이 연구 주제는 식물이 병원균에 국소적으로 감염된 이후 개체 전체로 방어 능력을 확장하는 전신획득저항성과 방어 프라이밍의 분자 기작을 밝히는 데 초점을 둔다. 연구실은 애기장대와 다양한 작물 시스템에서 병원균 감염 후 생성되는 이동성 신호물질과 면역 유도 인자의 역할을 규명하며, 식물이 미래의 감염에 더 빠르고 강하게 반응하도록 준비되는 과정을 체계적으로 분석하고 있다. 특히 식물 면역이 단순한 방어 반응이 아니라 대사, 신호전달, 생장 균형이 통합된 정교한 적응 체계라는 점에 주목한다. 대표적으로 아젤레익산과 AZI1 관련 연구는 식물의 전신면역을 유도하는 핵심 분자 경로를 제시하였다. 이 연구는 병원균 감염 후 형성되는 이동성 대사체가 살리실산 축적을 촉진하고, 결과적으로 식물체 전반의 저항성을 높인다는 점을 보여주었다. 연구실은 이러한 면역 프라이밍 과정에서 신호물질, 관다발 이동, 저항성 유전자 활성화가 어떻게 연결되는지를 분자유전학, 생화학, 병리학적 분석을 통해 해석하고 있으며, 세균성 병원체인 Pseudomonas syringae와의 상호작용을 중요한 모델로 활용하고 있다. 이 연구는 기초 식물면역학의 발전뿐 아니라 농업 현장에서 지속가능한 병해 관리 전략을 설계하는 데 중요한 기반이 된다. 외부 처리 가능한 면역 유도 물질, 미생물 유래 활성물질, 프라이밍 기반 생물촉진제를 개발하면 농약 의존도를 낮추면서도 작물의 병 저항성과 환경 적응성을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구 주제는 식물의 자연 방어 시스템을 정밀하게 이해하고 이를 실제 작물 생산성 향상으로 연결하는 응용 가능성이 매우 크다.

이 연구 주제는 식물의 병 저항성이 유전자 발현 자체뿐 아니라 전사후 조절과 염색질 수준의 후성유전 조절에 의해 어떻게 정교하게 제어되는지를 밝히는 데 중점을 둔다. 연구실은 히스톤 변형 효소, 염색질 상태 변화, miRNA 생합성, 그리고 nonsense-mediated mRNA decay(NMD)와 같은 RNA 품질관리 시스템이 면역반응의 강도와 시점을 조절하는 핵심 축임을 연구해 왔다. 이는 식물면역을 단순한 방어 유전자 발현의 결과가 아니라, 다층적 유전자 조절 네트워크의 산물로 이해하려는 접근이다. 특히 연구실의 성과는 병원체 관련 분자패턴 유도 면역 과정에서 UPF1, UPF2, UPF3와 같은 핵심 NMD 인자가 빠르게 분해되며, 그 결과 저항성 관련 전사체가 축적되어 효과적인 방어 반응이 가능해진다는 점을 제시하였다. 이러한 결과는 식물의 기초면역이 mRNA 안정성과 분해 조절을 적극 활용해 방어 효율과 생장 비용 사이의 균형을 맞춘다는 사실을 보여준다. 또한 히스톤 아세틸전이효소와 히스톤 탈메틸효소 등 후성유전 조절 인자들의 돌연변이 또는 기능 변화가 Pseudomonas 감염에 대한 감수성 또는 저항성을 바꾼다는 연구도 축적되어 있다. 이 연구는 작물의 병 저항성 개량에 새로운 표적을 제시한다는 점에서 의미가 크다. 전통적으로는 저항성 유전자 자체를 찾는 데 집중했다면, 이 연구는 그러한 유전자의 발현량과 안정성을 제어하는 상위 조절층을 공략할 수 있음을 보여준다. 앞으로 후성유전 표지, RNA 안정성 조절 기작, 병원체 효과기 단백질과 숙주 분자 간 상호작용을 통합하면, 보다 정밀하고 지속적인 병 저항성 설계가 가능해질 것으로 기대된다.

이 연구 주제는 식물과 토양미생물총, 환경오염 요인, 그리고 유전자교정 기술을 함께 고려하여 작물의 생산성과 스트레스 적응성을 높이는 융합 연구에 해당한다. 연구실은 토마토, 콩, 오이, 애기장대 등을 대상으로 토양 미생물 군집이 식물의 후성유전 상태와 면역성에 미치는 영향을 분석하고, 동시에 영농 폐비닐과 미세플라스틱 같은 농업환경 오염원이 근권 미생물과 식물 전사체를 어떻게 변화시키는지 규명하고 있다. 이는 식물 단독이 아니라 식물-미생물-환경이 연결된 통합 생태계 관점에서 농업 문제를 이해하려는 접근이다. 토양미생물총 관련 프로젝트에서는 토마토의 병 저항성과 과실 성숙에 미치는 후성유전학적 변화를 추적하고, 미생물 집단 조성에 따라 NMD 기반 NLR 전사체 조절이 어떻게 달라지는지 분석하고 있다. 한편 영농 폐비닐과 농업 플라스틱 연구에서는 오염된 토양이 근권 세균 군집의 조성을 바꾸고 식물의 광합성, 질소동화, 산화스트레스 반응 유전자 발현에 영향을 준다는 점을 제시하였다. 더 나아가 Bacillus zanthoxyli HS-1과 미생물 휘발성 물질, 아젤레익산을 활용하여 염류 및 고온 스트레스 저항성을 높이는 기술과 조성물도 특허로 이어졌다. 응용 측면에서 연구실은 CRISPR/Cas9 기반 유전자교정 콩 개발도 적극 수행하고 있다. 고올레인산, 저포화지방산, 생산성 향상, 내재해성, 병 저항성 등 복합 형질을 목표로 한 콩 육종소재 개발은 분자생물학적 이해를 실제 농업형질 개량으로 연결하는 사례이다. 따라서 이 연구 주제는 식물분자면역, 미생물 생태학, 환경오염 평가, 생물촉진제 개발, 유전자교정 육종을 하나의 플랫폼으로 묶어 미래 농업의 지속가능성과 시장 경쟁력을 동시에 강화하는 방향으로 발전하고 있다.