CBL-CIPK 칼슘 신호전달 기작은 식물의 환경 스트레스 반응에서 핵심적인 역할을 담당하는 신호전달 경로입니다. 본 연구실에서는 애기장대(Arabidopsis thaliana)와 토마토(Solanum lycopersicum) 등 다양한 식물에서 CBL(Calcineurin B-Like) 단백질과 CIPK(CBL-Interacting Protein Kinase) 단백질의 상호작용 및 신호전달 메커니즘을 심도 있게 분석하고 있습니다. 이를 통해 식물이 가뭄, 염해, 저온 등 다양한 비생물적 스트레스에 어떻게 적응하는지 분자 수준에서 규명하고 있습니다. CBL-CIPK 복합체는 칼슘 신호를 인식하여 다양한 단백질 인산화 반응을 유도하며, 이는 식물의 이온 항상성 유지, 스트레스 유전자 발현 조절, 생장 및 발달 과정에 직접적으로 관여합니다. 연구실에서는 유전자 클로닝, 단백질 상호작용 분석, 형질전환 식물 제작 등 다양한 분자생물학적 기법을 활용하여 이 신호전달 경로의 세부 조절 메커니즘을 밝히고 있습니다. 이러한 연구는 식물의 내재적 스트레스 저항성 향상뿐만 아니라, 농업적으로 중요한 작물의 품종 개량에도 직접적으로 응용될 수 있습니다. 특히, CBL-CIPK 신호전달 경로를 조절함으로써 가뭄 및 염해에 강한 작물 개발, 광합성 효율 증진 등 실질적인 농업 생산성 향상에 기여할 수 있습니다.

기후 변화와 토양 염류화로 인해 농업 생산성이 위협받는 가운데, 본 연구실은 가뭄 및 염해 스트레스에 강한 오이, 토마토 등 원예작물의 개발에 주력하고 있습니다. 이를 위해 유전자교정 기술(CRISPR/Cas9 등)과 바이러스 유도 유전체 편집(VIGE) 시스템을 활용하여 내재적 저항성 유전자를 발굴하고, 이를 작물에 도입하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 내염성 토마토 판별용 분자마커 개발, 염해저항성 유전자 선별 및 기능 검증, 그리고 실제로 내염성 및 내건성 형질을 갖는 작물의 육종까지 전 과정을 포괄적으로 다루고 있습니다. 실험실에서는 유전자 발현 분석, 형질전환 식물 제작, 생리적 스트레스 반응 평가 등 다양한 실험을 통해 작물의 내재적 스트레스 저항성 메커니즘을 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 농업 현장에서 실질적으로 활용 가능한 내재해성 작물 품종 개발로 이어지며, 미래 식량 안보와 지속가능한 농업 실현에 중요한 기여를 하고 있습니다. 또한, 개발된 분자마커와 유전자 편집 기술은 신속하고 효율적인 작물 육종에 활용될 수 있어, 농업 바이오산업의 혁신을 이끌고 있습니다.

카멜리나(Camelina sativa)는 높은 유분 함량과 환경 적응성이 뛰어난 신흥 유망 작물로, 바이오디젤 생산을 위한 원료로 각광받고 있습니다. 본 연구실에서는 카멜리나의 유전적 다양성 탐색, 유용 유전자 발굴, 그리고 유전자교정 및 대사공학을 통한 품종개량 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 특히, 스트레스 저항성과 유분 함량을 동시에 향상시킬 수 있는 유전자 조합을 탐색하고, 이를 실제 카멜리나 품종에 적용하여 바이오디젤 생산 효율을 극대화하는 것이 주요 목표입니다. 이를 위해 유전체 분석, 유전자 발현 조절, 대사경로 조작 등 첨단 생명공학적 기법을 활용하고 있습니다. 이 연구는 친환경 에너지 자원 확보와 기후 변화 대응에 중요한 역할을 하며, 바이오에너지 산업의 지속가능한 발전에 기여할 수 있습니다. 또한, 카멜리나를 모델로 한 대사공학 연구는 다른 작물의 산업적 활용 가능성 확대에도 중요한 기반을 제공합니다.