생화학분자생물학회

식물생체리듬연구센터 

(Plant Biological Rhythm Research Center, PBRRC) 

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○​ 저자명:  김외연 교수​ ○ 저자소속:  경상국립대학교 응용생명과학부​ ○​ 연락처:  055-772-2583 (센터 행정실, 055-772-2583)​ ○​ E-mail:  kim1312@gnu.ac.kr​ ○​ Webpage:  http://pbrrc.gnu.ac.kr​

Ⅰ​. 설립배경

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○ 경상국립대학교 ‘식물생체리듬연구센터(PBRRC)’는 지난 2022년 6월 생체리듬과 환경간 상호작용 연구를 통한 식물 시스템 최적화 기술 개발을 목표로 설립되었으며, 2029년까지 7년간 과학기술정보통신부/한국연구재단의 지원을 받는다. 본 센터는 생체리듬을 이용한 식물 시스템 최적화 기술을 통해 식물의 발달 조절에서 환경 적응성까지 복합적인 유용 식물 유전 형질을 개발할 수 있으며, 또한 생체시계 재설계를 통해 기능성 물질의 대량생산 기술을 개발함으로써 식물자원 기반 산업의 발전을 견인할 수 있는 과학적 솔루션을 제시하고자 한다. 

○ 식물은 고착생활을 하는 개체적 특성상 다양한 환경과의 상호작용을 통해 생장하며, 외부 환경 인지→생체시계 재설계→생리·생장 반응 최적화로 이어지는 생체시계 시스템은 식물이 각기 다른 환경에 적응해 살아가는 고유의 세포내외 생리적, 생화학적, 표현형적 반응을 총괄하는 최상위 조절 기전이다.

○ 이에 본 센터는 식물 생체리듬 조절 기전에 있어 분자→세포→개체→환경으로 연결되는 각 분야 전문 연구진의 다학제 연구협력체를 구성해 생체리듬 기반 식물생명공학 기술의 발전을 도모하고자 하며, 이는 기초과학적 개념 이상의 산업적/경제적 확장성을 담고 있어 바이오분야 국가 과학기술 발전 및 국가 경쟁력 제고에 선도적 역할을 수행할 수 있으리라 기대한다.

사진 1. 식물생체리듬연구센터 2023년도 정기 심포지움 

Ⅱ​. ​연구목표

1. 연구목표​

○ 식물생체리듬연구센터는 식물의 생체시계 조절 및 진화를 바탕으로 식물의 육상화와 환경 적응성간의 연관성을 분자, 세포 및 개체 수준에서 규명하며, 총 2개의 연구그룹으로 각 5명의 공동연구원이 참여해, 제1그룹은 식물 생체시계 진화 및 조절 기작 연구를, 제2그룹은 식물 생체시계와 환경 인자간 상호작용 연구를 수행한다. 

그림 1. 식물생체리듬연구센터의 총괄 연구목표

​2. 연구내용​

○ 제1연구그룹(식물 생체시계 진화 및 조절 기작 연구) 연구진은 광합성 진핵생물의 진화를 유도하는 핵심 생체시계 인자를 탐색하고, 생체시계 인자의 구조-기능 변화와 유전적 연관성을 규명하며, 광합성 진핵생물종간 특이 생체시계의 유전 형질을 교차 분석함으로써 생체시계인자의 진화론적 해석 및 식물 발달 기전을 규명한다. 

○ 제1그룹 공동연구원 : 김외연(센터장 및 그룹 책임자/경상국립대), 김정일(전남대), 윤환수(성균관대), 김동영(영남대), 임안숙(경상국립대)

그림 2. 식물생체리듬연구센터 제1연구그룹 연구내용

○ 제2연구그룹(식물 생체시계와 환경 인자간 상호작용 연구) 연구진은 식물의 환경 스트레스 조절 핵심 생체시계 인자를 발굴하고 환경 변화와 생체시계간 상호작용을 규명한다. 더 나아가 환경 스트레스 조절 단백질과 생체시계 단백질간 구조적 상호작용을 밝음으로써 생체시계 조절에 의한 식물의 환경 적응성 강화 기전을 규명하고자 한다. 

○ 제2그룹 공동연구원 : 서미정(그룹 책임자/서강대), 김상희(경상국립대), 이상열(경상국립대), 김영진(포항공대), 차준영(경상국립대)

그림 3. 식물생체리듬연구센터 제2연구그룹 연구내용

Ⅲ​. 기대효과 및 전망

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○ 생체시계의 진화론적 해석을 통한 기초과학적 식물 진화설 확립 : 생체시계가 급격한 지구환경 변화에 적응하기 위한 일련의 진화적 결과로 추정되며, 본 센터는 생체시계 기반 비교유전체 연구를 통해 식물의 육상화를 유도한 진화설을 확립함으로써 기초과학적 우수 성과를 도출한다.

○ 원천기술 및 특허 확보 : 생체주기 조절에 따른 일주기 기능의 최적화 연구를 통해 식물자원 기반의 혁신적 원천기술을 확보하고, 바이오의약품과 같은 고부가가치 물질생산 및 품종개발을 통해 국내외 원천특허를 출원한다.

○ 식물 생체리듬 조절 기술을 활용한 식물 생명공학 발전에의 기여 : 생명유지에 필수적이고 환경변화를 예측할 수 있는 생체시계 시스템을 활용해 식물 생명공학 기술에 새로운 기초과학적 솔루션을 제시하며, 심각한 기후변화에 대응할 수 있는 식물 시스템을 개발함으로써 식물 생명공학의 비약적인 발전을 견인한다.