본 연구실은 식물의 기관 분리(abscission) 과정과 그 과정에서 표면 무결성이 어떻게 유지되는지에 대한 세포 및 분자 수준의 정밀한 조절 메커니즘을 탐구합니다. 식물은 환경 변화와 발달 신호에 따라 잎, 꽃, 열매 등 다양한 기관을 분리하는데, 이 과정에서 세포 간의 정교한 상호작용과 세포벽의 재구성이 필수적입니다. 최근 연구에서는 아라비도프시스 꽃의 탈리 부위에서 인접한 두 세포 유형이 협력하여 정확한 분리를 유도하며, 리그닌과 같은 세포벽 성분이 기계적 '브레이스' 역할을 하여 분리 부위의 정밀성을 보장함을 밝혔습니다. 이 과정에서 세포의 운명 전환(transdifferentiation)과 표피세포의 신규 형성이 중요한 역할을 하며, 표면 보호막인 큐티클의 형성 또한 식물의 생존과 병원체 저항성에 필수적입니다. 특히, MYB74와 같은 전사인자가 탈리 부위의 비표피 세포를 표피세포로 전환시키는 데 중심적인 역할을 하며, 이 과정에서 스트레스 반응 유전자들이 선행적으로 발현되어 환경 노출로부터 식물을 보호합니다. 이러한 세포 수준의 조절은 기존의 상처 치유와는 다른, 식물만의 독특한 표면 보호 전략임을 규명하였습니다. 이 연구는 식물 기관 분리의 정밀한 조절 원리를 밝힘으로써, 낙화 및 낙과 조절, 작물의 수확 후 품질 유지, 병해 저항성 증진 등 농업적 응용 가능성을 제시합니다. 또한, 세포 간 신호전달, 세포벽 재구성, 세포 운명 결정 등 식물 발달생물학의 근본적인 질문에 대한 해답을 제공하며, 관련 특허 및 기술 이전을 통해 실용화 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

본 연구실은 환경 변화가 식물의 성장, 노화, 세포사(cell death) 및 세포 성장에서 세포사로의 전환(metamorphosis)에 미치는 영향을 다학제적 접근법으로 연구합니다. 시스템 수준의 분석, 유전학, 세포 및 분자생물학적 기법을 활용하여, 환경 스트레스(가뭄, 염분, 온도 등)와 호르몬 신호(특히 ABA, SA 등)가 식물의 생리적 반응과 발달 프로그램을 어떻게 조절하는지 규명합니다. 대표적으로, 기공(guard cell)의 신호전달 네트워크와 세포 내 칼슘 신호, ROS(reactive oxygen species) 생성, MAPK 및 다양한 단백질 인산화 효소의 역할을 심층적으로 분석하고 있습니다. 최근에는 단일세포 전사체 분석(single-cell RNA-seq)을 통해 세포 운명 결정과 발달 단계별 유전자 네트워크를 해독하고, 환경 신호에 따른 전사체 역동성 및 후성유전학적 조절 기전을 밝히고 있습니다. 또한, 식물의 노화와 세포사 과정에서 칼모듈린, RPK1, RbohF 등 신호전달 단백질의 상호작용과 피드백 루프가 어떻게 작동하는지에 대한 연구도 수행 중입니다. 이러한 연구는 식물의 환경 적응력 강화, 스트레스 내성 작물 개발, 노화 조절 및 수명 연장 등 실질적인 농업적 문제 해결에 기여할 수 있습니다. 더불어, 시스템 생물학적 데이터와 유전자 기능 해석을 결합하여, 식물의 복잡한 신호 네트워크와 발달 프로그램의 원리를 통합적으로 이해하는 데 중요한 학문적 토대를 마련하고 있습니다.