연구단 소개

노화와 일생 전략의 시스템 차원의 이해

• - 분자유전학적 방법론과 시스템적 접근방법을 통해 생체 네트워크의 시간적·공간적 다이나믹스 관점에서의 중요 조절 모듈의 규명 및 역할 검증
• - 생애 주기를 조절하는 분자/세포 수준에서의 조절 메커니즘 규명
• - 내·외부의 신호와 생애주기와의 연관관계 규명
• - 생명체 생애주기 결정과 노화의 진화론적 의미 규명
• - 식물 생애주기 및 노화 조절에 의한 생산성 증대 방법론 제시

주요 연구 활동

식물은 광합성을 통해 인류를 포함한 지구상 거의 모든 생물체의 기본 생존에 필요한 식량, 산소, bio-mass, bio-material을 제공하는 중요한 생태적 지위를 가지고 있으며, 또한 식물 특이적인 생명 현상들을 가지고 있습니다. 식물의 노화 및 이에 따른 죽음은 가을철 벼와 같은 일년생 식물의 죽음에서 보는 바와 같이 자연에서 일어나는 가장 인상적인 생명현상의 하나입니다. 이와 같은 일년생 식물의 노화와 죽음은 주어진 생태 조건에서 언제 태어나 어떻게 성장하고 언제 노화를 시작하여 성장시기에 광합성으로 만들어둔 영양분을 이용해 가장 많은 자손을 만드는가 하는 진화적으로 매우 중요한 생애 주기전략입니다. 그러나 식물의 노화에 대한 분자 메커니즘에 대한 이해는 아직 매우 미미합니다.

본 연구단의 최종 목표는 식물의 노화 과정을 생애주기와 연계된 분자, 세포, 세포간, 기관 및 개체 수준에서의 다차원적 통찰을 제공하는 것입니다. 이를 위해 computational and big data biology, phenome, 분자 영상, 화학 유전학, 시스템 유전학 등의 시스템적 접근 방법을 통해 생체 네트워크의 시간적 공간적 다이나믹스의 관점, 복잡계 생물학의 관점에서 노화와 노화를 가져오는 생애주기 결정 과정에 대한 분자적 메커니즘 및 이에 대한 진화적 의미를 밝히고자 합니다.

연구 대상 식물은 식물학 연구의 모델 식물인 애기 장대를 비롯하여 노화 및 수명 결정에서 다른 특성을 지닌 일년생 식물인 벼와 콩을 포함합니다.

식물의 노화 및 이에 따른 죽음의 과정은 시간적으로 나타나는 현상이기도 하지만 또한 다양한 외부 환경 및 내부 생체 신호의 복잡한 통합적 과정의 결과입니다. 따라서 본 연구단의 주요 생물학적인 질문들은 식물이 어떻게 일정 시간을 인식하여 노화와 수명을 결정하는가? 환경은 식물의 노화와 수명에 어떤 영향을 미치는가? 노화와 수명 결정에는 어떤 생체 회로가 활용되며, 그 특성은 무엇인가? 이러한 죽음의 회로는 어떻게 진화하였는가? 등을 포함합니다.

이와 같은 연구를 진행하기 위해 본 연구단에서는 식물의 형태와 생리적, 분자적 분석을 자동화시킨 시스템, 일체형 식물 시스템 분석 장치, 고해상도 및 라이브 이미징 현미경, 3차원 분석 현미경 등 차세대 연구 기법을 도입, 운영하고 있습니다.

이러한 연구를 통해 노화 및 발달 단계에 대한 해석에 중요한 기반 지식을 제공하고 궁극적으로 식물 생명현상의 세계적인 혁신 패러다임 제공에 기여를 하고자 하며, 산업 경제적 측면에서 바이오 매스, 바이오 에너지 및 식량 증산을 위한 새로운 도구와 방법론을 제시하고자 합니다.