Projekti / Programi
Vpliv hipoksije in povečane koncentracije CO2 na arbuskularno mikorizo
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.03.00 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B270 |
Biomedicinske vede |
Rastlinska ekologija |
| P510 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizična geografija, geomorfologija, pedologija, kartografija, klimatologija |
arbuskularna mikoriza, hipoksija, povečana koncentracija CO2, izviri CO2, mokrišča, korenine
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
21581 |
dr. Irena Maček |
Biologija |
Vodja |
2007 - 2008 |
136 |
Organizacije (1)
Povzetek
V poplavljenih tleh, na območjih mokrišč in nenazadnje na območjih naravnih izvirov CO2 se pogosto pojavljajo drugačne koncentracije plinov v talnem zraku kot običajno (povečana koncentracija CO2 in zmanjšana koncentracija O2 ). Raziskanost pojavljanja posameznih taksonov AM-gliv in njihove ekološke vloge je v tovrstnih habitatih pomanjkljiva, čeprav ima arbuskularna mikoriza pomembno vlogo pri vzdrževanju biološkega ravnovesja v številnih kopenskih ekosistemih.
S predmetno raziskavo želimo ugotoviti kako spremenjene plinske razmere v tleh vplivajo na funkcijo in pojavljanje arbuskularne mikorize, identificirati najpogostejše taksone AM-gliv, ki se pojavljajo na takih območjih, in spremljati odzivanje korenin na specifične razmere v tleh v odvisnosti od mikorizne kolonizacije. V raziskavah bomo uporabili različne raziskovalne pristope, ki vključujejo delo na terenu (območja naravnih izvirov CO2 v Stavešincih, SV Slovenija in Rapolanu, Italija) in v laboratoriju.
Naravni izviri CO2 so z vidika vpliva talnih razmer na arbuskularno mikorizo praktično neraziskani. Po našem vedenju ni objavljenih poročil o vplivu specifičnih razmer, prisotnih na območjih teh izvirov na arbuskulrno mikorizo. V edini raziskavi, kjer poročajo o arbuskularni mikorizi na območju izvira Hakanoa na Novi Zealandiji v koncentracijskem gradientu atmosferskega CO2 do 674 ppm (Rillig in sod. 2000), potencialnega vpliva talnih koncentracij CO2 niso upoštevali. Prav tako ni objavljenih podatkov o taksonomski identifikaciji prisotnih AM-gliv v takih habitatih.
Naša hipoteza je, da so prilagoditveni mehanizmi, poznani pri rastlinah s poplavnih območij in mokrišč, pomembni tudi na naravnih izvirih CO2 in obratno. To nameravamo potrditi s podrobnejšimi ciljno naravnanimi raziskavami, ki vključujejo tudi nekatere nove metodološke pristope, ki v tovrstnih raziskavah še niso bili uporabljeni (»split-root sistemi«).
V prvem sklopu raziskav bomo na terenu vzorčili korenine in rastni substrat izbranih rastlinskih vrst. V nadaljevanju bomo ocenili nekatere parametre, ki kažejo na prisotnost arbuskularne mikorize. Identificirali bomo tudi prisotne taksone AM-gliv.
V drugem sklopu načrtujemo poskus s sejanimi rastlinami na območju naravnih izvirov CO2 v Stavešincih, kjer bomo rastline izbranih vrst izpostavili različnim koncentracijam CO2 in O2 v tleh. Pri rastlinah in v rastnem substratu bomo spremljali različne parametre, ki kažejo na prisotnost in funkcijo (vitalnost) mikorize.
V tretjem sklopu načrtujemo izpostavitev rastlin hipoksiji v kontroliranih razmerah v rastnih komorah oz. rastlinjakih. V poskusu se bomo osredotočili na dinamiko kolonizacije korenin z AM-glivami v odvisnosti od plinskih razmer v substratu.
Rezultati načrtovanih raziskav lahko pripomorejo k boljšemu razumevanju odzivanja rastlin na specifične razmere v tleh, pri čemer imajo mikorizne glive pomembno vlogo, ki pa je pogosto spregledana. Znanje o ekološki vlogi AM-gliv bi bilo potrebno bolj upoštevati in aplicirati tudi pri načrtovanju dejavnosti na območjih z veliko naravovarstveno vrednostjo, predvsem tam, kjer prevladuje ekstenzivna raba zemljišč.
Pomen za razvoj znanosti
Glive so pomembna komponenta biodiverzitete v tleh. Populacije talnih mikroorganizmov regulirajo številne procese v različnih ekosistemih, kot so kroženje ogljika in drugih elementov. Arbuskularne mikorizne (AM) glive so prisotne v skoraj vseh terestričnih ekosistemih in tvorijo simbiontski odnos z veliko večino kopenskih rastlin (mikoriznih je nad 70-90% vseh rastlinskih vrst). Boljše poznavanje teh povsod navzočih organizmov ter njihove ekološke vloge v različnih ekosistemih lahko predstavlja pomemben prispevek k razumevanju kroženja elementov, biološkega ravnovesja in k ohranjanju biodiverzitete.
Po našem vedenju ni objavljenih poročil o diverziteti in ekologiji AM ali drugih gliv z območij naravnih izvirov CO2. Na splošno je zelo malo podatkov o pojavljanju AM gliv v ekstremnih habitatih. Na teh območjih obstaja tudi velika verjetnost odkrivanja novih, specializiranih ekstremofilnih taksonov, kar se je izkazalo tudi v naši študiji. Tovrstna območja omogočajo izolacijo novih taksonov gliv, ki še niso shanjeni v mednarodnih zbirkah AM gliv (npr. BEG, INVAM, GINCO). V naši študiji smo odkrili 10 novih taksonov gliv, katerih sekvence bodo vključene v gensko banko. Dva izmed smo izolirali izključno iz območij s povečano koncentracijo geološkega CO2, torej sta specifična za tako okolje.
Ni še poznano kateri dejavniki okolja vplivajo na veliko biodiverziteo združb AM gliv v naravnih okoljih. Vpliv abiotskih dejavnikov okolja na naravne združbe AM gliv je praktično neraziskan, saj naj bi po zatečenem mnenju na AM glive, kot obligatne simbionte, najbolj vplivali biološki mehanizmi (gostiteljska rastlina, rastlinska združba). Naše raziskave so pokazale, da imajo lahko abiotski dejavniki oz. razmere v tleh zelo pomemben vpliv na združbe AM gliv in njihovo biodiverziteto in da je ta vpliv lahko celo večji od vpliva biotskih dejavnikov (gostiteljska rastlinska vrsta, tip vegetacije). Naravni izviri CO2 tako lahko služijo kot testni sistem za ugotavljanje dolgoročnega vpliva usmerjenih abiotskih selekcijskih pritiskov na ekologijo in evolucijo naravnih združb arbuskularnih mikoriznih gliv.
Projekt in iz njega izhajajoči rezultati so pomembni tudi 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
Primarni cilj Slovenskega nacionalnega programa varstva okolja (NPVO) 2005-2015 je varovati in ohranjati naravne ekosisteme, ustaviti zmanjševanje biološke in genetske raznovrstnosti in preprečiti nadaljnjo degradacijo tal. Talne glive so pomembna komponenta diverzitete tal. V raziskavah, ki so potekale v okviru našega projekta, smo uporabili napredne pristope, ki se lahko uporabljajo tudi za spremljanje stanja in raziskovanje biodiverzitete tal na celotnem območju Slovenije in in ne samo na naravnih izvirih CO2. Večina teh pristopov je novih in v veliki meri še niso bili uporabljeni za raziskave tega področja v Sloveniji.
Razumevanje biodiverzitete tal je pomemben iziv, s katerim se soočajo ne le v znanosti, ampak tudi na drugih strokovnih nivojih. V zadnjem času se povečuje zavedanje o pomenu mikorize v naravi, predvsem na območjih z ekstenzivno rabo tal in na ekološko pomembnih območjih s posebnim varstvenim statusom. Zaradi splošne razširjenosti in pomembne ekosistemske vloge lahko poznavanje ekološkega pomena teh organizmov predstavlja ključen dejavnik pri izboru varstvenih usmeritev za ohranjanje območij s posebno ekološko vrednostjo in uporabo AM gliv v sonaravnem oz. organskem kmetijstvu.
Ekstremna okolja so se že večkrat izkazala kot pomemben vir posebnih in specializiranih organizmov, med katerimi so mnogi že v uporabi za različne biotehnološke, farmacevtske in druge namene. Biodiverziteta talnih mikrobov, ki živijo na območjih naravnih izvirov CO2 predstavlja črno škatlo (black box), saj o njej ni znanega praktično skoraj nič. Zaradi dolgoročnih selekcijskih pritiskov, ki so v takem okolju navzoči (hipoksično okolje, CO2), mofete predstavljajo velik potencial za odkritje in kasnejšo izolacijo novih vrst mikrobov, npr. specializiranih gliv, ki tolerirajo hipoksijo. Z nadaljnjimi raziskavami se lahko izkaže, da so ti organizmi uporabni tudi za aplikativne namene, vendar je najprej ključnega pomena, da jih sploh identificiramo, kar je bil tudi glavni cilj in rezultat izvedenega projekta.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
