본 연구실은 Brassica rapa와 Raphanus sativus 간의 속간잡종인 xBrassicoraphanus를 모델로 하여 식물 유전체의 안정화 기작을 심도 있게 연구하고 있습니다. 속간잡종은 서로 다른 종의 유전체가 결합되어 발생하는 다양한 유전적, 후성유전적 변화를 동반하며, 이 과정에서 유전체의 안정성 유지와 적응이 중요한 연구 주제로 부상하고 있습니다. 본 연구실은 xBrassicoraphanus의 합성 및 세대별 유전체 분석을 통해, 잡종 유전체가 어떻게 부모 유전체의 구조와 기능을 보존하면서도 새로운 조절 네트워크를 형성하는지 규명하고 있습니다. 특히, 감수분열 과정에서의 염색체 거동, 비동질 염색체 간 교차 억제, 그리고 유전체 재배열의 억제 메커니즘을 세포유전학적 및 분자유전학적 기법으로 분석합니다. 이를 통해 잡종 유전체의 안정화와 번식력 회복에 기여하는 유전적 요인과 후성유전적 조절 요소를 밝혀내고 있습니다. 또한, 유전체 내 전이요소의 발현 억제 및 DNA 메틸화 패턴의 변화가 유전체 안정성에 미치는 영향도 중점적으로 연구합니다. 이러한 연구는 식물 진화에서 잡종화와 이질배수체 형성이 어떻게 새로운 종의 다양성과 적응을 촉진하는지 이해하는 데 중요한 기초 자료를 제공합니다. 더 나아가, 속간잡종의 유전체 안정화 원리를 활용하여 새로운 작물 품종 개발 및 교배장벽 극복 전략 수립에도 기여할 수 있습니다.

식물의 후성유전학적 조절은 유전자 발현과 형질 발현에 결정적인 역할을 하며, 본 연구실은 DNA 메틸화와 히스톤 변형 등 다양한 후성유전적 메커니즘을 집중적으로 연구하고 있습니다. DNA 메틸화는 유전체 내 유전자와 전이요소의 발현을 조절하는 주요한 후성유전 표지로, 식물의 발달, 환경 적응, 스트레스 반응 등 다양한 생명현상에 관여합니다. 본 연구실은 Arabidopsis, Brassica, Raphanus 등 다양한 모델 식물을 대상으로 DNA 메틸화 패턴의 변화와 그 조절 기작을 규명하고 있습니다. 특히, DEMETER(DME) 및 ROS1과 같은 DNA 탈메틸화 효소의 구조와 기능, 그리고 이들 효소가 유전체 내 특정 표적 부위에서 어떻게 활성화되어 유전자 발현을 유도하는지 분자수준에서 분석합니다. 또한, DNA 메틸화와 히스톤 H3K9me2 변형의 상호작용, 후성유전적 변이가 식물의 유용 형질(예: 개화시기, 내병성, 스트레스 내성 등) 발현에 미치는 영향도 심층적으로 연구합니다. 최근에는 후성유전체 편집 기술을 활용한 표적 유전자 조절 및 작물 개량 응용 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 후성유전학 연구는 식물의 유전적 다양성 보존, 신품종 개발, 환경 적응력 강화 등 농업생명과학 분야의 다양한 응용 가능성을 제시합니다. 또한, 후성유전적 변이의 탐색과 활용을 통해 유전자원 확보 및 차세대 작물 육종 전략 수립에 중요한 기여를 하고 있습니다.

본 연구실은 배추과(Brassicaceae) 작물의 농업적 유용 형질을 규명하고, 이와 관련된 후성유전인자를 탐색하는 연구를 수행하고 있습니다. 배추, 무, 유채 등 다양한 배추과 작물은 세계적으로 중요한 식량 및 채소 자원으로, 이들의 개화시기, 내병성, 색소 형성, 종자 발달 등 다양한 형질은 농업 생산성과 직결됩니다. 본 연구실은 RNA-Seq, 유전체 및 후성유전체 분석, 분자마커 개발 등 첨단 오믹스 기술을 활용하여 유용 형질과 연관된 유전자 및 후성유전적 조절 요소를 발굴하고 있습니다. 특히, 개화시기 조절에 관여하는 FLOWERING LOCUS C(FLC) 유전자, 안토시아닌 생합성에 관련된 MYB1 전사인자, 종자 크기 및 꼬투리 열개에 관여하는 유전자 등 다양한 형질 유전자에 대한 기능 분석을 수행합니다. 또한, 후성유전적 변이(에피뮤테이션)가 형질 발현에 미치는 영향과, 이를 활용한 분자마커 기반 신품종 선발 및 육종 전략도 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 배추과 작물의 형질 다양성 증진과 맞춤형 품종 개발에 실질적인 기여를 하고 있습니다. 더불어, 후성유전체 편집 및 유전자 교정 기술을 접목하여, 기존 유전자원의 한계를 극복하고, 소비자 요구에 부합하는 고부가가치 작물 개발에도 앞장서고 있습니다. 이를 통해 지속가능한 농업과 식량 안보에 이바지하고자 합니다.