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.

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.

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.