1900년대 초 이래 하나의 식물 체세포로부터 인공적인 배아를 배양시켜 낼 수 있다는 개념이 발달하면서 식물세포가 갖는 탁월한 ‘전형성능’이 알려지지 시작하였다. 실제로 여러 종류의 식물 유래 체세포 배양을 통하여 시험관 내에서 줄기와 뿌리 모두를 갖춘 온전한 식물체를 배양해 낼 수 있게 되었으니, 고등 식물이라 할지라도 동물과는 달리 하나의 체세포가 성체의 모든 조직과 기관으로 재분화하고 발달할 수 있는 잠재력을 갖는다는 ‘전형성능’의 개념이 떠오르게 된 것이다.

이러한 개념에 기반을 둔 연구는 특히 1950년대에 이르러 Folke Skoog와 Carlos Miller에 의해 큰 진전을 이루게 되었다. 두 선구적 연구자들은 식물세포의 전형성능 및 기관 재분화능을 식물의 두 호르몬인 옥신과 사이토키닌 간 비율조정을 통하여 달리 조절할 수 있음을 밝히고, 이를 통하여 실제 줄기와 뿌리를 개별적으로 재분화시켜 낼 수 있게 된 것이다. 이러한 연구결과는 이후 식물 조직배양의 기초가 되었으며, 다양한 식물의 영양증식 나아가 식물세포로의 유전자 도입에 이은 재분화를 통한 형질전환체 제작을 가능하게 하는 플랫폼이 되었다. 이렇게 구축된 식물 재분화 플랫폼은 이후 식물 분자유전학의 발전에 지대한 기여를 했을 뿐만 아니라, 식물생명공학의 발전을 견인하는 역할도 하게 되었다. 하지만 식물세포에 고유하거나 탁월한 전형성능의 실체 자체에 대해서는 현재에 이르기까지 깊은 이해가 얻어지지 못하고 있는 상황이 이어지고 있다.

우리 연구팀은 식물세포 전형성능의 실체에 접근하기 위한 연구를 진행하던 중, 세포 전형성능이 세포의 분열활성과 연계되어 있다는 예상치 못한 결론에 도달하게 되었다. 분열활성이 낮은 세포에 전형성능이 효과적으로 확보되지 못할 뿐만 아니라, 분열활성이 매우 높은 세포에도 전형성능이 확보되지 않음을 알 수 있었다. 보다 정교한 연구들을 통하여 전형성능이 효과적으로 확보되어 높은 수준의 재분화능이 부여되기 위해서는 세포분열 활성이 너무 느리지도, 빠르지도 않은 적정한 범위 내에 있어야만 함을 알게 된 것이다(그림). 

이러한 결과는 기존 연구를 통하여 도출된 개념이 아니기에, 세포분열 활성과 세포 전형성능 간 연결고리를 새롭게 찾아가야만 하는 과제를 던져준다. 우리 연구팀은 그 연결고리를 찾기 위한 다양한 접근을 시도하고자 하며, 이런 연결고리를 매개로 한 전형성능 형성 과정을 미분화 세포의 집합체인 캘러스 수준에서 시공간화 하고자 한다. 나아가 세포분열 활성에 의한 전형성능 조절 모델의 진화적 보존 정도에 기초하여 그 보편성을 검증한 후, 이를 다양한 식물의 재분화능을 제고하기 위한 연구 및 식물생명공학이 현재 직면한 여러 한계를 극복하기 위한 연구에 활용하고자 한다.