이 연구 주제는 벼를 비롯한 곡물 종자가 발아를 시작하는 과정에서 어떤 분자적 신호가 작동하는지를 규명하는 데 초점을 둔다. 종자 발아는 단순한 생장 개시가 아니라 수분 흡수, 저장물질 분해, 에너지 대사 전환, 호르몬 균형 변화가 정교하게 연결된 생리 현상이다. 연구실은 특히 발아 초기 단계에서 외부 환경 조건과 내부 대사 상태가 어떻게 통합되어 발아 성공 여부를 결정하는지 식물생리학적 관점에서 분석한다. 구체적으로는 당 신호전달, 산소 결핍 조건에서의 대사 적응, 헥소키나아제 기반 감지 시스템, 저장 탄수화물 동원과 같은 요소들이 핵심 연구 대상으로 보인다. 벼의 세포질성 hexokinase인 OsHXK7에 관한 연구는 포도당 신호와 해당과정, 그리고 저산소 조건에서의 발아 효율 사이의 연계를 보여주며, 곡물 종자가 환경 스트레스 속에서도 어떻게 생존 전략을 조절하는지를 설명한다. 이러한 접근은 단순한 유전자 기능 규명을 넘어 종자의 활력과 초기 생육 안정성을 결정하는 통합 제어망을 이해하는 데 기여한다. 이 연구는 농업적으로도 의미가 크다. 종자 발아와 초기 유묘 생장은 작물 생산성의 출발점이기 때문에, 발아율 향상과 불량 환경에서의 생존성 증진은 직접적인 품종 개량 목표가 된다. 따라서 연구실의 성과는 벼와 같은 주요 식량작물의 발아 안정성 개선, 저산소나 침수 조건에 대한 적응성 강화, 종자 생리 기반의 정밀 육종 전략 수립으로 확장될 가능성이 높다.

식물의 생장과 발달은 개별 신호가 독립적으로 작동하는 것이 아니라, 당과 호르몬 같은 다양한 신호 체계가 서로 영향을 주고받으며 조절된다. 이 연구 주제는 포도당, ABA, GA와 같은 신호 인자들이 세포 분열, 기관 형성, 발아 및 초기 생장에 어떤 방식으로 관여하는지를 밝히는 데 초점을 둔다. 특히 식물은 에너지 상태를 나타내는 당 신호를 환경 적응과 발달 조절의 핵심 정보로 활용하기 때문에, 대사와 발달의 연결 고리를 이해하는 것이 중요하다. 연구실의 논문들은 Arabidopsis를 모델로 하여 glucose insensitive mutant를 분석하거나, ABA와 GA의 길항적 작용이 뿌리 조직의 비대칭 세포분열 시점을 조절한다는 사실을 보여준다. 이는 당 신호와 호르몬 신호가 전사 조절, 세포 분열, 조직 패터닝, 소기관-핵 간 신호교환과 결합되어 작동함을 시사한다. 특히 plastidial copper transporter PAA1과 같은 인자가 고농도 포도당 조건에서 세포 내 신호 네트워크에 관여한다는 결과는, 광합성 관련 소기관 기능과 핵 유전자 발현 조절이 밀접하게 연결되어 있음을 보여준다. 이 주제는 기초과학적으로 식물의 성장 조절 원리를 밝히는 데 중요할 뿐 아니라, 실제 작물의 생육 제어에도 응용 가치가 높다. 호르몬과 당의 반응성을 조절하면 발아 속도, 유묘 활력, 뿌리 발달, 스트레스 적응성을 개선할 수 있다. 궁극적으로 이러한 연구는 환경 변화에 유연하게 대응하는 작물 설계, 정밀 생장 조절 기술, 분자 육종 타깃 발굴의 기반이 된다.

식물은 빛을 단순한 에너지원이 아니라 발달 방향을 결정하는 핵심 환경 신호로 인식한다. 이 연구 주제는 phytochrome 매개 광신호가 유전자 발현을 어떻게 바꾸고, 그 결과 유묘의 탈황화와 광형태형성 같은 초기 발달 과정이 어떻게 조절되는지를 탐구한다. 광수용체가 활성화된 후 전사인자와 초기 반응 유전자들이 빠르게 작동하는 과정은 식물 환경 적응의 대표적인 모델이다. 연구실이 참여한 Arabidopsis 기반 연구에서는 phytochrome에 의해 빠르게 유도되는 초기 반응 유전자들을 기능적으로 검증하고, 이들 중 일부만이 최적의 deetiolation에 필수적임을 밝혔다. 특히 PIF 계열 전사조절 인자와 광반응 관련 유전자들의 네트워크는 빛 노출 직후 줄기 신장 억제, 자엽 발달 촉진, 생체시계 관련 유전자 발현 변화와 연결된다. 이는 광수용체 신호가 단일 경로가 아니라 복수의 전사 조절 회로를 통해 발달 프로그램을 세밀하게 재구성한다는 점을 보여준다. 이러한 연구는 식물이 빛 환경 변화에 적응하는 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기반을 제공한다. 더 나아가 작물 재배에서 광 조건 최적화, 밀식 재배 적응성 향상, 실내농업 환경 제어와 같은 응용 분야에도 연결될 수 있다. 빛 반응 유전자와 전사 네트워크를 정밀하게 이해하면, 제한된 환경에서도 효율적으로 자라는 작물 특성 개발에 기여할 수 있다.