Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Metodološki pristopi k analizam genomske pestrosti in ekološke plastičnosti gomoljik iz naravnih rastišč.

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
4.01.01  Biotehnika  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Gozd - gozdarstvo 

Koda Veda Področje
B006  Biomedicinske vede  Agronomija 

Koda Veda Področje
4.01  Kmetijske vede in veterina  Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo 
Ključne besede
gomoljike, genomika, genomska pestrost, ekološke prilagoditve, zaščita geografskega porekla
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (30)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  29875  Marko Bajc  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Tehnični sodelavec  2019 - 2022  280 
2.  51355  Tjaša Baloh  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  36 
3.  15493  dr. Matjaž Čater  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  299 
4.  52663  Rok Damjanić    Tehnični sodelavec  2020 - 2021  137 
5.  52869  Natalija Dovč    Tehnični sodelavec  2020 - 2022 
6.  29164  dr. Mitja Ferlan  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  222 
7.  56599  Mitja Gajšek  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2021 - 2022 
8.  25974  dr. Cene Gostinčar  Biotehnologija  Raziskovalec  2019 - 2022  330 
9.  21242  dr. Tine Grebenc  Rastlinska produkcija in predelava  Vodja  2019 - 2022  485 
10.  05935  dr. Nina Gunde-Cimerman  Biotehnologija  Raziskovalec  2019 - 2022  1.258 
11.  28855  Melita Hrenko    Tehnični sodelavec  2021 - 2022 
12.  16067  dr. Andrej Kobler  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  289 
13.  07127  dr. Hojka Kraigher  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  1.331 
14.  50798  dr. Bor Krajnc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2019 - 2022  63 
15.  37938  dr. Tijana Martinović  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2020 - 2022  36 
16.  24268  dr. Tanja Mrak  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  127 
17.  11279  dr. Nives Ogrinc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2019 - 2022  1.137 
18.  38496  dr. Doris Potočnik  Kemija  Raziskovalec  2019 - 2022  191 
19.  08604  dr. Cvetka Ribarič Lasnik  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2019 - 2022  278 
20.  28327  dr. Nadja Romih  Biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  49 
21.  31877  dr. Nataša Šibanc  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2022  85 
22.  54070  David Štefanič    Tehnični sodelavec  2020 - 2022 
23.  24777  Barbara Štupar    Tehnični sodelavec  2019 - 2022  29 
24.  18510  dr. Martina Turk  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  190 
25.  38188  dr. Tina Unuk Nahberger  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Mladi raziskovalec  2019 - 2020  48 
26.  31120  dr. Grega Ernest Voglar  Varstvo okolja  Raziskovalec  2019 - 2020  41 
27.  16103  dr. Polona Zalar  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2019  462 
28.  56298  Luen Zidar  Biotehnologija  Raziskovalec  2021 - 2022 
29.  50188  Boštjan Zupanc    Tehnični sodelavec  2021 - 2022 
30.  28401  dr. Peter Železnik  Gozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo  Raziskovalec  2019 - 2021  188 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.600 
2.  0404  Gozdarski inštitut Slovenije  Ljubljana  5051673000  11.988 
3.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  66.215 
4.  2434  INŠTITUT ZA OKOLJE IN PROSTOR  Velenje  2194015  282 
Povzetek
Gomoljke so ektomikorizne glive, pogoste, in za preživetje ekosistema pomembne na revnih in pionirskih tleh. Visoko so cenjene tudi zaradi podzemnih trosnjakov, ki pritegnejo zaradi nevsakdanjih in vrstno specifičnih arom. Gomoljike so znane predvsem s področja Mediterana, medtem ko na trgu redko najdemo ustrezno deklarirane gomoljike z ostalih področij, kljub temu, da večina vrst uspeva široko razširjeno na celotnem območju Balkana in vzhodne Evrope. V študiji se bomo omejili na dve vrsti: Tuber magnatum in T. aestivum. Vrsta T. magnatum dosega med vsemi gomoljikami najvišje vrednosti a je tudi najmanj razširjena, saj jo najdemo le v nižinskih gozdovih od Italije do Romunije in Grčije. Nasprotno je vrsta T. aestivum najbolje razširjena komercialna vrsta gomoljike v Evrope, najdemo jo od borealnih področij na severu to Mediterana. Tarčni vrsti se bistveno razlikuje tudi po svoji ekologiji in sposobnosti uspevanja v različnih okoljih in gozdnih sestojih. Odgovorna na vprašanje zakaj tako velike razlike med sicer sorodnima vrstama, še nimamo, ravno tako ni znana znotraj vrstna pestrost funkcionalnih genov, z izjemo nekaj markerjev primarno namenjenih identifikaciji vrst. S primerjalno genomiko želimo ugotovili 1.)kateri molekularni markerji vodijo široko prilagodljivost ene vrste in ozko specializacijo druge, sicer sorodne vrste; 2.) ali lahko z variabilnostjo pojasnimo geografske vzorce distribucije; 3.) povežemo genomsko pestrost metabolnih poti za tvorbo arom in 4.) molekulske markerje kjerkoli v genomu povežemo z izvorom in kvaliteto gomoljik. Na vsa vprašanja bomo odgovorili z metodami primerjalne genomike velikega števila sevov, ki izhajajo iz abiotsko in biotski (ekološko) različnih in jasno opredeljenih področij in gozdnih sestojev vzdolž areala vrste in smo jim predhodno opredelili kvaliteto arom. Sevi so na voljo v zbirki na Gozdarskem inštitutu Slovenije in/ali pri partnerjih iz tujine. Genomsko DNA bomo izolirali po optimizirani metodi izolacije. Za sekvenciranje bomo uporabili platformo MiSeq ali HiSeq in knjižnico s kratkimi vključki in približno 30× globino sekvenciranja za ponovno sekvenciranje. Z uporabo sekvenciranja Nanopore bomo izboljšali sestavljanje podatkov Illumina. Sekvencirali bomo najmanj 30 sevov vrste T. magnatum in 30 sevov vrste T. aestivum. Za bioinformatske analize bomo uporabili nabor orodij in verig orodij, ki z uporabo statističnih orodjih na ravni celotnih genomov ter nabora ekoloških in geografskih podatkov omogočajo, da bomo odgovoriti na vprašanje kako se ekološke razlike med široko razširjeno vrsto T. aestivum in visoko specializirano vrsto T. magnatum odražajo na ravni celotnega genoma. Resekvenciranje večjega števila genomov znotraj iste vrste predstavlja prvi tovrstni projekt pri gomoljikah. Pričakujemo, da bomo ugotovili do sedaj neopaženo znotraj vrstno pestrost več molekularnih markerjev, pojasnili ekološke strategije dveh komercialnih vrst gomoljik, ugotovili ali obstaja določena raven znotraj vrste pestrosti in ali lahko genomsko pestrost povežemo s sestavo/kvaliteto arom. Globalno bodo doprinesli k boljšemu poznavanju pestrosti gomoljik in posledično zmanjševanju precenjevanja gomoljik iz nekaterih geografskih regij. Hkrati bodo rezultat sekvenciranja genomov omogočali izdelavo markerjev za definicijo porekla in kvalitete. Podatke o prilagoditvah specifičnega genotipa na specifično okolje bomo lahko uporabili za z znanjem podprto prilagoditev postopkov gojena v smeri zagotavljanja za genotip optimalnih rastnih pogojev. Tako na globalni kot na regionalni ravni bo poznavanje mehanizmov prilagajanja sevov omogočalo usmerjeno selekcijo genotipov za specifična okolja. Glede na to, da gomoljike pridobivajo na popularnosti, predvidevamo poleg izvirnih objav, tudi implementacijo rezultatov predlaganega projekta na področjih izobraževanja, razvoja tehnologij s partnerskimi inštitucijami ter podporo z znanjem pri razvoju zelenega turizma in izboljšave metod gojenja gomoljik.
Pomen za razvoj znanosti
Gomoljike zaradi svojih specifičnih arom sodijo med najbolj znane in ekološko pomembne komercialne vrst ektomikoriznih gliv revnih in pionirskih rastišč. Zaradi gospodarskega in kulturnega pomena imajo med vsemi glivami najbolje opredeljeno ekološko nišo, zahteve za rast in dejavnike, ki omejujejo njihovo preživetje in distribucijo. Znanje o gomoljikah temelji iz večstoletnih izkušnjah s terena in je primarno usmerjeno v izboljšanje gojenja ali izkoriščanja (nabiranja) v naravnih habitatih. Mehanizmi, ki vplivajo na ekologijo in distribucijo, ostajajo neznani. Sekvenciranje celotnih genomov nasprotno velja za moderno metodo, ki nam nudi veliko količino informacij, ki jih lahko povezujemo z biologijo organizma. Koncept predlagane raziskave temelji na uporabi in združevanju sodobnih molekularnih tehnik, ki nam omogočajo branje celotne genomske informacije. Na osnovi velikega števila resekvneciranih genomov in tako dobljenih informacij bomo s primerjavami ugotavljali znotraj vrstno pestrost izbranih kodirajočih regij. Poleg znotraj vrstnih primerjav želimo s primerjavo dveh sicer bližnje sorodnih vrst ugotoviti potencialne genetske razlike, ki vodijo v različne ekološke strategije analiziranih vrst in do morebitnih lokalnih razlik v aromah, ki jih tvorijo. Dobljene sekvence genomov bodo omogočile korelacijo s specifičnimi polimorfizmi markerjev ali splošnimi znotraj vrstnimi razlikami genomov z več lastnostmi (tla, podnebjem, ekosistemom ali povezanimi mikorizalnimi partnerji, arome), ki so trenutno prepoznani kot gonilni parametri razširjenosti in razširjanja gomoljik. Raziskave bodo prispevale nova znanja na področjih splošnih področij, kot so biologija gliv, distribucija in ekologija ter genomika gliv in drugo. Predlagani pristop je bil doslej uporabljen le na manjšem številu izolatov vrste Tuber melanosporum in na nobeni ektomikorizni vrsti gliv. Ciljne vrste te študije, Tuber magnatum in T. aestivum, se med seboj precej razlikujejo po lastnostih rastišč. V kolikor uspemo na ravno zapisa celotnih genomov potrditi povezavo z opaženimi ekološkimi lastnostmi, organoleptičnimi lastnostmi in distribucijo, s čimer bomo potrdili hipotezo o genomski heterogenosti geografsko in / ali ekološko oddaljenih populacij, bi bil to prvi tovrsten primer globalno in pomemben korak pri prihodnjih izbirah ustreznih genotipov v smeri izbora sevov primernejših / uspešnejših za gojenje v nasadih, predvsem visoko cenjene vrste T. magnatum. Izbira komercialnih vrst gomoljik ni bila naključna, saj gomoljike niso le visoko cenjene glive, temveč imajo tudi velik pomen v mnogih skupnostih, zato pričakujemo, da bodo znanstveni rezultati sprejeti tudi izven strogo znanstvene skupnosti. Izvirne znanstvene rezultate projekta bomo objavljali v visokokakovostnih mednarodnih znanstvenih revijah (revije, ki se osredotočajo na splošno mikologijo, mikrobiologijo ali ekologijo), pa tudi v publikacijah namenjenih širšemu strokovnemu občinstvu in končnim uporabnikom.
Pomen za razvoj Slovenije
Truffles are well-known commercial ectomycorrhizal fungi famous for their distinct aromas. They have probably best characterised ecological niche, growth requirements and limiting factors affecting their survival and distribution among all fungi. The knowledge originates from centuries of field experiences and urge for their cultivation or better exploitation of natural habitats. Mechanism behind their ecology and distribution patterns remain unknown. Whole genome sequencing and resequencing is an up-to date approach in studying the complete genome information enabling us to yield a vast amount of data and presumably most of information required for living of target organisms. The concept of this research is to bring together and efficiently extract relevant conclusions of using modern molecular techniques that enable us to read complete genome information with ecological aspects of truffles lives and aromas, in a so far unique association study. Study will result in a large-scale genome re-sequencing and analysis at the intra-specific level for the two species. Intra-specific comparison and between-two species analyses will help us in understanding ecological strategies of two species. Gained genome sequences will also enable us to correlate either specific markers polymorphism or overall intraspecific genome differences with several site characteristics (soil, climate, ecosystem or associated mycorrhizal partners, aromas), which are currently recognised as drivers of truffle distribution mechanisms. Research will contribute new knowledge is several general areas such as basic fungal biology, fungi distribution and genomics, etc. The proposed approach was so far only used on a handful of Tuber melanosporum collections. Target species of this study, Tuber magnatum and T. aestivum, differ considerably in their ecology and requirements. If we will be able to confirm that there is genome information-based reasoning for this striking difference in truffles (confirming hypothesis on genomic heterogeneity of geographically and/or ecologically distant populations), that would be a crucial first step in potential future selections in direction of easier cultivation, in particularly of T. magnatum. The selection of commercial truffle species for proposed study was not accidental, as truffles not only are well characterised but also have importance in many communities, thus the expected scientific results should be accepted in broader scientific and non-scientific audience. Due to the mentioned reasons we expect that the project will have a major influence on other researchers in the fields of mycology, fungal physiology, ecology, and genomics. Original scientific results of the project will be published in high impact high quality international scientific journals aimed at a wider scientific audience (journals targeting general mycology, microbiology or ecology communities). The knowledge will also be disseminated to professional audience and end users.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Vmesno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno