Biologija rastlin

Programska skupina združuje raziskovalce različnih področij biologije rastlin: botanike, taksonomije, ekologije in fiziologije. Poslanstvo programske skupine je pripraviti izhodišča za ohranjanje in trajnostno rabo biodiverzitete, ki vključuje vrste, procese ter ekosisteme in predstavlja osnovo ohranjanja ekosistemskih storitev. Glavni cilji so skupine so: (1) prepoznavanje stanja biodiverzitete ter ugotavljanje mehanizmov in razvijanje metod, ki bodo omogočile rabo naravnih virov na trajnosten način, (2) prepoznavanje in blaženje škodljivih učinkov človeka na ekosisteme ter klimatskih sprememb in (3) izboljšanje kakovosti virov. Raziskave bodo potekale v štirih sklopih: biodiverziteta, rast in razvoj, interakcije rastlin z okoljem, ter ionomika in biofortifikacija. V sklopu raziskav biodiverzitete želimo ugotoviti realno stanje razširjenosti rastlinskih vrst v Sloveniji in vzpostaviti kakovostne baze podatkov o razširjenosti vrst višjih rastlin, ki bodo služile znanstvenim, okoljevarstvenim in naravovarstvenim namenom. Osredotočili se bomo na kartiranje invazivnih tujerodnih vrst in ugotavljali vzorce širjenja, ki bodo omogočili prednostno ukrepanje. V okviru drugega sklopa bomo raziskali določene procese povezane z abscizijo. Ugotavljali bomo potencialne antimikrobne in alelopatske učinke sekundarnih snovi različnih domorodnih in tujerodnih vrst. Raziskali bomo tudi vzroke za pojavljanje hortikulturno zanimivih različic nekaterih vrst, kar bo omogočalo njihovo gojenje. V sklopu Interakcije rastlin z okoljem bomo raziskali učinke različnih biotičnih in abiotičnih dejavnikov, vključno s klimatskimi dejavniki, onesnaževali, UV-B sevanjem in mikrobnimi združbami, na izbrane vrste.  Rezultati raziskav bodo osnova za blaženje negativnih in izkoriščanje morebitnih pozitivnih učinkov. Raziskave v okviru sklopa Ionomika in biofortifikacija bodo namenjene izboljšanju kakovosti prehranskih rastlin. Ugotavljali bomo pomen Si za vitalnost žit in dejavnike, ki vplivajo na njegov privzem. Optimizirali bomo načine biofortifikacije, ki lahko nadomestijo uporabo mineralnih dodatkov v prehrani. Posebno pozornost bomo posvetili Se, I in Fe, ki so pomembni za zdravje ljudi. Lokalizacijo in speciacijo neobhodno potrebnih in strupenih elementov (Hg, Cd, Cu) v rastlinah bomo preučevali s tehnikami na osnovi sinhrotronske svetlobe. Raziskali bomo interakcije nanodelcev s sekundarnimi metaboliti pri kmetijskih rastlinah. Ugotavljali bomo vpliv mikrobnih združb na elementno sestavo trte ter na privzem kovin pri različnih rastlinah in preverjali njihovo uporabnost za fitoremediacijo. Rezultat raziskovanja bodo tudi na novo razvite metode, ki bodo izboljšale vpogled v raziskovana področja.

Pomemben prispevek programske skupine je poznavanje vrstne sestave rastlin na izbranih območjih in kritično ovrednotenje težavnih taksonomskih skupin ter vzpostavljanje kakovostne baze podatkov o stanju flore Slovenije. To bo omogočilo biogeografske analize vključno s strateškimi analizami predvidevanja širjenja tujerodnih invazivnih vrst (ITV), z namenom vzpostavitve koridorjev za blažitev posledic globalnih klimatskih sprememb. Zbrani podatki bodo skupaj z ostalima dvema večjima podatkovnima bazama o flori Slovenije služili za izdelavo Atlasa flore Slovenije. Izsledki raziskav o biološki aktivnosti izvlečkov in eteričnih olj, pridobljenih iz tkiv domorodnih in invazvnih vrst, bodo prispevali k poznavanju interakcij med rastlinskimi vrstami in k mehanizmom širjenja ter načinom nadzora ITV. O molekulskih osnovah procesa abscizije vemo malo, zato bomo raziskali metabolizem etilena, potek programirane celične smrti, razgradnje celične stene in izražanje genov, vključenih v celično razgradnjo. Poznavanje vzrokov za variabilnost navadne ciklame in navadnega malega zvončka bo prineslo uporabna znanja na področju hortikulture. Poglobljeno razumevanje interakcij med rastlinami in njihovim abiotičnim in biotičnim okoljem bo prispevalo k razumevanju mej strpnosti rastlin, njihove ekološke vloge ter prožnosti ekosistemov. Raziskave ITV in rastlin skrajnih rastišč so pomembne z vidika globalnih sprememb, saj so te rastline kandidati za naseljevanje izpraznjenih, obremenjenih in motenih rastišč. Poznavanje vzrokov za razlike v odbojnosti sevanja pri različnih vrstah, je izhodišče za razlago različnih vidikov biologije rastlin, ki temeljijo na odbojnih spektrih. Raziskave ionoma bodo znanstveno izhodišče za nadaljnji razvoj biotehnoloških in agronomskih pristopov, ki po eni strani izboljšujejo kakovost hrane, po drugi strani pa blažijo onesnaževanje s potencialno nevarnimi kovinami, ter vplivajo na izboljšanje zdravja in povečanja dobrobiti ljudi. Pri raziskavah interakcij rastlin z mikrobnimi združbami, pričakujemo pomembne novosti, ki bodo pojasnile procese v teh interakcijah. Hkrati imajo predlagane raziskave tudi veliko uporabno vrednost, saj bodo doprinesle k razvoju tehnologij za preprečevanje vnosa neželenih kovin v prehranske verige ter k razvoju tehnologij za povečanje privzema esencialnih mikroelementov v kulturne rastline. Naše znanje o Se, I in Fe spojinah in njihovi presnovi v rastlinah je pomanjkljivo. Pridelki rastlin, obogatenih s Se, I in Fe so osnova za razvoj inovativnih funkcijskih prehranskih izdelkov. Ker se emisije nanodelcev v okolje povečujejo, bomo s svojimi raziskavami poglobili razumevanje interakcij med nanodelci in biocenozo. Rezultat raziskovanja bo razvoj novih metod, ki bodo izboljšale vpogled v raziskovana področja.

Posredovanje znanja na znanstvenih in strokovnih srečanjih, skozi znanstvene, strokovne in poljudne publikacije ter pedagoško delo vpliva na vse ravni našega življenja, s pisanjem v slovenskem jeziku pa se razvija strokovno izrazje. Raziskovalni program omogoča vključevanje študentov v znanstveni proces (diplome, magisteriji, doktorati) ter daje možnosti za sodelovanje v mednarodnih projektih in strokovnih združenjih in povezovanje z raziskovalnimi skupinami v tujini. Izvajanje programa omogoča tudi dopolnjevanje podatkovnih zbirk in herbarija, kar je pomembno tako iz znanstvenega kot tudi kulturno-zgodovinskega vidika. Program vključuje tudi proučevanje endemičnih vrst ter ekosistemov posebnega pomena, kot je Cerkniško jezero. Rezultati raziskav biotske pestrosti bodo neposredno uporabni za naravovarstvo s stališča ohranjanja vrst, strategije boja proti tujerodnim invazivnim vrstam (ITV) in s stališča strategije prilagajanja naravovarstveno pomembnih območij na vplive klimatskih sprememb. Posreden pomen za družbo ima dvig ravni znanja o naši flori in dvig zavesti o pomenu nevarnosti ITV. Raziskave antimikrobnega in alelopatskega delovanja izvlečkov domorodnih in tujerodnih vrst bodo prispevale k oceni uporabnosti teh snovi kot okolju prijaznejši alternativi kemičnim herbicidom. Raziskava abscizije bo vodila do novega biotehnološkega pristopa za spreminjanje odpadanja plodov v dobro kmetijstva in bo uporabna pri različnih poljščinah. Pestra dejavnost Botaničnega vrta omogoča ohranjanje slovenske flore, izobraževanje, razvoj hortikulturne dejavnosti ter je pomembna z vidika popularizacije znanosti. Raziskave vzrokov variabilnosti “posebnežev” slovenske flore bodo prinesli uporabna znanja na področju hortikulture promovirale domorodno slovensko floro. Pridobljena spoznanja o odzivih vrst na okoljske dejavnike so neobhodno potrebna za izboljšanje stanja okolja in njegovo trajnostno rabo ter kažejo prožnost ekosistemov in težnje sprememb zaradi globalnega spreminjanja okolja. Z raziskavami mikrobnih združb bomo preverili njihovo uporabnost na področju preskrbe rastlin s hranili in zaščite pred strupenimi kovinami. Z izsledki raziskav fitoremediacije bomo prispevali k stabilizaciji onesnaženih območij in izboljšanju življenjskih razmer prebivalcev. Z biofortifikacijo prehranskih vrst s Se, I in Fe bomo omogočili razvoj novih funkcionalnih izdelkov, kar je ob zmanjševanju samooskrbe zelo pomembno.