고추의 genome 분석 및 진화 연구
고추는 독특한 매운맛을 함유한 유일한 식물 종으로 전 세계적으로 많이 소비되고 있는 원예 작물 중 하나입니다. 본 연구실에서는 고추의 유전적 특성을 이해하고 우수한 기능성 품종 육성을 위하여 고추 표준 유전체 분석을 완료하였습니다.
또한 이를 토대로 고추의 34,903개 유전자를 동정하였고, 유전자들의 발현 양상 분석, 매운맛 합성 및 열매의 성숙 등과 같은 고추의 주요 특성이 가지는 기작을 밝혀내는 연구를 진행하였습니다. 더 나아가 밝혀낸 고추의 유전체 정보를 같은 가지과 식물인 토마토, 감자와 비교하여 진화적인 관점에서의 종 분화를 규명하는 한편, 고추 유전체의 확장에 대하여 설명하였습니다.
본 연구실은 위의 과정들을 통해 최종적으로는 고추 육종 및 유용형질 탐색을 위한 기능유전체 연구를 위한 기술적 기반을 마련하였습니다. 고추의 표준 유전체 염기서열은 고추 뿐만 아니라 고추와 같은 가지과 식물 내의 토마토, 감자, 담배 및 가지 등과 같은 주요 근연종 작물들의 유전체 정보와 연계하여 다양한 연구에 활용될 수 있을 것으로 전망됩니다.

식물-병원균 상호작용에 의한 비기주 저항성 기작 연구
실제 자연에서 식물은 외부의 다양한 병원균에 항상 노출되어 있지만 이들 중 일부만이 식물체를 감염 시킬 수 있습니다. 이런 현상은 식물이 가지는 비기주 저항성에 의한 결과이며, 비기주 저항성이란 하나의 식물 종이 한 종의 병원균에 대하여 보이는 절대적이고 강력한 저항성 반응으로 이는 식물과 병원균 사이의 상호작용을 통하여 매개됩니다.
따라서 진화적으로 거리가 있는 식물과 병원균 사이에서 매개되는 비기주 저항성의 작용기작을 이해하고 이를 식물에 적용하는 것은 병 저항성이 오랜 기간 지속되지 못하고 병원균의 빠른 변이에 의해 쉽게 저항성이 깨지는 기존 저항성 품종 육종에 대한 대응책이 될 수 있을 것으로 생각되고 있습니다.
본 연구실에서는 감자에 치명적인 질병을 매개하는 감자역병균(Phytophthora infestans)과 감자역병균에 대해 비기주 식물인 고추를 모델로 비기주 저항성의 기작을 이해하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 고추는 감자역병균에 대해 담배, 토마토, 감자 등 상업적 가치가 뛰어난 가지과 작물들 중 거의 유일하게 저항성을 보이기 때문에, 고추와 다른 세 종의 식물이 가지는 병원균 수용체 단백질인 NLR(NOD-like receptor)의 비교유전체 연구를 통하여 고추 특이적인 수용체를 찾아가는 연구를 수행해 나가고 있으며, 최근에는 후보 유전자들을 동정하여 해당 유전자들을 이용하여 종간-형질전환 식물체를 만들어 저항성 테스트를 하는 등의 기능유전체학적인 접근 또한 수행하고 있습니다.

병 저항성 관련 기능성 유전체학
식물에서 유도되는 저항성 작용기작의 이해를 위하여 본 실험실에서는 앞서 밝혀진 유전체 분석 결과를 토대로 식물과 병원균 간 상호작용과 관련된 유전자들을 분리 및 동정하고, 아울러 이러한 인자들의 생화학적인 역할을 규명하기 위해 분자 생물학, 생물 정보학, 단백질체학 등 다양한 층위에서 연구를 수행하고 있습니다.
고추의 저항성 유전자와 감자역병균의 병원성 인자를 분리하여 기능을 분석하고 또한 고추 유전체 정보를 활용하여 유용한 형질을 가지는 유전자를 분리하여 기능을 밝혀내는 연구를 수행하고 있습니다.