법을 활용합니다. 특히, 개화시기, 종실의 질감, 호분층 층수, 항산화 활성 등 농업적·영양학적으로 중요한 형질을 중심으로 유용 유전자원을 선별하고, 이들 형질과 관련된 유전자 및 대사경로를 규명합니다. 또한, GWAS와 코어 컬렉션(core collection) 구축을 통해 한국 재래종의 유전적 자원을 효율적으로 관리하고, 품종 개량에 활용할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다.
이 연구는 한국 옥수수의 유전적 자원 보존과 신품종 개발에 크게 기여할 뿐만 아니라, 국내외 옥수수 육종 및 기능성 곡류 개발에도 중요한 자료를 제공합니다. 나아가, 기후 변화와 식량 위기에 대응할 수 있는 다양한 유전자원의 확보와 활용 방안을 제시함으로써, 지속가능한 농업 발전에 이바지하고 있습니다.
식물 분자생화학 및 오믹스 기반 기능성 작물 개발
본 연구실은 식물 분자생화학을 기반으로 다양한 작물의 기능성 향상과 품질 개선을 위한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 옥수수, 무, 배추, 딸기 등 주요 작물을 대상으로 유전체, 전사체, 대사체 등 오믹스 데이터를 통합적으로 분석하여, 식물의 생장, 발달, 환경 스트레스 반응, 이차대사산물 축적 등 다양한 생리적 현상을 분자 수준에서 규명합니다.
특히, 항산화 활성, 카로티노이드, 피토스테롤 등 건강 기능성 성분의 함량을 높이기 위한 유전자 탐색과 대사경로 분석에 중점을 두고 있습니다. 또한, 기후 변화에 따른 작물의 생리적 변화, 내습성, 내한성, 내병성 등 환경 적응성 형질에 대한 분자적 기작을 규명하고, 이를 바탕으로 기능성 및 내재해성 품종 개발을 위한 분자육종 전략을 제시합니다.
이러한 연구는 농업 생산성 향상과 더불어, 건강 기능성 식품 개발, 식량 안보, 환경 변화 대응 등 다양한 사회적 요구에 부응할 수 있는 과학적 기반을 제공합니다. 오믹스 기반의 융합 연구를 통해 미래 농업의 혁신과 지속가능한 발전에 기여하고 있습니다.
1
DNA extraction from a maize (Zea mays L.) seed without damaging germination ability.
Jae-Hong Kim, Ji Won Kim, Minah Jung, Gibum Yi*
Plant Biotechnology, 2025
2
Kernel type-based entries are efficient to develop a core collection of maize (Zea mays L.).
Jae-Han Son+, Seongmin Hong+, Ji Won Kim, Jiyun Go, Junyong Choi, Sang-Bum Lee, Jun Young Ha, Young-Sam Go, Hwan-Hee Bae, Tae-Wook Jung, Gibum Yi*
Applied Biological Chemistry, 2025
3
A core collection enriched for Korean maize (Zea mays L.) landraces having kernel texture related morphological characters and novel multi-aleurone layer phenotypes.
Seongmin Hong, Jiyun Go, Jae-Hong Kim, Jinkwan Jo, Ji Won Kim, Jin Seong Park, Nayoung Ro, Gibum Yi*
Journal of Agriculture and Food Research, 2024
1
옥수수 호분층 분화 기작 이해와 다중 호분층 유도 기술 개발
2
작물 집단(벼, 옥수수, 딸기) 구축 및 오믹스 데이터 디지털화
