EMAHAS

Mikrobiom i aktywność enzymatyczna w poziomach genetycznych gleb o zróżnicowanym użytkowaniu rolniczym


NCN - OPUS 15
Pozyskane środki: 917 400 PLN
Numer umowy UMO--2018/29/B/NZ9/00982
Czas trwania: 2019-02-18 - 2022-02-17

KONSORCJUM

Wydział Rolnictwa i Biotechnologii (LIDER)

Wydział Rolnictwa i Biotechnologii (LIDER)

www
Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk w Lublinie

Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk w Lublinie

www

OPIS PROJEKTU

W glebach użytkowanych rolniczo badania aktywności enzymatycznej oraz różnorodności mikroorganizmów prowadzi się najczęściej w wierzchniej warstwie profilu glebowego, w której występują największe skupiska mikroorganizmów oraz największa aktywność enzymatyczna. Natomiast właściwości mikrobiologiczne w głębszych poziomach genetycznych profilu glebowego są mało poznane, chociaż wiadomo, że mikroorganizmy i enzymy także biorą udział w procesach przemiany materii organicznej gleby zachodzących w tych poziomach. Dlatego też ograniczenie badań do wierzchniej warstwy gleby nie tylko zmniejsza możliwości poznania struktury poszczególnych zespołów mikroorganizmów, ich różnorodności funkcjonalnej i genetycznej, czy też zmian aktywności enzymatycznej, ale przede wszystkim ogranicza zrozumienie procesów przemian materii organicznej gleby zachodzących w głębszych warstwach profilu glebowego……

 

Czytaj więcej

CELEM BADAŃ JEST….

Podjęte badania mają na celu całościowe rozpoznanie aktywności enzymatycznej oraz różnorodności funkcjonalnej i genetycznej mikroorganizmów na tle właściwości fizyko-chemicznych w poszczególnych poziomach genetycznych profili glebowych gleb użytkowanych rolniczo na Niżu Polskim, w zależności od typu gleb i sposobu ich rolniczego użytkowania.
 
Określamy wpływ różnych systemów użytkowania rolniczego na badane właściwości wybranych typów gleby oraz badamy wpływ różnych typów gleb o takim samym użytkowaniu rolniczym na badane właściwości.

 

BADAMY…

24 profile glebowe z najczęściej występujących na Niżu Polskim typów gleb mineralnych (gleba płowa, gleba rdzawa, gleba brunatna, czarna ziemia), które znajdują się w różnych systemach użytkowania rolniczego, np. pola uprawne oraz rośliny pozostające w uprawie kilkuletniej (lucernik lub uprawa koniczyny), trwałe plantacje (chmielnik i winnica) oraz trwałe użytki zielone i sady. Próbki gleby do badań pobierane są w zależności od charakteru uprawianej rośliny, ale preferowanym terminem będzie sierpień i/lub wrzesień. Próbki glebowe są pobierane z każdego poziomu genetycznego; łącznie w ciągu 3 lat trwania projektu przeanalizowanych zostanie około 120 indywidualnych próbek glebowych, z wyjątkiem analiz sekwencjonowania nowej generacji (NGS), które zostaną wykonane w 40 wybranych próbach.

 

ABY OSIĄGNĄĆ CEL ZAPLANOWANO NASTEPUJACE BADANIA…..

  • właściwości fizykochemiczne gleby (m.in. gęstość objętościowa, skład granulometryczny; kwasowość czynna, wymienna i hydrolityczna; zawartość różnych form węgla i azotu; analiza składu frakcyjnego materii organicznej; CEC; wymienne formy Na, K, Ca i Mg; przyswajalny P, K i Mg),
  • aktywności enzymów przemian C, N i P (np. celulazy, α - oraz β- glukozydaza, ksylanaza, inwertaza, peroksydaza, fenolooksydaza, N-acetylo-ß-D-glukozaminidaza (NAG), ureaza, nitroreduktaza, proteazy, fosfataza kwaśna i alkaliczna, dehydrogenazy),
  • zawartości C, N i P biomasy mikrobiologicznej oraz aktywność respiracyjna gleby,
  • aktywności i bioróżnorodnościmikroorganizmów z wykorzystaniem systemu BIOLOG wraz z testami
  • biochemicznymi typu Ecoplate,
  • składu taksonomicznego zespołów bakterii i grzybów glebowych z wykorzystaniem sekwencjonowania nowej generacji (SNG) po izolacji DNA i amplifikacji fragmentów ITS1/16S rRNA.
  • morfologii systemu korzeniowego roślin za pomocą skanera z odpowiednim oprogramowaniem.

NOWATORSTWO PROJEKTU….

..to zastosowanie technik molekularnych (sekwencjonowania nowej generacji – SNG - po izolacji DNA i amplifikacji fragmentów ITS1/16S rRNA.) do oceny zmian strukturalnych i funkcjonalnych zespołów mikroorganizmów w profilach gleb użytkowanych rolniczo oraz połączenie ich innymi analizami. Nieliczne badania tego typu dotyczyły zazwyczaj wierzchniej warstwy gleb i obejmowały jedynie badania zespołów bakterii glebowych. Dzięki zastosowaniu technik molekularnych możliwe jest pozyskanie dotąd nieosiągalnej informacji na temat potężnej (97-99%) grupy mikroorganizmów tzw. żywych ale niehodowanych.

 

PODJĘTE BADANIA PRZYCZYNIĄ SIĘ DO ……

  • rozwoju złożonego i mało poznanego kierunku badawczego w zakresie rozpoznania zmian różnorodności funkcjonalnej i strukturalnej różnych zespołów mikroorganizmów zasiedlających głębsze warstwy profilu glebowego oraz aktywności wydzielanych przez nie enzymów,
  • uzyskania informacji, na ile aktywność enzymatyczna, funkcje i struktura mikroorganizmów oraz inne badane właściwości na różnych głębokościach profilu gleb owego kształtowane są przez procesy glebotwórcze, a na ile poprzez uprawiane rośliny,
  • znalezienia czynników determinujących aktywność mikroorganizmów w badanych glebach użytkowanych rolniczo oraz do podniesienia jakości badań z zakresu mikrobiologii i enzymologii środowiskowej oraz ekologii gleby.

ZESPÓŁ BADAWCZY

 

KIEROWNIK

 

dr hab. inż. Anna Halina Piotrowska-Długosz, prof. Uczelni

Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy

Wydział Rolnictwa i Biotechnologii

Katedra Biogeochemii i Gleboznawstwa, Pracownia Gleboznawstwa i Biochemii

Ul. Bernardyńska 6, 85-029 Bydgoszcz

apiotr@utp.edu.pl

 

WYKONAWCY

 

Wydział Rolnictwa i Biotechnologii

Instytut Agrofizyki PAN

Prof. dr hab. Jacek Długosz

Katedra Biogeochemii i Gleboznawstwa

Pracownia Gleboznawstwa i Biochemii

Prof. dr hab. Magdalena Frąc

Zakład Badań Systemu Gleba-Roślina

Laboratorium Mikrobiologii Molekularnej i Środowiskowej

Dr hab. Barbara Breza-Boruta, prof. Uczelni

Katedra Mikrobiologii i Technologii Żywności

Dr Agata Gryta

Zakład Badań Systemu Gleba-Roślina

Laboratorium Mikrobiologii Molekularnej i Środowiskowej

Prof. dr hab. Mirosław Kobierski

Katedra Biogeochemii i Gleboznawstwa,

Pracownia Gleboznawstwa i Biochemii

 

Prof. dr hab. Bożena Dębska

Katedra Biogeochemii i Gleboznawstwa

Pracownia Chemii Środowiska

 

 

Czytaj więcej

ZAKRES OBOWIĄZKÓW WYKONYWANYCH NA RZECZ PROJEKTU


dr hab. inż. Anna Halina Piotrowska-Długosz, prof. Uczelni
Kierowanie projektem i koordynacja jego realizacji, 
podział zadań merytorycznych między poszczególnych wykonawców, weryfikowanie pod względem merytorycznym realizowanych prac, sprawdzanie zgodności realizacji zadań z harmonogramem, przygotowanie sprawozdań merytorycznych z realizacji projektu.
Bezpośrednie nadzorowanie prac związanych z oznaczaniem aktywności enzymatycznej oraz innych właściwości biologicznych w badanym materiale glebowym.
Analiza i opracowanie uzyskanych wyników.
Pisanie publikacji oraz prezentacja wyników badań na konferencjach naukowych.
 
Prof. dr hab. Jacek Długosz
Prace studialne – analiza map glebowo-rolniczych pod względem potencjalnej przydatności pokrywy glebowej do badań,
Wstępne prace terenowe – wiercenia rekonesansowe mające na celu weryfikację pokrywy glebowej obszarów wytypowanych w badaniach studialnych i wytypowanie miejsc wykonania odkrywek glebowych.
Nadzór nad wykonaniem odkrywki, wykonanie opisu morfologicznego profilu glebowego, pobór próbek do analiz właściwości fizyko-chemicznych oraz do analizy korzeni,
Wykonanie obliczeń statystycznych wyników właściwości fizyko-chemicznych,
Udział w pisaniu publikacji oraz prezentacja wyników badań na konferencjach naukowych.
 
Dr hab. Barbara Breza-Boruta, prof. Uczelni
Wykonanie posiewów mikrobiologicznych w celu wyizolowania pożądanych grup drobnoustrojów (kopiotroficznych, oligotroficznych, promieniowców, grzybów pleśniowych oraz bakterii ogółem).
Oznaczenie liczebności badanych grup bakterii i grzybów w pobranych próbkach glebowych.
Obliczenia uzyskanych wyników z wykorzystaniem podstawowych technik statystycznych.
 
Prof. dr hab. Mirosław Kobierski
Udział we wstępnych pracach terenowych i wierceniach mających na celu weryfikację pokrywy glebowej obszarów wytypowanych w badaniach studialnych i wytypowanie miejsc wykonania odkrywek glebowych ,
Wykonanie opisów morfologicznych profili glebowych oraz pobór próbek do analiz właściwości fizyko-chemicznych gleby,
Nadzór nad wykonaniem analiz właściwości fizyko-chemicznych,
Wykonanie obliczeń statystycznych wyników z analiz laboratoryjnych
 
Prof. dr hab. Bożena Dębska
Opracowanie i interpretacja wyników zawartości węgla i azotu, zawartości rozpuszczalnej
materii organicznej oraz składu frakcyjnego w badanych próbkach glebowych.
 
Prof. dr hab. Magdalena Frąc
Koordynacja merytoryczna części projektu realizowanej przez IA PAN,
Udział w zabezpieczeniu i przygotowaniu próbek do badań mikrobiologicznych i molekularnych,
Udział w przeprowadzeniu ekstrakcji DNA z próbek gleby, przygotowanie odpowiednich rozcieńczeń badanych próbek DNA, odpowiednie przygotowanie tych próbek do analiz metagenomicznych, koordynacja badań metagenomicznych z wykorzystaniem sekwencjonowania następnej generacji (NGS), które będą wykonane przez podmiot zewnętrzny, analiza i interpretacja uzyskanych wyników badań z analiz metagenomicznych, analiza statystyczna wyników,
Wykonywanie innych czynności związanych z merytoryczną realizacją Projektu.
 
Dr Agata Gryta
Udział w zabezpieczeniu próbek do badań mikrobiologicznych i molekularnych oraz przygotowanie ich do badań,
Badania różnorodności funkcjonalnej mikroorganizmów glebowych na podstawie analizy profilu metabolicznego próbek glebowych z wykorzystaniem płytek Biolog (ECO) - Udział w prowadzeniu analiz, opracowanie statystyczne i graficzne uzyskanych wyników, udział w interpretacji wyników,
Wykonywanie innych czynności związanych z merytoryczną realizacją Projektu.