MPP LAB
응용생물공학과
이선우
MPP LAB(응용생명과학과)은 식물과 미생물의 상호작용, 특히 식물 뿌리 주변의 마이크로바이옴이 식물 건강과 병 저항성에 미치는 영향을 심층적으로 연구하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 식물-마이크로바이옴 상호작용의 분자적 기전 해석, 메타유전체 및 유전체 분석, 그리고 핵심 미생물군의 발굴을 통해 식물의 생장 촉진과 내병성 증진을 위한 새로운 전략을 제시하고 있습니다.
특히, 토마토와 풋마름병균(Ralstonia solanacearum), 뿌리 마이크로바이옴을 모델로 하여, 식물과 미생물의 연합체(holobiont)로서의 기능적 이해를 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 첨단 오믹스 기술과 실험적 접근을 결합하여, 식물 뿌리 미생물 군집의 구조와 기능, 그리고 미생물 간 상호작용이 식물의 생리적 반응 및 병 저항성에 미치는 영향을 체계적으로 분석합니다.
또한, 미생물 인공군집(Synthetic Community, SynCom) 설계 및 응용 연구를 통해, 식물에 유익한 미생물 조합을 개발하고, 실제 농업 현장에서 적용 가능한 맞춤형 미생물제 및 친환경 병해 관리 기술을 개발하고 있습니다. 미생물-미생물, 미생물-파지 상호작용 연구를 통해 군집 수준에서의 미생물 기능을 해부하고, 이를 식물 건강 증진 및 병 저항성 강화에 적극적으로 활용하고 있습니다.
이외에도, 다양한 식물병원균과의 상호작용, 미생물 기반 생물방제제 개발, 환경 스트레스 저항성 증진 등 농업생태계의 지속가능성과 생산성 향상을 위한 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다. 다수의 국내외 논문, 특허, 산학협력 프로젝트, 국제학술대회 발표 등을 통해 연구 성과를 인정받고 있으며, 미래 농업의 패러다임 전환을 이끌어가는 핵심 연구실로 자리매김하고 있습니다.
MPP LAB은 식물-미생물 상호작용의 기초 및 응용 연구를 통해, 친환경적이고 지속가능한 농업 발전에 기여하고자 하며, 차세대 농업 바이오 기술의 혁신을 선도하고 있습니다.
식물-마이크로바이옴 상호작용 및 식물 건강 증진
우리 연구실은 식물과 그 주변에 서식하는 다양한 미생물 군집, 즉 마이크로바이옴 간의 상호작용을 심층적으로 연구하고 있습니다. 식물의 뿌리 주변에는 인간의 장내 미생물과 유사하게 식물의 생장, 발달, 면역을 조절하는 핵심 미생물들이 존재합니다. 본 연구실은 이러한 뿌리 마이크로바이옴이 식물의 생장과 면역에 미치는 영향을 규명하고, 식물 기능을 조절하는 핵심 미생물군을 발굴하는 데 주력하고 있습니다.
특히, 토마토와 풋마름병균(Ralstonia solanacearum), 그리고 뿌리 마이크로바이옴을 모델 시스템으로 활용하여, 식물과 미생물의 연합체(holobiont)로서의 기능적 이해를 목표로 하고 있습니다. 메타유전체 분석, 식물 유전체 발현 연관 분석 등 첨단 오믹스 기술을 활용하여, 식물-미생물 상호작용의 분자적 기전을 밝히고 있습니다. 이를 통해 식물의 내병성, 생장 촉진, 환경 스트레스 저항성 등 다양한 식물 건강 증진 효과를 과학적으로 규명하고 있습니다.
이러한 연구는 농업생태계 내에서 건강한 식물 생산을 위한 새로운 전략을 제시할 뿐만 아니라, 친환경 농업 및 지속가능한 농업 발전에 기여할 수 있는 기반 기술을 마련하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 궁극적으로는 식물과 미생물의 상호작용을 조절함으로써, 병해 저항성 강화, 생산성 증대, 환경 적응력 향상 등 실질적인 농업적 응용을 실현하고자 합니다.
미생물 인공군집(Synthetic Community) 설계 및 응용
본 연구실은 식물 주변 미생물 군집의 구조와 기능을 해부하고, 이를 기반으로 식물 건강 증진 및 병 저항성 강화를 위한 미생물 인공군집(Synthetic Community, SynCom) 설계에 집중하고 있습니다. 식물 뿌리 및 토양에서 식물 생장과 면역에 핵심적인 역할을 하는 미생물들을 동정·분리한 후, 이들을 조합하여 다양한 인공군집을 구성하고 식물에 적용함으로써, 미생물 군집의 조성이 식물 기능에 미치는 영향을 체계적으로 분석합니다.
인공군집 연구는 단일 미생물의 효과를 넘어서, 미생물 간 상호작용(협력, 길항, 공존, 의존 등)이 식물의 생리적 반응과 병 저항성에 어떻게 기여하는지 밝히는 데 중점을 둡니다. 이를 위해 미생물-미생물, 미생물-파지(박테리오파지) 상호작용까지 포함한 복합적인 군집 수준의 연구를 수행하고 있습니다. 실제로 토마토 뿌리 미생물 인공군집을 이용한 실험에서는, 특정 미생물 조합이 풋마름병 저항성 및 생장 촉진에 효과적임을 확인하였습니다.
이러한 연구는 농업 현장에서 적용 가능한 맞춤형 미생물제 개발, 친환경 병해 관리, 작물 생산성 향상 등 실질적인 응용 가능성을 지니고 있습니다. 더 나아가, 식물과 미생물 군집의 공진화(co-evolution) 및 홀로바이옴 개념을 실현함으로써, 미래 농업의 패러다임 전환에 기여하고자 합니다.
미생물 상호작용 및 식물병 방제 기술 개발
우리 연구실은 식물 뿌리 및 토양 내 미생물 군집에서 일어나는 다양한 미생물-미생물 상호작용의 메커니즘을 규명하고, 이를 식물병 방제 및 식물 건강 증진에 응용하는 연구를 수행하고 있습니다. 미생물 간의 협력, 길항, 공존, 의존 등 복합적인 상호작용을 분석함으로써, 군집 수준에서의 미생물 기능과 식물에 미치는 영향을 밝히고 있습니다.
특히, 배양이 어려운 미생물, 유익 미생물, 상호의존 미생물, 박테리오파지 등 다양한 미생물 자원을 분리·동정하여, 이들의 상호작용이 식물 뿌리 미생물 군집의 구조와 기능에 미치는 영향을 연구합니다. 이를 통해 식물병원균의 억제, 식물 면역 활성화, 생장 촉진 등 실질적인 효과를 확인하고 있습니다. 예를 들어, 토마토 뿌리 미생물 군집 내에서 특정 미생물과 박테리오파지의 상호작용이 풋마름병 저항성에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다.
이러한 연구 결과는 친환경 미생물제 개발, 박테리오파지 기반 식물병 방제, 미생물 군집 조절을 통한 작물 건강 관리 등 다양한 농업적 응용으로 이어지고 있습니다. 또한, 미생물 군집의 기능적 해석을 통해 지속가능한 농업 생태계 구축에 기여하고, 미래형 농업 기술의 발전을 선도하고자 합니다.
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Nature Biotechnology 논문게재 2018년
Nature Biotechnology, 2018
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Data mining and in silico analysis of Ethiopian traditional medicine: Unveiling the therapeutic potential of Rumex abyssinicus Jacq.
Lemessa Etana Bultum, Gwangmin Kim, Seon-Woo Lee, Doheon Lee
Cell Biochemistry and Biophysics (Cell Biochem. Biophys. ), 2024
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Rhizobacterial syntrophy between a helper and a beneficiary promotes tomato plant health.
Sang-Moo Lee*, Roniya Thapa Magar*, Min Kyeong Jung*, Hyun Gi Kong, Ju Yeon Song, Joo Hwan Kwon, Minseo Choi, Hyoung Ju Lee, Seung Yeup Lee, Raees Khan, Jihyun F Kim, Seon-Woo Lee*
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