최홍규 연구실
분자유전공학과
최홍규
최홍규 연구실은 응용생명과학 분야에서 분자유전학, 유전체학, 생물정보학을 융합하여 콩을 비롯한 두과작물의 유전적 다양성, 진화, 그리고 형질 개선에 관한 선도적 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 대규모 유전체 시퀀싱과 첨단 분자표지 개발, 그리고 다양한 유전형질과 연관된 유전자 탐색을 통해 작물의 유전적 특성을 체계적으로 규명하고 있습니다. 특히, 콩의 품종별 유전체 변이와 계통 구조 분석, 그리고 국내외 콩 육종 및 품종 개발에 필요한 기초 자료 구축에 주력하고 있습니다.
연구실은 환경스트레스(가뭄, 염분, 저온 등) 및 병저항성(예: 콩 모자이크 바이러스, 뿌리썩음병 등) 유전자 탐색과 기능 분석에도 집중하고 있습니다. RNA-Seq, 전사체 분석, 유전자 편집 등 최신 분자생물학 기법을 활용하여, 식물이 다양한 환경적 도전과 병원체 공격에 어떻게 대응하는지 그 분자기작을 심층적으로 연구하고 있습니다. 이를 통해 내병성 및 내재해성 품종 개발에 필요한 분자표지와 유전자원을 확보하고, 실제 농업 현장에서 발생하는 문제 해결에 기여하고 있습니다.
또한, 연구실은 생물정보학 플랫폼 및 디지털육종 시스템 개발에도 앞장서고 있습니다. 콩 가계도 및 표현형 정보 연동 데이터베이스(SoyPedi), 이종간 유전자 마커 디자인 플랫폼(CSGM Designer) 등 다양한 연구자 친화적 웹 인터페이스와 분석 도구를 자체 개발하여, 국내외 연구자 및 육종가들에게 제공하고 있습니다. 이러한 플랫폼은 유전체 데이터, 표현형 정보, 계통도, 분자표지 등 다양한 데이터를 통합적으로 관리하고, 신속한 검색 및 시각화 기능을 지원합니다.
연구실의 연구성과는 전통적인 육종 방식의 한계를 극복하고, 데이터 기반의 정밀한 품종 개발과 신속한 신품종 출시에 기여하고 있습니다. 나아가, 연구실에서 개발한 플랫폼과 시스템은 국내외 다양한 작물 연구 및 산업 현장에서도 널리 활용되고 있으며, 디지털농업 및 스마트팜 분야의 혁신을 이끌고 있습니다. 이러한 연구는 지속가능한 농업과 식량안보, 그리고 미래 농업기술 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다.
최홍규 연구실은 앞으로도 유전체 기반의 정밀육종과 디지털육종 시대를 선도하는 연구실로 자리매김하며, 국내외 농업 및 생명과학 분야의 발전에 지속적으로 기여할 것입니다.
분자유전학을 활용한 콩 및 두과작물의 유전체 연구
최홍규 연구실은 분자유전학적 접근을 통해 콩을 비롯한 다양한 두과작물의 유전체 구조와 기능을 심층적으로 연구하고 있습니다. 본 연구실은 대규모 유전체 시퀀싱, 유전자 마커 개발, 그리고 유전자 기능 분석을 통해 작물의 유전적 다양성과 진화 과정을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 콩의 품종별 유전체 변이와 계통 구조를 밝히는 연구를 통해 국내외 콩 육종 및 품종 개발에 필요한 기초 자료를 제공하고 있습니다.
이러한 연구는 고효율 분자표지(marker) 개발과 유전자 지도 작성, 그리고 다양한 유전형질(예: 내병성, 내재해성, 영양성분 등)과 연관된 유전자 탐색에 활용됩니다. 연구실은 GWAS(Genome-Wide Association Study), QTL(Quantitative Trait Loci) 분석, 그리고 비교유전체학(comparative genomics) 등 첨단 유전체 분석 기법을 적극적으로 도입하여, 콩 및 두과작물의 유용 형질을 신속하게 규명하고 있습니다. 또한, 다양한 오믹스(omics) 데이터와 생물정보학 플랫폼을 연계하여 유전체 정보의 통합적 해석과 시각화도 수행하고 있습니다.
이러한 연구성과는 콩을 비롯한 두과작물의 품종 개량과 기능성 강화, 그리고 기후변화 대응형 신품종 개발에 크게 기여하고 있습니다. 궁극적으로는 유전체 기반의 정밀육종(precision breeding)과 디지털육종(digital breeding) 시대를 선도하는 연구실로 자리매김하고 있습니다.
환경스트레스 및 병저항성 유전자 탐색과 기능 분석
본 연구실은 콩과 두과작물의 환경스트레스(가뭄, 염분, 저온 등) 및 병저항성 유전자 탐색과 기능 분석에 주력하고 있습니다. 식물은 다양한 환경적 도전과 병원체 공격에 노출되어 있으며, 이에 대응하는 유전자 네트워크와 분자기작을 규명하는 것이 연구의 핵심입니다. 연구실은 RNA-Seq, 전사체 분석, 유전자 편집(CRISPR/Cas9) 등 최신 분자생물학 기법을 활용하여 스트레스 반응 및 저항성 관련 유전자의 발현 조절과 기능을 정밀하게 분석하고 있습니다.
특히, 콩 모자이크 바이러스(SMV) 저항성, 염분 스트레스 내성, 병원균 감염에 대한 방어기작 등 다양한 형질에 대한 유전자 변이와 발현 패턴을 규명하고, 이를 기반으로 내병성 및 내재해성 품종 개발에 필요한 분자표지와 유전자원을 확보하고 있습니다. 또한, 야생종 및 다양한 유전자원에서 유래한 내성 유전자를 도입하거나, 유전자 편집을 통해 기능성 강화 콩을 개발하는 연구도 활발히 진행 중입니다.
이러한 연구는 실제 농업 현장에서 발생하는 환경 변화와 병해충 문제에 효과적으로 대응할 수 있는 신품종 개발로 이어지며, 지속가능한 농업과 식량안보에 중요한 역할을 하고 있습니다. 더불어, 다중 오믹스 데이터와 생물정보학적 분석을 결합하여, 복합 스트레스에 대한 식물의 적응 메커니즘을 체계적으로 해석하고 있습니다.
생물정보학 플랫폼 및 디지털육종 시스템 개발
최홍규 연구실은 대규모 유전체 및 오믹스 데이터를 효과적으로 분석하고 활용할 수 있는 생물정보학 플랫폼과 디지털육종 시스템 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 연구실은 콩 가계도 및 표현형 정보 연동 데이터베이스(SoyPedi), 이종간 유전자 마커 디자인 플랫폼(CSGM Designer) 등 다양한 연구자 친화적 웹 인터페이스와 분석 도구를 자체 개발하여, 국내외 연구자 및 육종가들에게 제공하고 있습니다.
이러한 플랫폼은 유전체 데이터, 표현형 정보, 계통도, 분자표지 등 다양한 데이터를 통합적으로 관리하고, 신속한 검색 및 시각화 기능을 지원합니다. 이를 통해 연구자들은 원하는 형질이나 유전자 정보를 손쉽게 탐색하고, 효율적인 육종 설계와 의사결정을 할 수 있습니다. 또한, 다중 오믹스 데이터의 통합 분석 및 시각화, GWAS 기반 유전자 탐색, 교배 설계 지원 등 디지털육종 시대에 필수적인 기능을 지속적으로 고도화하고 있습니다.
이러한 연구성과는 전통적인 육종 방식의 한계를 극복하고, 데이터 기반의 정밀한 품종 개발과 신속한 신품종 출시에 기여하고 있습니다. 나아가, 연구실에서 개발한 플랫폼과 시스템은 국내외 다양한 작물 연구 및 산업 현장에서도 널리 활용되고 있으며, 디지털농업 및 스마트팜 분야의 혁신을 이끌고 있습니다.
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Development of a web-based high-throughput marker design program: CAPS (cleaved amplifed polymorphic sequence) Maker
박주석, 최요람, 김진현, 이채영, 정민균, 정영일, 강양제, 정영수, 최홍규
Plant Methods, 2024
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Overexpression of R2R3-MYB IbMYB1a induces anthocyanin pigmentation in soybean cotyledon
염완우, 김혜정, 이진환, 정유, 정호원, 허재복, 김자영, 정영수, 최홍규
PLANT CELL REPORTS, 2024
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Uncovering transcriptional reprogramming during callus development in soybean: insights and implications
최홍규, 박주석, 최요람, 정민균, 정영일, 한지현
Frontiers in Plant Science, 2023
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[2차년도]디지털육종 기반 콩 형질개선을 위한 분자표지 활용 플랫폼 개발
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[1차년도]디지털육종 기반 콩 형질개선을 위한 분자표지 활용 플랫폼 개발
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[3차년도]작물육종 디자인을 위한 데이터베이스 연동 다중 오믹스 정보 분석 및 시각화 플랫폼 구축
