동아대학교
분자유전공학과
김도훈
동아대학교 김도훈 교수 연구실은 식물분자생리학 및 분자유전공학 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 식물의 무기양분, 특히 인산의 흡수와 대사에 관여하는 유전자 연구를 중심으로, 벼와 같은 주요 작물의 생산성 증대와 환경 친화적 농업 실현을 목표로 하고 있습니다. 인산 결핍 환경에서 발현되는 다양한 인산 운반체 및 탈인산화효소 유전자의 기능을 규명하고, 이들 유전자를 활용한 형질전환 벼 개발을 통해 인산 이용 효율이 향상된 작물의 실용화에 앞장서고 있습니다.
또한, 식물의 이차대사산물 생합성 경로와 관련 유전자 연구를 통해 기능성 식품, 의약소재, 화장품 소재 등 다양한 바이오산업 분야로의 응용을 확대하고 있습니다. 유색미, 들깨, Cistanche deserticola 등 다양한 식물 자원을 활용하여 항산화, 미백, 항노화 등 건강기능성 소재 개발에 기여하고 있으며, 거미 실크 단백질을 벼에 도입하여 당대사 개선 효과를 검증하는 등 융합 연구도 활발히 진행되고 있습니다.
연구실에서는 유전자 탐색 및 기능 분석을 위해 Ds 삽입돌연변이체, Ac/Ds 유전자 트랩 시스템, RAPD, SSR 등 첨단 분자생물학적 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다. 이를 통해 식물의 생장, 개화, 결실, 스트레스 저항성 등 다양한 생리적 특성을 조절하는 유전자를 발굴하고, 이들 유전자를 기반으로 한 형질전환 작물 개발에 주력하고 있습니다. 실제로 벼의 잎 발달, 내병성, 인산 및 철 흡수 효율, 아미노산 함량 증대 등 다양한 형질전환 벼를 개발하여 농업 현장 및 산업체와의 협력 연구를 통해 실용화 가능성을 높이고 있습니다.
이와 더불어, 생물정보학, DNA chip, 유전자 네트워크 해석 등 최신 융합기술을 접목하여 식물 유전체 및 유전자 발현 조절 메커니즘을 심층적으로 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 농업 생산성 증대뿐만 아니라, 화학비료 사용량 감소, 환경오염 저감, 지속가능한 농업 실현 등 사회적 가치 창출에도 크게 기여하고 있습니다.
본 연구실은 국내외 특허, 학술논문, 산학협력 프로젝트 등을 통해 연구 성과를 지속적으로 확산하고 있으며, 차세대 농업 및 바이오산업 발전을 선도하는 연구 거점으로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 식물분자생리학 및 분자유전공학 분야의 혁신적인 연구를 통해 미래 식량안보와 지속가능한 농업 실현에 기여할 것입니다.
식물의 무기양분 흡수 및 인산 대사 유전자 연구
본 연구실은 식물의 무기양분, 특히 인산의 흡수와 대사에 관여하는 유전자에 대한 심도 있는 연구를 수행하고 있습니다. 인산은 식물 생장과 생산성에 필수적인 영양소로, 토양 내 인산의 가용성 및 흡수 효율을 높이기 위한 다양한 유전자(고친화성 인산 운반체, 탈인산화효소 등)의 기능을 분석하고 있습니다. 이를 위해 벼와 같은 주요 작물을 대상으로 유전자 클로닝, 형질전환, 유전자 발현 분석 등 분자생물학적 기법을 활용하고 있습니다.
특히, 인산 결핍 환경에서 발현되는 다양한 인산 운반체 유전자(OsPT1, OsPT2, OsPT8 등)와 탈인산화효소(OsPAP1, OsPAP2 등)의 기능을 규명하고, 이들 유전자를 과발현한 형질전환 벼를 개발하여 인산 흡수 및 이용 효율이 향상된 작물의 생산성을 높이고자 합니다. 또한, 생물정보학 및 DNA chip 기술을 활용하여 인산 대사와 관련된 유전자 네트워크를 해석하고, 유전자 간 상호작용 및 조절 메커니즘을 밝히는 연구도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 농업 생산성 증대와 더불어, 화학비료 사용량 감소 및 환경오염 저감에도 기여할 수 있습니다. 실제로 본 연구실에서 개발한 고효율 인산 흡수 형질전환 벼는 특허로도 등록되어 있으며, 다양한 국제 학술지 및 특허를 통해 그 성과가 입증되고 있습니다.
식물 이차대사산물 및 기능성 유전자 연구
본 연구실은 식물의 이차대사산물 생합성에 관여하는 유전자와 그 기능에 대한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이차대사산물은 식물의 생존, 방어, 환경 적응 및 인간 건강에 중요한 역할을 하며, 대표적으로 페놀화합물, 안토시아닌, 플라보노이드, 피토케미컬 등이 있습니다. 연구실에서는 벼, 들깨, 유색미, Cistanche deserticola 등 다양한 식물을 대상으로 이차대사산물의 생합성 경로를 밝히고, 관련 유전자의 기능을 분석하고 있습니다.
특히, 이차대사산물의 대량생산을 위한 유전자 조작 및 형질전환 기술을 적용하여 기능성 식품, 의약소재, 화장품 소재 개발에 응용하고 있습니다. 예를 들어, 유색미의 안토시아닌 및 페놀화합물 함량 증대, Cistanche deserticola 추출물의 미백 및 항노화 효과, 거미 실크 단백질을 벼에 도입하여 당대사 개선 효과를 검증하는 등 다양한 융합 연구를 수행하고 있습니다.
이러한 연구는 식물의 기능성 증진뿐만 아니라, 바이오산업 및 건강기능식품, 의약품, 화장품 등 다양한 산업 분야로의 기술 이전 및 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 실제로 본 연구실의 연구 결과는 국내외 특허 및 논문으로 발표되고 있으며, 산학협력 및 정부과제와 연계하여 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
유전자 탐색 및 형질전환 작물 개발
본 연구실은 식물의 생리현상 조절에 관여하는 유전자 탐색과 이들 유전자를 활용한 형질전환 작물 개발에 중점을 두고 있습니다. 식물의 생장, 개화, 결실, 스트레스 저항성 등 다양한 생리적 특성을 조절하는 유전자를 발굴하기 위해, Ds 삽입돌연변이체, Ac/Ds 유전자 트랩 시스템, RAPD, SSR 등 분자유전학적 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다.
이러한 유전자 탐색을 통해 식물의 생육 및 수량 증대, 내병성, 내환경성, 영양성분 강화 등 다양한 형질을 개선한 작물을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 벼의 잎 발달, 키, 내병성, 인산 및 철 흡수 효율, 아미노산 함량 증대 등 다양한 형질전환 벼를 개발하였으며, 이들 형질전환체는 실제 농업 현장 및 산업체와의 협력 연구를 통해 실용화 가능성을 검증받고 있습니다.
또한, 유전자조작 기술을 이용한 기능성 작물 개발뿐만 아니라, 유전자 발현 조절 메커니즘, 유전자 네트워크 해석, 생리생화학적 기능 규명 등 기초연구도 병행하여, 차세대 농업 및 바이오산업 발전에 기여하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 특허, 논문, 산학협력 프로젝트 등으로 이어지고 있으며, 미래 식량안보 및 지속가능한 농업 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다.
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Gene flow of the blue mussel(Mytilus edulis) species complex in korea detected by mitocondrial CO III gene sequences.
Kim, I.K., Yoon, M.H., Min, B.Y., Kim, D.H.
Korean J. Genetics, 2000
2
Flow cytometric analysis and chromosome sorting of barley(Hordeum vulgare L.).
Le, J.H., Arunmugnathan, K., Jeong, S.J., Kim, K.Y., Chung, W.B., Bae, K.S., Kim, D.H., Chung, D.S., Kwon, O.C.
Mol. and Cells, 2000
3
Variation of Mineral Compositions in the Regional, Varietal, and Seasonal Mulberry Leaves.
Kim, I.S., Lee, H.S., Kim, J.W., Yang, B.K., Ahn, M.Y., Kim, D.H.
Int. J. Indust. Entomol., 2001
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미량요소복합비료의 엽면살포가 상추의 생육에 미치는 효과
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미량요소복합비료(블루마스터 M)의 엽면살포가 상추의 생육에 미치는 효과
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[3차년도]당대사 개선용 형질전환 벼 이벤트 육성