BioWave  Vol. 20 No. 12
KAIST 화학생태학 및 분자생리학 실험실 김상규 교수
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실험실 소개 
We bring molecular biology, analytical chemistry, and genome-editing tools into ecology to understand the ecological function of genes in plants.

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연구분야 
1. Plant-Pollinator Interactions
꽃은 화분매개 곤충을 다양한 방식으로 유인한다. 하루 중 특정 시간에만 꽃을 열거나 수정 여부에 따라 꽃의 각도를 바꾸어서 곤충의 접근을 조절한다. 꽃향기는 멀리 있는 곤충을 유인하고 특정 곤충의 접근을 막기도 한다. 꿀샘(nectary)에서 생산되는 꿀은 당(sugar)을 비롯한 여러 이차대사물질과 단백질을 포함하고 있는데 화분매개 곤충을 유인함과 동시에 미생물로 인한 꿀의 오염을 막는 역할을 할 것이라 예상된다. 이런 형질은 유전형이 다양한 자손을 남기고 싶어 하는 꽃과 꿀이나 화분을 영양분으로 살아가는 화분매개 곤충 사이에 일어난 오랜 진화의 결과물이다. 본 연구는 화분매개 곤충을 유인하는 꽃의 다양한 전략을 분자 수준에서 이해하는 것을 목표로 한다.

2. Plant-Herbivore Interactions
식물은 곤충의 공격으로부터 자신을 보호하기 위해 다양한 물질을 생산한다. 식물이 합성하는 대표적인 이차대사물질은 글루코시놀레이트(glucosinolate), 알칼로이드(alkaloid), 페닐프로판오이드(phenylpropanoid), 플라보노이드(flavonoid), 터펜(terpene), 그리고 지방산으로부터 만들어지는 물질 등이 있다. 하지만 많은 곤충은 식물이 만들어 내는 독성 물질을 해독하거나, 오히려 그 물질을 인식하여 자신의 먹이 식물을 찾는 능력을 획득했다. 본 연구는 국내에서 발견되는 식물-곤충 상호작용에 관련된 화학물질을 찾고 그것의 생태적 기능을 이해하는 것을 목표로 한다.

3. Plant Genome Editing
크리스퍼 유전자 교정 도구의 개발로 비모델 생물의 유전자 기능을 좀 더 깊은 수준에서 연구할 수 있게 되었다. 보고된 다양한 유전자교정 도구를 활용하여 특정 식물의 유전자를 연구자가 원하는 형태로 변형시키기 위한 도구를 개발하는 것을 목표로 한다. 특정 기능을 가지고 있는 유전자를 찾기 위해서 대량의 스크리닝을 할 수 있는 시스템도 동시에 구축하려고 한다.
연구성과 
Selected Publications (2016년 이후 연구성과)

  • Youngsung Joo, Meredith C Schuman, Jay K Goldberg, Antje Wissgott, Sang-Gyu Kim*, and Ian T Baldwin* (2018)
    Herbivory elicits changes in green leaf volatile production via jasmonate signaling and the circadian clock.
    Plant, Cell & Environment, (*Co-corresponding author)


  • Youngsung Joo, Meredith Schuman, Jay Goldberg, Sang-Gyu Kim, Felipe Yon, Christoph Bruetting, and Ian Baldwin* (2018)
    Herbivore-induced volatile blends with both “fast” and “slow” components provide robust indirect defense in nature.
    Functional Ecology, 32(1):136-149


  • Gisuk Lee, Youngsung Joo, Sang-Gyu Kim, and Ian Baldwin* (2017)
    What happens in the pith stays in the pith: tissue-localized defense responses facilitate chemical niche differentiation between two spatially separated herbivores.
    Plant Journal, 92(3): 414-425


  • Youngsung Joo, Variluska Fragoso, Felipe Yon, Ian T. Baldwin*, and Sang-Gyu Kim* (2017)
    The circadian clock component, LHY, tells a plant when to respond photosynthetically to light in nature.
    Journal of Integrative Plant Biology, 59(8):572-587 (*Co-corresponding author)


  • Variluska Fragoso, Youngjoo Oh, Sang-Gyu Kim, Klaus Gase, and Ian Thomas Baldwin (2017)
    Functional specialization of Nicotiana attenuata phytochromes in leaf development and flowering time.
    Journal of Integrative Plant Biology, 59(3):205-224


  • Hyeran Kim, Sang-Tae Kim, Jahee Ryu, Beum-Chang Kang, Jin-Soo Kim*, and Sang-Gyu Kim* (2017)
    CRISPR/Cpf1-mediated DNA-free plant genome editing.
    Nature Communications, 8:14406 (*Co-corresponding author)


  • Felipe Yon, Danny Kessler, Youngsung Joo, Lucas Cortes Llorca, Sang-Gyu Kim*, and Ian T. Baldwin* (2017)
    Fitness consequences of altering floral circadian oscillations for Nicotiana attenuata.
    Journal of Integrative Plant Biology, 59(3):180-189 (*Co-corresponding author)


  • Hyo-Jun Lee*, Jun-Ho Ha*, Sang-Gyu Kim*, Han-Kyu Choi, Zee Hwan Kim, Yun-Jeong Han, Jeong-Il Kim, Young-Joo Oh, Variluska Fragoso, Kwangsoo Shin, Taeghwan Hyeon, Hong-Gu Choi, Kyung-Hwan Oh, Ian T. Baldwin†, and Chung- Mo Park (2016)
    Stem-piped light activates phytochrome B to trigger light responses in Arabidopsis thaliana roots.
    Science Signaling, 9(452):ra106 (*Co-first author)


  • Chang Sook Ahn, Hui Kyung Cho, Du-Hwa Lee, Hee-Jung Sim, Sang-Gyu Kim, and Hyun-Sook Pai (2016)
    Functional characterization of the ribosome biogenesis factors PES, BOP1, and WDR12 (PeBoW), and mechanisms of defective cell growth and proliferation.
    Journal of Experimental Botany, 67(17):5217-5232


  • Geun Cheol Song, Hee-Jung Sim, Sang-Gyu Kim, and Choong-Min Ryu (2016)
    Root-mediated signal transmission of systemic acquired resistance against above-ground and below-ground pathogens.
    Annals of Botany, 118(4):821-831


  • Gisuk Lee, Youngsung Joo, Celia Diezel, Eun Ju Lee, Ian T. Baldwin*, and Sang-Gyu Kim* (2016)
    Trichobaris weevils distinguish amongst toxic host plants by sensing volatiles that do not affect larval performance.
    Molecular Ecology,25(14):3509-3519. (*Co-corresponding author)


  • Hyeran Kim, Sang-Tae Kim, Jahee Ryu, Min Kyung Choi, Jiyeon Kweon, Beum-Chang Kang, Hyo-min Ahn, Suji Bae, Jin-Soo Kim*, and Sang-Gyu Kim* (2016)
    A simple, flexible and high-throughput cloning system for plant genome editing via Cas9 and a single-guide RNA.
    Journal of Integrative Plant Biology,58:705-712 (*Co-corresponding author)


  • Felipe Yon, Youngsung Joo, Lucas Cortes Llorca, Eva Rothe, Ian T. Baldwin, and Sang-Gyu Kim* (2016)
    Silencing Nicotiana attenuata LHY and ZTL alters circadian rhythms in flowers.
    New Phytologist, 209:1058-1066. (*Corresponding author)


  • Yanchong Yu, Zhenhua Liu, Long Wang, Sang-Gyu Kim, Pil Joon Seo, Meng Qiao, Nan Wang, Shuo Li, XiaoFeng Cao, Chung-Mo Park, and Fengning Xiang (2016)
    WRKY71 accelerates flowering via the direct activation of FLOWERING LOCUS T and LEAFY in Arabidopsis thaliana.
    The Plant Journal, 85:96-106


  • Jasmin Herden, Stefan Meldau, Sang-Gyu Kim, Grit Kunert, Youngsung Joo, Ian Thomas Baldwin, and Meredith Schuman (2016)
    Shifting Nicotiana attenuata’s diurnal rhythm does not alter its resistance to the specialist herbivore Manduca sexta.
    Journal of Integrative Plant Biology, 58(7):656-668
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    멤버사진
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      지도교수: 김상규

     Research Fellow : 주용성, 이지숙
     Ph.D student : 강문영, 송준용, 오영빈, 최유리
     Technician : 이보라
     Administration : 최자현
    Contact : 042-350-2645 (Office) /
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    등록 2018.11.20
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