Temat statutowy 1.20 – Ocena strukturalnej różnorodności mikroorganizmów w glebie i w ryzosferze zbóż

Temat statutowy 1.20

1. Tytuł tematu: Ocena strukturalnej różnorodności mikroorganizmów w glebie i w ryzosferze zbóż
2. Kierownik tematu: dr hab. Anna Gałązka, prof. IUNG-PIB
   
3. Podprogram: 2 : „Opracowanie oraz doskonalenie efektywnych i bezpiecznych dla środowiska systemów i technologii produkcji podstawowych ziemiopłodów”
4. Okres realizacji: 2017-2019
5. Słowa kluczowe: metagenomika, różnorodność strukturalna mikroorganizmów, PCR-DGGE, profil metaboliczny gleby (Biolog EcoPlates), sekwencjonowanie nowej generacji (NGS)
   
6. Formy realizacji tematu:

 

• Eksperyment mikropoletkowy
• Badania laboratoryjne

 

Cel badań:

Celem badań jest określenie zróżnicowania strukturalnego mikroorganizmów glebowych w różnych typach gleb oraz określenie rozmieszczenia populacji mikroorganizmów w profilu gleby, ryzosfery i strefy wewnątrzrdzeniowej (endoryzosferze). Ponadto na podstawie uzyskanych rezultatów badań określona zostanie baza metagenomów skrajnie różnych środowisk glebowych, w tym określenie podziału na strefy: gleby-ryzosfery-endoryzosfery.

 

Charakterystyka oczekiwanych wyników badań z uwzględnieniem przyszłych odbiorców:

Wyniki badań, przeprowadzonych w ramach niniejszego projektu przyczynią się do poszerzenia wiedzy na temat struktury i zróżnicowania mikroorganizmów glebowych w skrajnie różnych typach gleb (z uwzględnieniem całego genomu glebowego łącznie z tzw. Mikroorganizmami niehodowlanymi). Stworzona baza metagenomów zgromadzi dane, które będą udostępniane dla innych zespołów badawczych, i które będą służyć też dla analiz porównawczych dla nowych projektów.

 

 

Zespół badawczy:

• dr hab. Anna Gałązka, prof. IUNG-PIB, , kierownik tematu badawczego, główny; zadania badawcze: ocena różnorodności funkcjonalnej zbiorowisk mikroorganizmów glebowych (microbial functional diversity) przy użyciu systemu Biolog (EcoPlate). Organizacja i realizację badań, gromadzenie i interpretacja wyników, sporządzenie sprawozdań rocznych i końcowego.

• prof. dr hab. Stefan Martyniuk, główny wykonawca; zadania badawcze: Opieka merytoryczna oraz pomoc w interpretacji uzyskanych wyników i przygotowaniu sprawozdań rocznych i końcowego;
• prof. dr hab. Grażyna Podolska, Zakład Roślin Zbożowych, wykonawca; zadanie: nadzór nad prowadzeniem doświadczenia poletkowego;
• dr Grażyna Korbecka-Glinka, Zakład Hodowli i Biotechnologii Roślin, główny wykonawca; zadanie: Sekwencjonowanie regionów zmiennych mikroorganizmów umożliwiające oznaczenie składu populacji (analiza jakościowa i ilościowa składu gatunkowego);
• dr Marcin Przybyś, Zakład Hodowli i Biotechnologii Roślin, główny wykonawca; zadanie: sekwencjonowanie regionów zmiennych mikroorganizmów umożliwiające oznaczenie składu populacji (analiza jakościowa i ilościowa składu gatunkowego);
• dr inż. Barbara Abramczyk, Zakład Mikrobiologii Rolniczej, wykonawca; zadanie: ocena różnorodności funkcjonalnej zbiorowisk mikroorganizmów glebowych (microbial functional diversity) przy użyciu systemu Biolog (EcoPlate);
• mgr Jarosław Grządziel, Zakład Mikrobiologii Rolniczej, główny wykonawca; zadanie: izolacja genomowego DNA z gleby i ryzosfery, elektroforeza w gradiencie czynnika denaturującego PCR-DGGE – określenie różnorodności zbiorowisk mikroorganizmów glebowych;
• mgr Małgorzata Łyszcz, Zakład Mikrobiologii Rolniczej, wykonawca; zadanie: pomoc w analizach genetycznych i mikrobiologicznych gleb;
• mgr Karolina Gawryjołek, Zakład Mikrobiologii Rolniczej, wykonawca; zadanie: analiza aktywności biologicznej gleb.

 

 

Dotychczas opublikowane prace z tematu badawczego:

1. Grządziel J., Gałązka A. 2017. Microplot long-term experiment reveals strong soil type influence on bacteria composition and its functional diversity. Applied Soil Ecology, DOI10.1016/j.apsoil.2017.10.033. IF= 2.786;    35 pkt. MNiSW _{(wg zał. z dnia 09.12.2016)}
2. Grządziel J., Furtak K., Gałązka A., 2019. Community-Level Physiological Profiles of Microorganisms from Different Types of Soil That Are Characteristic to Poland—A Long-Term Microplot Experiment. Sustainability, 11, 56, https://doi.org/10.3390/su11010056. IF =2,075    20 pkt. MNiSW _{(wg zał. z dnia 09.12.2016)}
3. Grządziel J., Gałązka A., 2019. Fungal Biodiversity of the Most Common Types of Polish Soil in a Long-Term Microplot Experiment. Frontiers in Microbiology, https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00006. IF =4,019    35 pkt. MNiSW _{(wg zał. z dnia 09.12.2016)}

 

   Rozdział w monografii w języku angielskim: 

1. Gałazka A., Furtak K. Functional microbial diversity in context to agriculture. Microbial Diversity in the Genomic Era 1st Edition. Editors: Surajit Das Hirak Dash. Paperback ISBN: 9780128148495. Academic Press Elseviere. Published Date: 31st August 2018. Page Count: 636. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814849-5.00020-4; Pages 347-358.

 

Materiały konferencyjne:

1. Gałązka A., Gawryjołek K., Wróblewska B., Abramczyk B., Łyszcz M., Ciepiel J., Siebielec G., Smreczak B. „Ocena aktywności enzymatycznej na przykładzie reprezentatywnych gleb użytkowanych rolniczo”. Konferencja naukowa „Bioróżnorodność środowiska znaczenie, problemy, wyzwania”. Puławy, 30-31.03.2017 r. Materiały konferencyjne ISBN 978-83-7562-258-4, strona 81.
2. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J., Siebielec G. „Bioróżnorodność funkcjonalna mikroorganizmów glebowych jako wskaźnik jakości gleb użytkowanych rolniczo”. Konferencja naukowa „Bioróżnorodność środowiska znaczenie, problemy, wyzwania”. Puławy, 30-31.03.2017 r. Materiały konferencyjne ISBN 978-83-7562-258-4, strona 30.
3. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Porównanie biochemicznych i mikrobiologicznych wskaźników aktywności biologicznej w ocenie jakości środowiska glebowego na przykładzie reprezentatywnych gleb Polski”. IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa Biologiczne Metody Oceny Stanu Środowiska Przyrodniczego, Szczecin-Siemczyno, 7-9.06.2017 r. Materiały Konferencyjne ISBN 978-83-944786-2-9, str. 18.
4. Grządziel J., Gałązka A. „Metoda Biolog EcoPlate w monitoringu jakości gleb Polski”. IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa Biologiczne Metody Oceny Stanu Środowiska Przyrodniczego, Szczecin-Siemczyno, 7-9.06.2017 r. Materiały Konferencyjne ISBN 978-83-944786-2-9, str. 49.
5. Grządziel J., Gałązka A. „Zastosowanie metody sekwencjonowania NGS do określenia mikrobiomu rdzeniowego różnych typów gleb”. II Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk”. Lublin, 29-30.06.2017 r., ISBN 978-83-89969-48-4, str. 85.
6. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Mikrobiologiczne i biochemiczne wskaźniki aktywności biologicznej w ocenie jakości środowiska glebowego na przykładzie reprezentatywnych gleb Polski”. 51 Ogólnopolska Konferencja Mikrobiologiczna „Mikrobiologia środowiska szansą bezpiecznego życia i postępu biotechnologicznego. 5-8.09.2017 r., Toruń-Ciechocinek, str. 50.
7. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Ocena bioróżnorodności funkcjonalnej mikroorganizmów glebowych w różnych typach gleb jako wskaźnik jakości środowiska glebowego”. 51 Ogólnopolska Konferencja Mikrobiologiczna „Mikrobiologia środowiska szansą bezpiecznego życia i postępu biotechnologicznego. 5-8.09.2017 r., Toruń-Ciechocinek, str. 21.
8. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Bioróżnorodność funkcjonalna mikroorganizmów glebowych jako wskaźnik jakości gleb użytkowanych rolniczo na przykładzie reprezentatywnych gleb województwa lubelskiego”. VII Konferencja Naukowa Polskiego Towarzystwa Agronomicznego „Bioróżnorodność – nowe wyzwania dla rolnictwa w Polsce”, Rzeszów, 11-13.09.2017 r., ISBN 978-83-7996-447-5, str. 24.
9. Gałązka A., Gawryjołek K., Wróblewska B., Abramczyk B., Łyszcz M., Ciepiel J. „Ocena aktywności enzymatycznej na przykładzie reprezentatywnych gleb użytkowanych rolniczo”. Krajowa Platforma Glebowa, Konferencja Naukowa „Krajowe bazy danych o glebach – stan, wykorzystanie, potrzeby”, Warszawa, 21.09.2017 r., ISBN 978-83-7562-266-9, str. 40.
10. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J., Niedźwiecki J. „Zawartość glomalin jako wskaźnik jakości gleb użytkowanych rolniczo”. Krajowa Platforma Glebowa, Konferencja Naukowa „Krajowe bazy danych o glebach – stan, wykorzystanie, potrzeby”, Warszawa, 21.09.2017 r., ISBN 978-83-7562-266-9, str. 38.
11. Gałązka A., Gawryjołek K., Abramczyk B., Łyszcz M. „Ocena aktywności enzymatycznej w monitoringu gleb uprawnych w Polsce”. I Ogólnopolska Konferencja Naukowa „Biotechnologia – energia jutra”, Lublin, 19-20.10.2017 r.; ISBN 978-83-948570-0-4, str. 50.
12. Grządziel J., Gałązka A., Metoda Biolog Eco Plate w monitoringu jakości gleb użytkowych. Materiały konferencyjne, VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Przyczyny i skutki degradacji środowiska glebowego”, Rzeszów, ISBN 978-83-65931-34-4, str. 67, 170.
13. Grządziel J., Gałązka A. Wpływ jakości gleby na rozwój społeczności mikroorganizmów. Materiały konferencyjne, VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Przyczyny i skutki degradacji środowiska glebowego”, Rzeszów, ISBN 978-83-65931-34-4, str. 68, 171.
14. Grządziel J., Gałązka A., Metataxonomic characterization of the long-term petroleum contaminated soil. 3rd International conference of young scientists „Soil in the environment”, Book of Abstracts and Field Session Guide: 3 rd International Conference of Young Scientists, str. 46.
15. Grządziel J., Gałązka A. Różnorodność grzybów w długoletnim doświadczeniu mikropoletkowym. Materiały Konferencyjne: Konferencja Naukowa „Bioróżnorodność funkcjonalna gleb Polski”, Puławy 2018, ISBN 978-83-7562-293-5, str. 8.
16. Grządziel J., Gałązka A. Metataksonomika w ujęciu najnowszych metod bioinformatycznych na przykładzie bakteryjnych regionów 16S rRNA oraz grzybowych ITS. III Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk”, Lublin, 28 – 29.06.2018, ISBN: 978-83-948570-1-1, str. 37.
17. Grządziel J., Gałązka A. Różnorodność grzybów w długoletnim doświadczeniu mikropoletkowym. III Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk”, Lublin, 28 – 29.06.2018, ISBN: 978-83-948570-1-1, str. 89.

Referaty:

1. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J., Siebielec G. „Bioróżnorodność funkcjonalna mikroorganizmów glebowych jako wskaźnik jakości gleb użytkowanych rolniczo”. Konferencja naukowa „Bioróżnorodność środowiska znaczenie, problemy, wyzwania”. Puławy, 30-31.05.2017 r.
2. Grządziel J., Gałązka A. „Zastosowanie metody sekwencjonowania następnej generacji (NGS) w poszukiwaniu markerów bakteryjnych charakterystycznych dla różnych jakościowo gleb”. IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa Biologiczne Metody Oceny Stanu Środowiska Przyrodniczego, Szczecin-Siemczyno, 7-9.06.2017 r.
3. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Ocena bioróżnorodności funkcjonalnej mikroorganizmów glebowych w różnych typach gleb jako wskaźnik jakości środowiska glebowego”. 51 Ogólnopolska Konferencja Mikrobiologiczna „Mikrobiologia środowiska szansą bezpiecznego życia i postępu biotechnologicznego. Toruń-Ciechocinek, 5-8.09.2017 r.
4. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Bioróżnorodność funkcjonalna mikroorganizmów glebowych jako wskaźnik jakości gleb użytkowanych rolniczo na przykładzie reprezentatywnych gleb województwa lubelskiego”. VII Konferencja Naukowa Polskiego Towarzystwa Agronomicznego „Bioróżnorodność – nowe wyzwania dla rolnictwa w Polsce”, Rzeszów, 11-13.09.2017 r.
5. Gałązka A. „Bioróżnorodność – dlaczego różnorodność i aktywność biologiczna gleb jest tak istotna?”. Konferencja „Innowacyjne technologie uprawy owoców i warzyw przeciwdziałające pogarszaniu się właściwości i spadkowi wartości gleb (obniżaniu ich żyzności) w nauce i praktyce z wykorzystaniem finansowania w ramach Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014-2020”. Sandomierz, 28.11.2017 r.
6. Grządziel J., Gałązka A., Metagenomic approach to investigate the microbiota of different soil types, 7^th international Weigl Conference, Lviv 26-29.09.2017.
7. Grządziel J., Gałązka A., Metataksonomika w ujęciu najnowszych metod bioinformatycznych na przykładzie bakteryjnych regionów 16S rRNA oraz grzybowych ITS. III Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk”, Lublin, 28 – 29.06.2018.
8. Grządziel J., Gałązka A., Nowoczesne metody badań bioróżnorodności mikroorganizmów glebowych w świetle badań historycznych. Konferencja naukowa pt. „Bioróżnorodność funkcjonalna gleb Polski” Puławy, 18-19.10.2018.
9. Grządziel J. Prezentacja na seminarium poprzedzającym otwarcie przewodu doktorskiego. Tytuł prezentacji: „Różnorodność funkcjonalna i strukturalna mikroorganizmów w wybranych typach gleb charakterystycznych dla Polski”, Puławy, 13.11.2018

 

Postery – konferencje zagraniczne:

1. Grządziel J., Gałązka A. “Identification of dominant bacteria in different types of soil using PCR-DGGE molecular standards”. 7th International Weigl Conference, 26-29.09.2017, Lviv, Ukraine.
2. Gałązka A., Gawryjołek K. “Enzymatic activity as the indicator of soil quality”. 7th International Weigl Conference, 26-29.09.2017, Lviv, Ukraine.
3. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. “Assesment of the metabolic diversity of microorganisms and glomalin contents as a soil environmental quality indicator”. 7th International Weigl Conference, 26-29.09.2017, Lviv, Ukraine.
4. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. “The comparison of biochemical and microbiological indicators of soil quality on example of representative soils of Poland”. 7th International Weigl Conference, 26-29.09.2017, Lviv, Ukraine.
5. Grządziel J., Gałązka A., Metoda Biolog Eco Plate w monitoringu jakości gleb użytkowych. VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Przyczyny i skutki degradacji środowiska glebowego”, Rzeszów, 11 – 13.09.2018. Materiały konferencyjne ISBN 978-83-65931-34-4, strona 67.
6. Grządziel J., Gałązka A., Wpływ jakości gleby na rozwój społeczności mikroorganizmów. VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Przyczyny i skutki degradacji środowiska glebowego”, Rzeszów, 11 – 13.09.2018. Materiały konferencyjne ISBN 978-83-65931-34-4, strona 68.
7. Grządziel J., Gałązka A. Metataxonomic characterization of the long-term petroleum contaminated soil. 3rd International conference of young scientists „Soil in the environment”, Kraków-Poronin, 16-19.09.2018.

Postery – konferencje krajowe:

1. Gałązka A., Gawryjołek K., Wróblewska B., Abramczyk B., Łyszcz M., Ciepiel J., Siebielec G., Smreczak B. „Ocena aktywności enzymatycznej na przykładzie reprezentatywnych gleb użytkowanych rolniczo”. Konferencja naukowa „Bioróżnorodność środowiska znaczenie, problemy, wyzwania. IUNG-PIB, Puławy, 30-31.05.2017 r.
2. Grządziel J., Gałązka A. „Metoda Biolog EcoPlate w monitoringu jakości gleb Polski”. IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa Biologiczne Metody Oceny Stanu Środowiska Przyrodniczego, Szczecin-Siemczyno, 7-9.06.2017 r.
3. Grządziel J., Gałązka A. „Zastosowanie metody sekwencjonowania NGS do określenia mikrobiomu rdzeniowego różnych typów gleb”. II Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk” Lublin, 29-30.06.2017 r.
4. Gałązka A., Gawryjołek K., Grządziel J. „Profil metaboliczny i bioróżnorodność strukturalna jako wskaźniki jakości gleb użytkowanych rolniczo”. II Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk” Lublin, 29-30.06.2017 r.
5. Grządziel J. , Gałązka A., Różnorodność grzybów w długoletnim doświadczeniu mikropoletkowym. III Ogólnopolskie Sympozjum Mikrobiologiczne „Metagenomy różnych środowisk”, Lublin, 28 – 29.06.2018.

 

Otwarty przewód doktorski mgr Jarosława Grządziela „Bioróżnorodność strukturalna i funkcjonalna mikroorganizmów w wybranych typach gleb charakterystycznych dla Polski”.  Promotorem jest dr hab. Anna Gałązka  wyznaczona przez Radę Naukową IUNG-PIB w Puławach na CCLXVI posiedzeniu w dniu 18.12.2018 r.