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Eco.Lab

한국과학기술원 생명과학과

김상규 교수

Plant-Microbe Interactions

Natural Product Biosynthesis

Eco.Lab

생명과학과 김상규

Eco.Lab(분자생태학 연구실)은 식물과 환경, 그리고 다양한 생물 간의 상호작용을 분자적, 생리적, 생태학적으로 통합적으로 연구하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 식물의 생리와 대사, 유전체 기능, 그리고 곤충 등 동물과의 상호작용을 심층적으로 분석하여, 식물의 적응 및 진화 메커니즘을 밝히는 데 주력하고 있습니다. 주요 연구 분야로는 식물-꽃가루 매개자(곤충, 벌, 나비 등) 상호작용, 식물-초식 곤충 상호작용, 그리고 식물의 방어 신호 및 대사체 변화가 있습니다. 이를 위해 야생형과 돌연변이 식물의 표현형 비교, 단일세포 RNA 시퀀싱, 대사체 및 전사체 통합 분석 등 첨단 오믹스 기술을 활용하고 있습니다. 또한, 식물의 2차 대사산물 생합성 경로와 유전자 네트워크를 규명하여, 식물의 환경 적응 및 방어 전략을 분자 수준에서 해석하고 있습니다. 본 연구실은 CRISPR/Cas9, Cpf1 등 최신 유전자교정 기술을 이용한 식물 유전자 기능 연구와 형질 개선에도 앞장서고 있습니다. 이를 통해 병해충 저항성 작물, 약용 대사산물 생산, 꽃 향기 조절 등 다양한 응용 연구를 수행하며, 바이러스 매개 유전자교정, DNA-free genome editing 등 혁신적 플랫폼 개발에도 기여하고 있습니다. 또한, 기후변화, 환경 스트레스, 농업적 해충 관리 등 실제 현장에서 발생하는 다양한 문제를 해결하기 위해, 실험실 연구와 야외 실험을 병행하고 있습니다. 식물-동물-미생물 간의 삼중 상호작용, 환경 변화에 따른 식물의 대사 및 방어 반응, 그리고 생태계 내에서의 진화적 적응 전략을 다각도로 분석합니다. 이러한 연구는 지속가능한 농업, 생태계 보전, 식물 합성생물학, 의약품 소재 개발 등 다양한 분야에 기초 자료와 혁신적 솔루션을 제공하고 있습니다. Eco.Lab은 식물 생명과학의 새로운 패러다임을 제시하며, 미래 생명공학과 환경 문제 해결에 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.

Plant-Microbe Interactions
Natural Product Biosynthesis
식물-동물 상호작용의 분자생태학
우리 연구실은 식물과 동물, 특히 곤충과의 상호작용을 분자적, 생리적, 생태학적으로 심층적으로 연구하고 있습니다. 식물은 다양한 동물, 곤충, 미생물과 상호작용하며, 이러한 상호작용은 식물의 생존과 번식에 결정적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 식물은 꽃가루 매개자(벌, 나비 등)를 유인하기 위해 다양한 향기, 색, 구조적 특성을 진화시켰으며, 반대로 초식 곤충의 공격에 대응하기 위해 독성 대사산물이나 방어 신호를 생산합니다. 본 연구실은 야생형 식물과 돌연변이 식물 간의 표현형 차이를 정밀하게 측정하여, 꽃의 형태적 특성과 향기, 대사체, 전사체, 표현형의 통합적 분석을 수행합니다. 이를 통해 식물의 방어 메커니즘, 곤충의 숙주 탐색 전략, 그리고 육종 과정에서 방어 특성의 상실 등 다양한 생태적 현상을 규명하고 있습니다. 또한, 식물-초식 곤충-포식자 간 삼자 상호작용(삼중 영양단계 상호작용)과 환경 변화(예: 기후변화, CO2 농도 변화)가 식물-동물 상호작용에 미치는 영향도 실험실 및 야외 실험을 통해 분석합니다. 이러한 연구는 농업적 해충 관리, 생태계 보전, 그리고 식물의 진화적 적응 전략 이해에 중요한 기초 자료를 제공합니다. 특히, 식물의 방어 신호와 곤충의 행동 반응을 연결짓는 분자적 경로를 밝힘으로써, 지속가능한 농업과 생태계 관리에 기여하고 있습니다.
식물 대사체 및 유전체 기능 연구와 유전자교정 기술
본 연구실은 식물의 2차 대사산물 생합성 경로와 유전체 기능을 규명하기 위해 첨단 오믹스 기술과 유전자교정 도구를 적극적으로 활용하고 있습니다. 식물은 환경 적응, 방어, 상호작용을 위해 수천 종의 2차 대사산물을 생산하며, 이들의 기원과 다양성, 그리고 생합성 유전자 네트워크를 밝히는 것이 주요 목표입니다. 이를 위해 단일세포 RNA 시퀀싱, 대사체 분석, 유전체 어셈블리 등 다양한 첨단 분석법을 적용하고 있습니다. 특히, CRISPR/Cas9, Cpf1 등 최신 유전자교정 기술을 이용하여 식물의 특정 유전자 기능을 규명하고, 비모델 식물 및 농업적 중요 작물의 형질 개선에 적용하고 있습니다. 예를 들어, 병해충 저항성, 꽃 향기 조절, 약용 대사산물 생산 등 다양한 형질을 목표로 유전자 편집을 수행하며, 이를 통해 식물의 생리적 특성 및 대사 경로의 조절 메커니즘을 심층적으로 분석합니다. 또한, 바이러스 매개 유전자교정, DNA-free genome editing, 멀티플렉스 gRNA 시스템 등 혁신적 플랫폼 개발에도 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 식물 합성생물학, 의약품 소재 대량 생산, 친환경 농업, 그리고 기후변화 대응 작물 개발 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 궁극적으로, 식물 유전체와 대사체의 복잡한 네트워크를 해독하고, 이를 바탕으로 미래 농업과 생명공학의 혁신을 이끌고자 합니다.
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Herbivore-induced GABA signaling suppresses host plant growth to stabilize leaf-tie shelters
Gisuk
Plant Stress, 2025.06
2
MYC2 and MYC3 orchestrate pith lignification to defend Nicotiana attenuata stems against a stem-boring weevil.
Sungjun
New Phytologist, 2025.05
3
Multimodal floral cues resembling both generalized food sources and oviposition sites in Isotrema manshuriense (Aristolochiaceae) pollinated by flies
Hangah Lim
Plant Biology, 2025.04
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Linnaeus flower project
2
(통합EZ)광대싸리 천연물질인 세큐리네가 알칼로이드 생합성 경로 규명(2024년도)
한국연구재단
2024년 05월 ~ 2025년 04월
3
(RCMS)노린재 저항성 유전자교정 콩 육종소재 개발 및 활용(2024년도)
농촌진흥청
2024년 04월 ~ 2024년 12월