Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Odziv rastlinskih korenin in mikoriznih gliv na talno hipoksijo

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
4.03.01  Biotehnika  Rastlinska produkcija in predelava  Kmetijske rastline 

Koda Veda Področje
B310  Biomedicinske vede  Fiziologija žilnih rastlin 

Koda Veda Področje
4.01  Kmetijske vede in veterina  Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo 
Ključne besede
arbuskularna mikoriza, glive, endofiti, mikroorganizmi, hipoksija, mofete, naravni izviri CO2, dihanje, biodiverziteta tal, tla, mineralna hranila, sestava zdužbe
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (17)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  29875  Marko Bajc  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Tehnični sodelavec  2013 - 2016  280 
2.  24375  dr. Elena Bužan  Biologija  Raziskovalec  2014 - 2016  367 
3.  27641  dr. Tjaša Danevčič  Biotehnologija  Raziskovalec  2013 - 2016  185 
4.  24416  dr. Klemen Eler  Biologija  Raziskovalec  2013 - 2016  307 
5.  29164  dr. Mitja Ferlan  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2013 - 2016  223 
6.  21242  dr. Tine Grebenc  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2013 - 2016  490 
7.  34338  dr. Anela Kaurin  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2016  49 
8.  07127  dr. Hojka Kraigher  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2013 - 2016  1.333 
9.  21581  dr. Irena Maček  Biologija  Vodja  2013 - 2016  136 
10.  24580  dr. Hans-Josef Schroers  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2013 - 2016  197 
11.  26481  dr. Snežna Sodin Šemrl  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2013  320 
12.  13005  dr. David Stopar  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2013 - 2016  470 
13.  31877  dr. Nataša Šibanc  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2013 - 2016  87 
14.  32771  dr. Ines Štraus  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2013 - 2016  52 
15.  24777  Barbara Štupar    Tehnični sodelavec  2013 - 2016  29 
16.  14011  dr. Dominik Vodnik  Biologija  Raziskovalec  2013 - 2016  415 
17.  28401  dr. Peter Železnik  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2013 - 2016  188 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0401  Kmetijski inštitut Slovenije  Ljubljana  5055431  20.074 
2.  0404  Gozdarski inštitut Slovenije  Ljubljana  5051673000  12.044 
3.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  66.829 
4.  2790  Univerza na Primorskem, Fakulteta za matematiko, naravoslovje in informacijske tehnologije  Koper  1810014009  17.747 
Povzetek
Biodiverziteta talnih mikroorganizmov je v veliki meri nepoznana, vendar na njej temeljijo ključne ekosistemske storitve tal kot so razgradnja organske snovi, biogeokemično kroženje esencialnih mikrohranil in mineralov ter ohranjanje strukture tal. V predmetnem projektu predlagamo študijo diverzitete, ekologije in funkcije talnih gliv v tleh z ekstremnim, lokaliziranim abiotskim stresom, hipoksijo (pomanjkanje O2). Naravni izviri CO2 ali mofete so naravni ekosistem, kjer prihaja do takih razmer. Tu se pojavljajo dolgotrajne spremembe v koncentraciji talnih plinov (visoka koncentracija CO2  in hipoksija) zaradi izhajanja geološkega CO2. Talna hipoksija je sicer pogost pojav, prisoten tudi v tleh, nasičenih z vodo in poplavljenih tleh.     Arbuskularne mikorizne (AM) glive so endosimbionti v rastlinskih koreninah in splošno razširjena funkcionalna skupina talnih mikroorganizmov. Znano je, da imajo pomembno vlogo pri preskrbi rastlin z mineralnimi hranili in vodo in vplivajo na njihovo rezistenco ob napadu patogenov. Še vedno ni jasno, kateri dejavniki okolja strukturirajo združbe AM gliv v naravi. Naše predhodnje študije so pokazale, da se v hipoksičnih tleh sestava AM združbe drastično spremeni. Z uporabo metagenetskih pristopov (GS FLX Titanium, 454 Life Sciences Roche) bomo tako ugotavljali, če so glive, ki so na območjih mofet prisotne v hipoksičnih tleh dejansko novi, genetsko adaptirani ekstremofilni taksoni ali predstavljajo le skupino sicer redkih taksonov, prisotnih v okoljskih kontrolnih populacijah. Poleg raziskav arbuskularne mikorize bomo v okviru predmetnega projekta identificirali in izolirali tudi potencialne nove vrste gliv iz drugih, ne-mikoriznih skupin, s poudarkom na temnih septiranih endofitih (DSE).   Funkcionalni vidik odziva korenin in talnih gliv na hipoksijo bomo raziskali z meritvami biomase korenin in gliv, identificirali  pa bomo tudi pomen glivne poti privzema mineralnih hranil za rastline, izpostavljene hipoksije. V ta namen bomo raziskovali energijski metabolizem (tok ogljika skozi centralne presnovne poti) pri koreninah in glivah, merili pa bomo tudi privzem fosfatov v koreninah. Raziskave bomo izvedli z meritvami aktivnosti nekaterih ključnih encimov, ki sodelujejo pri glikolizi in dihanju ter meritvemi koncentracije adenozin trifosfata (ATP) v koreninah in glivnih tkivih. Slednje bomo merili z biokemijskimi pristopi,  za meritve aktivnosti transporterjev fosfata v mikoriznih in nemikoriznih koreninah bomo uporabili molekulske metode.
Pomen za razvoj znanosti
Arbuskularne mikorizne (AM) glive so prisotne v skoraj vseh terestričnih ekosistemih. Z večino kopenskih rastlin živijo v simbiozi (več kot 90% rastlinskih vrst je mikoriznih). So starodavne, odnos med AM glivami in rastlinami je star več kot 400 milijonov let in se je razvil ob prehodu rastlin na kopno. Boljše poznavanje teh povsod navzočih organizmov ter njihove ekološke vloge v različnih ekosistemih lahko tako predstavlja pomemben prispevek k razumevanju biološkega ravnovesja in ekosistemskih storitev, ter obenem k ohranjanju biodiverzitete v kopenskih ekosistemih. Po našem vedenju, razen naše originalne študije (Maček in sod., AEM, 2011), do sedaj ni bilo objavljenih poročil o diverziteti, funkciji ali ekologiji AM ali drugih gliv z območja mofet. Na splošno je zelo malo podatkov o AM glivah v ekstremnih ali hipoksičnih okoljih. Naša raziskava zato prispeva pomembne nove podatke o biodiverziteti talnih mikroorganizmov in njihovi funkcionalni vlogi na območju mofet, z možnostjo razširitve in uporabe rezultatov tudi za druge ekosisteme s podobnim talnimi razmerami (npr. hipoksična tla in tla, onesnažena s težkimi kovinami). Ni še poznano, kateri dejavniki okolja vplivajo in povzročajo veliko stopnjo biodiverzitete v združbah AM gliv v naravnih okoljih. Ekstremni habitati bi zato lahko služili kot testni sistemi za ugotavljanje dolgoročnega vpliva abiotskih selekcijskih pritiskov na ekologijo in evolucijo naravnih združb mkrobov (Maček in sod., 2016, Advances in Ecological Research, Vol. 55). Na tovrstnih območjih obstaja tudi velika verjetnost odkrivanja novih ekstremofilnih taksonov, torej doslej še neznanih organizmov. V projektu smo uporabili najnovejše metodološke pristope v metagenetiki (Illumina HiSeq) v kombinaciji z bolj konvencionalnimi metodami (npr. ocena stopnje kolonizacije korenin z AM glivami), s katerimi smo povezali različna področja, od ekologije, fiziologije, taksonomije, metagenetike in bioinformatike. Projekt in iz njega izhajajoči rezultati so pomembni za razvoj prioritetnih področij raziskovanja v EU, kot so raziskave in ohranjanje biodiverzitete, trajnostni razvoj in klimatske spremembe (kroženje ogljika). V tem pogledu bodo naši rezultati prispevali pomembne nove informacije za znanstveno sredino.
Pomen za razvoj Slovenije
Talne glive so ena glavnih component biodiverzitete tal. Rezultati projekta nam bodo omogočili prenos metodologije za monitoring in raziskave biodiverzitete v Sloveniji. Arbuskularna mikoriza bi morala predstavljati pomemben abiotski dejavnik, upoštevan v varstvenih shemah za varovana območja in območja s posebno ekološko vrednostjo in trajnostnim kmetijstvom. Znanje o ekologiji arbuskularnih mikoriznih (AM) gliv in možnosti njihove aplikacije bomo lahko uporabili v razvoju trajnostnega kmetijstva in v okoljevarstvu (uporaba inokuluma AM gliv kot biološkega gnojila in za biokontrolo) (npr. Maček in sod., 2016, Ecological Engineering). Da bi lahko dosegli proizvodnjo zadostne količine kvalitetnega glivnega inokuluma, si moramo zastaviti vprašanje: “Kateri dejavniki imajo glavni vpliv na strukturo AM gliv v naravi?”, in nanj tudi odgovoriti. Mofete predstavljajo zelo dober sistem za testiranje tega vprašanja (Maček in sod., 2016, Advances in Ecological Research, Vol. 55). Ekstremna okolja predstavljajo vir organizmov, ki se uporabljajo v biotehnologiji (Maček in sod., 2016, Advances in Ecological Research). Mofete predstavljajo velik potencial za izolacijo na hipoksijo tolerantnih vrst, ki jih lahko uporabimo za aplikacije v industriji, lahko pa so tudi identificirani kot človeški patogeni. Mofete so pomembne tudi za širše, saj predstavljajo modelni sistem, ki nam omogoča ocenjevanje dolgoročnih vplivov sistemov za zbiranje in shranjevanje CO2 (sistemi CCS) na naravne ekosisteme. CCS prestavlja omilitveni ukrep za zamanjševanje podnebnih sprememb, znotraj EU in mednarodno. Naši rezultati so pomembni za raziskovalce in zakonodajalce, ki delujejo na teh področjih (Maček in sod., 2016, Advances in Ecological research, Vol. 55). Rezultat projekta je tudi patentna prijava sistema za zaplinjevanje tal. Tekom projekta smo vzpostavili intenzivno mednarodno sodelovanje z britansko Univerzo v Essexu ter švicarskim inštitutom Agroscope. V sklopu slednjega smo pridobili tudi dodatna sredstva v obliki mednarodnega projekta SCOPES, financiranega s strani Swiss National Science Fundation (SNSF).
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2013, 2014, 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2013, 2014, 2015, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno