이병하

식물 환경 스트레스 적응 유전체 연구 및 작물 개량

본 연구실은 기후 변화에 대응하기 위한 식물의 극한 환경 적응 메커니즘 연구에 주력하고 있습니다. 특히 남극 산솔이끼(Polytrichastrum alpinum)와 같은 극지 식물의 독특한 생존 전략을 유전체 수준에서 분석하여, 저온, 고온, 염(salt), 삼투압 등 다양한 환경 스트레스에 대한 저항성 유전자를 발굴하고 그 기능을 규명합니다. 주요 연구 분야로는 극지 식물 유래의 스트레스 저항성 유전자를 애기장대(Arabidopsis) 및 십자화과 작물(유채 등)에 도입하여 내성을 증진하는 형질전환 식물체 개발이 있습니다. 예를 들어, 극지 이끼 유래 Plastocyanin 유전자를 과발현시켜 염 스트레스 내성을 향상시키거나, 특정 유전자의 변이를 통해 고온 및 저온 스트레스 내성을 높이는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 식량 안보를 위한 작물 생산성 증대와 지속 가능한 농업 발전에 기여하며, 유전자 분석, 생화학적 특성 분석, 식물 생리 반응 측정 등 다양한 분자생물학적 기법을 활용하여 심층적인 이해를 도모하고 있습니다. 또한, 환경 스트레스 저항성 유채 개발과 같은 실제 농업 현장에 적용 가능한 실용적인 솔루션을 제시하고 있습니다.

RNA 매개 식물 생명 현상 및 유전자 조절 연구

이병하 교수 연구팀은 식물 내 RNA 매개 생명 현상의 복잡한 네트워크와 유전자 조절 메커니즘을 규명하는 데 집중하고 있습니다. Small RNA, 마이크로RNA(miRNA) 생합성, pre-mRNA 스플라이싱, RNA 대사 네트워크 등 다양한 RNA 관련 과정들이 식물 발달과 환경 스트레스 반응에 어떻게 관여하는지 연구합니다. 특히 U4/U6.U5 tri-snRNP 복합체와 같은 스플라이소솜 구성 요소들이 스트레스 대응에서 수행하는 역할, 그리고 STABILIZED1 (STA1) 유전자가 pre-mRNA 스플라이싱 및 mRNA 안정성에 미치는 영향에 대한 심도 깊은 분석을 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 식물이 외부 환경 변화에 반응하여 유전자의 발현을 정교하게 조절하는 방식을 이해하는 데 필수적입니다. 본 연구는 RNA 관련 유전자 조절 이상이 식물의 생장, 발달, 그리고 다양한 환경 스트레스(저온, 고온, 염 등)에 대한 저항성에 어떤 영향을 미치는지 밝히고, 이를 통해 새로운 작물 개량 타겟을 제시하는 것을 목표로 합니다. 최신 분자생물학 기술과 유전학적 접근을 통해 RNA 매개 경로의 핵심 조절 인자들을 발굴하고, 이를 응용하여 식물의 생산성과 스트레스 내성을 동시에 향상시키는 전략을 모색합니다.

첨단 유전자 편집 기술(CRISPR) 기반 식물 기능 개선

본 연구실은 CRISPR/Cas 유전자 가위 기술을 포함한 첨단 유전자 편집 기술을 활용하여 식물의 주요 특성을 개선하고 새로운 기능을 부여하는 연구를 수행하고 있습니다. 국내에서 CRISPR/Cas 시스템을 식물에 적용한 선두 그룹 중 하나로, 스트레스 저항성 식물 개발 및 유전자 기능 분석에 이 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. 예를 들어, 특정 유전자(CBF 유전자 등)의 기능을 정교하게 편집하여 식물의 저온 및 고온 스트레스 내성을 향상시키거나, SAGL1 유전자와 같은 식물 표면 왁스 생합성 조절 유전자를 제어하여 식물체의 습도 반응성을 조절하는 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 극지 유전자원의 기능 진화 분석을 통해 식물 유전체의 잠재력을 탐색하고, 이를 유전자 편집 기술과 연계하여 작물 개량에 활용하는 방안을 모색하고 있습니다. Dunaliella와 같은 미세조류의 형질전환 벡터 개발 연구도 수행하여 다양한 식물 시스템에 유전자 편집 기술을 적용하기 위한 기반을 다지고 있습니다. 이러한 연구는 정밀한 유전자 조작을 통해 식물의 환경 적응력을 높이고, 농업 생산성을 혁신적으로 향상시키는 데 기여하며, 관련 특허를 확보하여 기술 상용화 가능성을 열고 있습니다.