1. 원예작물의 PAMP-triggered immunity(PTI) 분석

배추(Chinese cabbage)는 재배 역사가 긴 작물이며 경제적 가치가 높은 채소 작물이다. 특별히 한국에서는 김치의 주재료로 소비량이 높다. 또한 다이어트 식품으로도 각광받고 있다. 우리 실험실에서는 비교유전체학을 이용하여 배추의 패턴 인식 수용체 (pattern recognition receptors, PRRs)를 연구하고 있다. 이미 발견되어 보고된 PRR들의 정보를 이용하여 상동성을 가진 PRR들을 배추에서 클로닝을 한 후에 모델작물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 prr돌연변이체에서 기능할 수 있는지를 시험하고 있다. 또한, 플라젤린, 키틴 등의 병원균 유래 분자들을 배추에 처리하여 나타나는 생리학적 반응에 대해 연구하고 있다.

2. 병원균 이펙터 단백질이 식물생리에 미치는 영향

이펙터 단백질은 기주식물 세포내로 분비되는 단백질로 병원균의 병원성에 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 이펙터 단백질은 저항성 식물세포에서는 인식되어 강력한 저항성 반응인 세포사멸을 유도한다. 그러므로 이펙터 단백질은 식물 면역 시스템을 연구하는데 중요한 요소이다. 우리 실험실은 세균성 토양전염 병원균인 Ralstonia solanacearum이 가지고 있는 많은 이펙터 단백질에서 특히 핵위치신호(nuclear localization signal, NLS)을 가지는 이펙터들을 선별하여 식물세포내의 기능을 규명하고자 한다. 모델식물인 담배와 애기장대를 이용하여 이펙터 단백질들을 발현시켜 식물에 면역체계와 뿌리 발달에 미치는 영향을 분자학적, 생화학적 측면으로 연구를 진행하고 있다.

3. 원예작물의 새로운 병저항성 유전자 탐색

시들음병(bacterial wilt disease)은 세균성 토양병해(Ralstonia solanacearum)로 다양한 숙주범위(약 200종)를 가지고 있으며 지구온난화에 의한 기온상승으로 병 발생 범위가 확대되고 있다. 특히 경제적으로 중요한 작물인 가지과 작물(고추, 감자)이 기주범위에 속해있어 큰 문제가 되고 있다. 우리 연구실은 이펙터 단백질을 활용하여 새로운 병저항성 유전자를 동정을 목표로 하고 있다. 이를 위해 국내에서 분리된 세균성 시들음병원균주들로부터 비교유전체학을 통해 선별된 이펙터 핵심 비병원성 이펙터 단백질(Avirulent effector, Avr effector)들을 가지고 고추와 감자에서 이펙터에 의한 병저항성 반응(hypersensitive response, HR)을 확인해보고 있다. 최종적으로 이펙터를 활용하여 고추와 감자에서 시들음병 저항성 검정을 통해 저항성 유전자를 탐색하고 저항성 계통을 육종하는데 목표를 두고 있다.