슈트정단분열조직(Shoot Apical Meristem, SAM)은 식물의 생장과 발달에 핵심적인 역할을 하는 조직으로, 새로운 기관의 형성과 식물체의 형태를 결정합니다. 본 연구실에서는 SAM의 발달과 그 가소성에 관여하는 특정 유전자들의 기능을 심층적으로 분석하고 있습니다. 이를 위해 유전자 발현 패턴 분석, 돌연변이체 스크리닝, 그리고 유전자 편집 기술 등을 활용하여 SAM 특이적 유전자들이 식물의 생장 조절과 환경 적응에 어떻게 기여하는지 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 식물의 발달 프로그램이 외부 환경 변화에 따라 어떻게 유연하게 조절되는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 특히, 염분, 온도, 수분 등 다양한 비생물학적 스트레스 조건에서 SAM의 구조적·기능적 변화와 관련된 유전자 네트워크를 밝히는 데 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 식물의 생존 전략과 적응 메커니즘을 분자 수준에서 해석하고자 합니다. 궁극적으로, SAM 발달 및 가소성에 관여하는 유전자들의 기능적 특성을 규명함으로써, 작물의 생산성 향상과 환경 스트레스 내성 증진을 위한 새로운 분자육종 전략 개발에 기여할 수 있습니다. 이러한 연구는 미래 농업의 지속가능성과 식량 안보에 중요한 과학적 기반을 제공할 것으로 기대됩니다.

식물은 다양한 환경 스트레스에 대응하기 위해 복잡한 신호전달 네트워크를 발달시켜 왔습니다. 본 연구실은 특히 MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase) 신호전달 경로와 이질삼량체 G-단백질(Heterotrimeric G-protein) 매개 신호전달이 식물의 성장, 발달, 그리고 스트레스 반응에서 수행하는 역할을 집중적으로 연구하고 있습니다. 이들 신호전달 경로는 세포 내외의 신호를 통합하여 줄기세포 유지, 기관 분화, 그리고 환경 적응에 필수적인 유전자 발현 조절을 매개합니다. 연구팀은 Arabidopsis와 같은 모델 식물을 이용해 MAPK 및 G-단백질 신호전달 구성요소의 기능을 유전학적, 생화학적, 분자생물학적 방법으로 분석하고 있습니다. 예를 들어, 염분 스트레스, 온도 변화, 병원체 감염 등 다양한 자극에 대한 식물의 반응에서 MAPK와 G-단백질이 어떻게 상호작용하며, 이들이 줄기세포의 항상성과 발달 가소성에 어떤 영향을 미치는지 규명하고 있습니다. 또한, 신호전달 네트워크의 복잡성과 특이성을 밝히기 위해 오믹스 분석과 시스템 생물학적 접근도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 식물의 환경 적응력 강화와 스트레스 내성 품종 개발에 필요한 핵심 분자 메커니즘을 제공하며, 궁극적으로는 기후 변화에 대응하는 지속가능한 농업 기술 개발에 기여할 수 있습니다. 신호전달 네트워크의 이해는 식물 생명공학 및 분자육종 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 열어줍니다.

식물은 고정 생활을 하기 때문에 환경 변화에 민감하게 반응하며, 다양한 발달 가소성(plasticity)을 통해 생존과 번식을 도모합니다. 본 연구실은 식물의 발달 가소성이 어떻게 분자적·유전적으로 조절되는지, 그리고 이러한 가소성이 환경 스트레스(염분, 온도, 수분 등)에 어떻게 기여하는지를 중점적으로 연구하고 있습니다. 이를 위해 유전체, 전사체, 단백질체 등 다양한 오믹스 데이터를 통합적으로 분석하여, 발달 가소성에 핵심적인 유전자와 신호전달 경로를 규명하고 있습니다. 특히, FCA 매개 온도형태형성(thermomorphogenesis)과 같은 환경 신호에 따른 발달 변화, 그리고 유전자 변이체 스크리닝을 통한 새로운 조절 인자의 발굴에 주력하고 있습니다. 또한, 극지 식물과 같은 특수 환경에 적응한 식물 자원을 활용하여, 극한 환경에서의 생존 전략과 적응 메커니즘을 밝히는 연구도 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 식물의 환경 적응성과 생존력을 높이는 데 중요한 과학적 근거를 제공합니다. 이와 같은 연구 성과는 기후 변화와 같은 급격한 환경 변화에 대응할 수 있는 작물 개발, 그리고 식물 생명공학적 응용을 위한 새로운 유전자원 확보에 기여할 수 있습니다. 나아가, 식물의 발달 가소성 연구는 생명과학 전반에 걸쳐 유연성과 적응성의 원리를 이해하는 데 중요한 모델을 제시합니다.