현재 세계 인구가 68억에서 2050년에 91억으로 증가할 것으로 예상되나 농업생산성 증가율은 이를 따라가지 못하며 더욱이 기후 변화는 농업생산성에 매우 큰 불확실성을 부여한다. 고갈되는 석유자원 및 석유에너지 자원의 사용에 의한 대기 중 이산화탄소 증가에 기인한 지구 온난화에 따른, 건조를 포함한 기후 변화 등으로 최근 들어 탄소 중립적 바이오연료 작물의 개발에 대한 필요성이 더욱 높아지고 있다. 높은 수율을 가진 작물을 생산하기 위한 노력, 고가의 비용 투입에 의존하지 않는 적은 양의 물과 비료를 사용하는 새로운 작물과 건조, 열, 침수, 해충 등에 저항성을 가진 작물의 개발을 통한 제 2차 녹색 혁명이 요구되는 현 시점에서 많은 과학자들은 식물의 뿌리를 이러한 노력의 대상의 중심으로 보기 시작 했다. 뿌리 능력의 개선을 통하여 불모지를 농업생산성이 있는 땅으로 변환 시킬 수 있다. 뿌리의 시스템 구조가 환경에 맞게 발달될 수 있다면 더욱 효율적일 것이다. 새로운 2차 녹색 혁명에 기여할 수 있는 뿌리 재설계를 위해서는 뿌리와 지상부 간의 교신 및 해당 교신이 가지는 뿌리발달의 영향력에 대한 정교한 분석, 뿌리 분열조직의 기능 및 branching의 단순 모델로 뿌리 생물학의 모든 측면에서의 통합화와 뿌리의 환경요인의 영향력을 구현한 모델의 구축 등 다양한 뿌리 생물학에 대한 정확한 이해가 필요하다.

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본 연구는 이러한 맥락에서 식물의 영양과 물의 흡수 및 토양 부착에 기능하여 식물의 생존과 환경스트레스 저항에 중요한 뿌리의 발달과정을 조절하는 전사인자들에 의한 유전자 조절 네트워크를 구축하고 뿌리에서 흡수되는 영양소와 건조 및 저온 등 비생물 재해 스트레스 요인들에 의한 조절 네트워크의 주요 작동원리를 규명하고자 한다. 결정적인 중요한 유전자들을 게놈상의 방법과 통섭적 접근 방식으로 비교적 쉽게 확인하여 작물에 빠르게 시험할 수 있는 애기장대를 본 연구의 주 식물대상으로 한다. 본 연구를 통하여 식물발달의 기본 원리와 환경과의 상호작용을 이해 할 수 있으며 종국적으로 신재생 에너지 작물 및 경제성 농작물에 적용하여 바이오 연료 생산을 위한 바이오매스 증진과 농작물 수율 증진과 척박한 환경에서의 작물 생산이 가능한 유전자 조절 네트워크와 환경변화에 따른 네트워크 작동 원리를 도출 할 수 있을 것이다. 본 연구결과들은 종국적으로 핵심 분자 알고리즘의 재설계에 의한 합성 네트워크의 구축과 네트워크 조절의 기반 지식으로 활용될 수 있을 것이다.

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​관다발 조직을 가지고 있는 모든 식물은 뿌리를 가지고 있다. 식물의 뿌리는 식물이 토양에 고정되도록 하고, 무로가 무기질과 같은 영양소를 흡수하며 광 동화물질도 저장하는 기능을 가지고 있어 식물의 성장과 발달 및 생존에 매우 중요하다. 식물의 뿌리는 크게 주근(PR, primary root)과 측근(LR, lateral root) 으로 이루어져 있으며, 벼나 옥수수 같은 단자엽 식물은 주근 및 측근 외에 종자근(seminal root), 관근(crown root) 등 다양한 뿌리 형태를 가지고 있다.