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박순주
박순주(Soon Ju Park) 저자 이메일 보기
Cold Spring Harbor Laboratory
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Optimization of crop productivity in tomato using induced mutations in the florigen pathway
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

잡종강세현상이라고 알려진 Heterosis 또는 Hybrid vigor는 식물분야에서 식량자원의 육종에 사용되고 있으며, 20세기 그린혁명의 한 페이지를 장식했습니다. Heterosis는 세가지 유전학적 모델로 설명이 가능합니다. Dominanace, Overdominance, Pseudo-overdominance 모델 등이 그 모델들 입니다[1]. 본 논문은 토마토에서 Yield Overdominance 보여준 sft mutant heterozygote (sft/+; single flower truss)[2] 의 개화시기 표현형에 착안하여, florigen complex 변이에 따른 floral signal의 dosage에 따라 다양한 범위의 개화시기를 선별하였고, 최고수확량의 변이조합 (Hybrid)을 찾아낸 것을 보고하였습니다. 한편, 옥수수의 잡종강세 (Hybrid vigor)는 George H. Shull과 Edward M. East에 의해 처음 보고된 이래로 (1908년) 점진적으로 성장했습니다. 즉, 계속적인 inbred lines의 개발을 통하여 더욱 많은 수확량을 보장하는 Hybrid들이 선별되어 왔습니다. 따라서 우량 표현형질의 유전적, 분자생물학적 연구를 바탕으로 하여 돌연변이체들의 개발과 libred lines의 개발은 Hybrid들을 이용한 점진적인 수확량 증진에 중요한 방법이 될 것이라 생각합니다.

본 연구자는 분자생물학 기술의 비약적인 발전이 일반육종에서의 표현형적 선별 및 분석기술을 더욱 중요하게 부곽시킬 것이라 생각합니다. 대표적 분자생물학 기술인 유전체 분석기술은 앞으로 식물생물학 연구에 보편적인 기술이 될 것이라 생각되기 때문입니다. 실제로 지금 많은 연구자들이 bioinformatics를 통해 많은 분자메카니즘과 반등경로들을 도출해 내고 있습니다. 따라서 이 정보들을 실제로 작물에 얼마나 성공적으로 적용시키느냐가 중요한 시대가 다가오고 있는 것입니다. 작물에서 우리가 구하고자 하는 표현형질은 쓰임새에 따라 다양하며, 그 표현형질의 이해는 지식과 경험을 필요로 하기때문에 그 중요성이 크다고 생각합니다. 또한, 앞에서 설명한 hybrid 연구에서 우량 표현형질의 이해는 어떤 표현형질을 일으키는 signals, molecules의 dosage effect를 선별 및 분석하는 기준이 됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL)은 생물학 분야의 연구 및 전문인 교육 (teachers education) 연구소로써, 연중 다수의 research course와 meeting들을 주관합니다. Cell biology, Genomics, Neuroscience, Quantitative bioloy, Plant genetics 등등의 분야에서 세계최고의 연구진들이 (포스닥 중심) 연구를 진행하고 있습니다. 특히 Plant science 분야는 옥수수의 잡종강세를 발견한 George H. Shull, 옥수수에서 transposon을 생각해 낸 Barbara McClintock 등의 석학들이 거쳐간 역사와 전통이 있는 분야입니다. 아래 사진은 Plant group이 있는 Delbruck building입니다.

2010년부터 한국인 연구자들을 중심으로 KCSHL모임을 시작하여 친목 및 연구정보 교환, 그리고 meeting 에 참석하시는 교수님들과 간담회 등 다양한 활동을 하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

생명현상도 물리이론처럼 작용과 반작용이 있다고 생각합니다. 즉, 식물체에서 어떤 유전변이가 생기면 이에 대한 작용과 반작용이 융합되어 새로운 밸런스를 찾게 됩니다. 본 연구자는 Heterosis의 표현형질은 그 새로운 밸런스들의 우월적 적합점이라고 생각하여, 우성형질의 작용을 늘리고 반작용을 줄이는 방법을 molecular 레벨에서 적용하였습니다. 이 표현형적 기준은 인간에게 유용한 형질의 관점에서 보기 때문에 자연선택과는 다릅니다. 따라서 자연발생적 유전형질 이상의 효과를 선별할 수 있었다는 점이 개인적으로 큰 보람입니다.

그리고 본 연구자는 basic molecular biology 연구로부터 농업적인 수확량 적용까지 이르는 연구를 수행하였으며, 기술적으로 다른 작물에도 적용할수 있다 점에 큰 의미를 두고 있습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

Plant science로 진학하시려면 먼저 식물을 좋아 해야한다고 생각합니다. 아이러니 하게도 많은 식물체를 죽이게 되겠지만, 식물을 좋아해야만 보다 가까이 보고 생각할 수 있습니다. 식물의 관점에서 표현형을 보면 그 원리를 쉽게 이해할 수 있습니다.

그리고 후배님들에게 이 분야에 열정이 있다면 "용기를 가지고 도전하라!" 라고 말해주고 싶습니다. 본 연구자는 유학 첫 2년동안 영어때문에, 느린 실험진행 때문에 마음고생을 많이했으나, 2년을 계기로 상황은 아주 좋아졌습니다. 그 바탕에는 성실한 자세와 하고자 하는 의지가 있어서 가능했다고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

벼, 고추, 감자, 토마토 등에서 작물수확량과 관련된 우량 표현형질을 선별하여, 그 관련 메카니즘을 밝히고 그 우량 표현형질의 최고점을 선별해 내고 싶습니다. 기술적으로는 Genome wide association study, TAP tagging method, CRISPR/cas9 system 등을 이용하여 실험을 진행 할 것이며, 최종적으로 산업화와 농업에 적용이 바로 연결되는 신품종 개발에 연구 방향을 잡고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

그 동안 동고동락해온 부인 '이영경 박사' 그리고 우리 딸 '민영'이에게 사랑하고 항상 고맙다고 전하고 싶습니다. 아들을 그리고 사위를 적극 지원하시고 응원해 주시는 부모님!, 장인장모님! 감사합니다. 그리고 이 연구프로젝트에 물심양면으로 많은 도움을 준 Prof. Lippman, Prof. Eshed, Prof. Dani, Prof. Ware에게 감사드립니다. Lippman's lab 친구들 그리고 포장에서 토마토 수확을 도와준 수 많은 분들께 감사드립니다. 이 모든 분들이 있었기에 좋은 결과가 있었다고 생각합니다. 마지막으로 부족한 저를 좋은 연구소로 소개해주신 경상대 한창덕 교수님께 감사와 존경의 말씀을 올립니다.
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1. Lippman ZB, Zamir D (2007) Heterosis: revisiting the magic. Trends Genet 23: 60-66.
2. Krieger U, Lippman ZB, Zamir D (2010) The flowering gene SINGLE FLOWER TRUSS drives heterosis for yield in tomato. Nat Genet 42: 459-463.
 등록일 2014-11-11
Category: Genetics, Plant Science
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