30. 5. 2017, novo poglavje ‘Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Hypoxic Environments’

Novo poglavje z naslovom ‘Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Hypoxic Environments’,

v Varma in sod. (ur): Mycorrhiza – Function, Diversity, State of Art, založba Springer.

 

Izvleček

Hypoxia (low O2 concentration) or even anoxia (devoid of O2) in plant rhizosphere are common phenomena that can be consequence of flooding, submergence, soil compaction, or are a specific characteristic of some extreme ecosystems (e.g. due to geological CO2 release in natural CO2 springs or mofettes). The frequency and severity of flooding events will dramatically increase in the future, as projected by climate change models. Therefore, understanding the response of different organisms to soil hypoxia, including crop plants, and their interaction with symbiotic and ubiquitous arbuscular mycorrhizal (AM) fungi is becoming increasingly important in order to enhance plant yield and to promote sustainable agriculture in the future. Plants and soil fungi are known to be obligate aerobes and are sensitive to O2 deficiency since they need a sufficient amount of this gas to support their aerobic metabolism. However, some specific morphological and metabolic adaptations also enable plants to survive in habitats where O2 availability is severely limited. Moreover, recent reports show that diverse plant root endophytic fungal communities exist in these ecosystems with some specific (new) taxa being reported to even thrive there. This includes obligate biotrophic AM fungi that fully depend on the plant-derived carbon source. A new aspect in the biology of these organisms originating from the research into hypoxic environments is that in addition to carbon, they can also use a plant-derived O2 source delivered into the submerged organs via plant’s root aeration systems (e.g. aerenchyma). Moreover, in the field of community ecology, extreme hypoxic environments (e.g. mofettes) have been shown to represent a powerful tool for the study of slower ecological and evolutionary processes in still largely unexplored soil microbial communities. They can be used to gain insight into the adaptation of native communities to a specific permanent stress (e.g. soil hypoxia) as long-term natural experimental systems. In this chapter a review of the literature investigating AM fungi and their communities in hypoxic environments is presented. Considering this aspect will be essential for our capacity to adequately manage ecosystems and predict ecological and evolutionary responses to global change, with flooding and soil hypoxia being a consistent part of terrestrial ecosystems in the future.

 

14. 10. 2016, objava dveh novih znanstvenih publikacij

V septembru in oktobru 2016 smo objavili dve novi znanstveni publikaciji:

ČLANEK na temo mikorize v tleh, onesnaženih s težkimi kovinami pred in po remediaciji, v reviji Ecological Engineering ter

ecol-eng

POGLAVJE z naslovom ‘Locally Extreme Environments as Natural Long-Term Experiments in Ecology’, v publikaciji Advances in Ecological Research (Academic Press, Oxford). Omenjena serijska publikacija izhaja že od leta 1962 in velja za eno uglednejših na zelo kompetitivnem področju ekologije.

advances-55

V poglavju je predstavljena uporaba ekstremnih ekosistemov kot naravnih modelov za raziskovanje dolgotrajnih procesov na področju bioloških ved in ved o okolju. Kot primer je opisan specifičen, tudi v Sloveniji prisoten ekosistem, naravnih izvirov CO2 ali mofet. Poglavje naslavlja širok razpon raziskovalnih področij, od fiziologije, ekologije in evolucije mikrobov, rastlin in živali, do globalnih sprememb.

Poglavje lahko preberete TUKAJ.

 
Print

1. 12. 2015, na ARRS so odobrili financiranje novega temeljnega projekta

Danes so bili na spletni strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) objavljeni rezultati druge faze ocenjevanja projektov, prijavljenih na Javni razpis za (so)financiranje raziskovalnih projektov za leto 2015.

Projekt, prijavljen pod mojim vodstvom, je bil odobren za financiranje v času od 1. 1. 2016 do 31. 12. 2018 v celotnem obsegu prijave (300.000 EUR).

Na spletni strani bom kmalu objavila več informacij o raziskavah, ki bodo potekale v sklopu novega projekta.

Smo veseli!

Irena Maček & ekipa

 

1. 12. 2015, Odlični v znanosti s področja biotehnike – predstavitve 10. 12. 2015 ob 18. uri v Prirodoslovnem muzeju Slovenije

V Prirodoslovnem muzeju Slovenije (Vogalna dvorana) bodo 10. decembra 2015, ob 18. uri predstavljeni dosežki Odlični v znanosti 2015 s področja biotehnike. Posnetki predstavitev so dostopni na spletnem portalu Videolectures.

Raziskave bodo predstavili:

  • dr. Janko Skok,
    Skupinska sesna kohezivnost: nova paradigma primarne socializacije pri prašiču
  • dr. Janko Kos,
    Pretkanost tumorskih celic pri iskanju rezervnih poti migracije in invazije
  • dr. Viljem Vek,
    Ekstraktivi v mehansko poškodovanem lesu in grčah bukve
  • dr. Irena Maček,
    Naravni izviri CO2 – model za raziskovanje ekologije talnih mikroorganizmov
  • dr. Živa Ramšak,
    Spletna aplikacija GoMapMan

Kratki opisi vseh dosežkov so dostopni tudi na spletni strani ARRS.

Več o članku z naslovom Impacts of naturally elevated soil CO2 concentrations on communities of soil archaea and bacteria, avtorjev Nataše Šibanc, Alexa Dumbrella, Ines Mandić-Mulec in Irene Maček, je dostopno na tej povezavi.

 

19. 10. 2015, Znanstvenoraziskovalni svet ARRS je uvrstil naš članek v izbor ‘Odlični v znanosti 2015’

Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) četrto leto zapored organizira serijo dogodkov, na katerih so predstavljeni pomembnejši dosežki slovenske znanosti. S pobudo, ki deluje pod imenom ‘Odlični v znanosti’, želi ARRS izboljšati splošno poznavanje znanstvene dejavnosti in razumevanje njenega pomena ter spodbuditi povezanost znanosti z ostalimi družbenimi področji.

Znanstvenoraziskovalni svet za biotehniške vede je v izbor ‘Odlični v znanosti 2015’ uvrstil tudi naš znanstveni članek, objavljen v reviji Soil Biology & Biochemistry (prva revija s področja Soil Sciences).

Članek z naslovom Impacts of naturally elevated soil CO2 concentrations on communities of soil archaea and bacteria, avtorjev Nataše Šibanc, Alexa J. Dumbrella, Ines Mandić-Mulec in Irene Maček, govori o tem, kako lahko dolgotrajna izpostvitev visokim koncentracijam CO2 geološkega izvora spremeni diverziteto in sestavo združb talnih mikroorganizmov (arhej in bakterij) na območjih mofet (naravnih izvirov CO2), s tem pa vpliva na njihovo delovanje, stabilnost sestave združb in različne ekosistemske procese. 

Delo bo javnosti predstavljeno na dogodku ‘Odlični v znanosti 2015′, v četrtek 10. decembra 2015 ob 18. uri v prostorih Prirodoslovnega muzeja Slovenije. Dogodek organizira ARRS, naša predstavitev pa bo kasneje na voljo tudi na spletnem portalu Videolectures, kjer so objavljene tudi predstavitve preteklih let.

Več o članku najdete v tekstu spodaj…

Relevantnost za znanost 

Biološki procesi v tleh so pomembna komponenta vseh ekosistemov, vključno z agroekosistemi. Biodiverziteta talnih mikroorganizmov je v veliki meri nepoznana, vendar talni mikrobi vplivajo na ključne ekosistemske storitve, npr. razgradnjo organske snovi, biogeokemično kroženje elementov, zmanjševanje erozije ter ohranjanje strukture tal. 

V članku smo kot raziskovalni objekt uporabili združbe talnih mikrobov (arhej in bakterij), ki se pojavljajo na območju mofet v Stavešincih, SV Slovenija. Območje je izpostavljeno dolgoročnemu vplivu močno povečane koncentracije CO2 geološkega izvora. Naša raziskava je pokazala, da dolgoročna izpostavitev geološkemu plinu spremeni sestavo mikrobnih združb v smeri povečanja števila acidofilnih in metanogenih mikrobov. Sestava združb mikrobov, izpostavljenih dolgoročnim selekcijskim pritiskom, je tudi bolj stabilna. To lahko pomembno vpliva na delovanje ekosistema (npr. kroženje hranil in mikrobno produkcijo metana).

Vprašanja o vplivu okoljskih sprememb na biodiverziteto tal postajajo vedno bolj izpostavljena tudi z vidika raziskav dolgoročnega vpliva človeka na naš planet, kar vključuje številne aktualne pojave (npr. spremembe klime, vnos hranil v okolje, spremembe v rabi tal). Trajnosten pristop k pridelovanju hrane je možen samo z dobrim razumevanjem delovanja talnih eksositemov, njihove biodiverzitete in stabilnosti v spreminjajočem se okolju. Rezultati naših študij kažejo, da lahko mofete služijo kot dober model za raziskovanje odziva talnih združb na dolgotrajne spremembe okolja. Kažejo tudi na potrebo po nadaljnjih raziskavah tega pomembnega in v veliki meri še neraziskanega področja uporabe ekstremnih ekosistemov za odkrivanje novih znanj in principov delovanja v mikrobni ekologiji, tudi v luči okoljskih sprememb.

 Relevantnost za stroko

Aplikativen vidik študije je uporaba naših izsledkov pri presoji vplivov podzemnih sistemov za shranjevanje viškov CO2 na okolje (CCS – Carbon Capture and Storage systems), kjer lahko mofete služijo kot naraven analog za raziskovanje ekoloških posledic v primeru puščanja plina iz teh sistemov.

 

Povezava na članek na ScienceDirect.

Impacts of naturally elevated soil CO2 concentrations on communities of soil archaea and bacteria

Nataša Šibanc a, b, Alex J. Dumbrell c, Ines Mandić-Mulec d, Irena Maček a, b, *

a Biotechnical Faculty, Department of Agronomy, University of Ljubljana, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana, Slovenia,

b Faculty of Mathematics, Natural Sciences and Information Technologies (FAMNIT), University of Primorska, Glagoljaška 8, 6000 Koper, Slovenia,

c School of Biological Sciences, University of Essex, Wivenhoe Park, Colchester CO4 3SQ, United Kingdom,

d Biotechnical Faculty, Department of Food Science and Technology, University of Ljubljana, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana, Slovenia

* Correspoding author: irena.macek@bf.uni-lj.si

Highlights

  • Mofettes (natural CO2 springs) provide long-term stable changes in abiotic factors.
  • Soil archaeal and bacterial community composition is affected by CO2 and hypoxia.
  • O2 is the strongest predictor influencing location specific community composition.
  • Hypoxic soils have higher abundance of methanogenic and anaerobic microbes.
 
Abstract

There is a limited understanding of the importance of abiotic factors in regulating biodiversity and structure of many functionally important soil microbial communities. In this paper we present a molecular characterisation of archaeal and bacterial communities, exposed to long-term change in soil abiotic environment at natural CO2 springs (mofettes), using T-RFLP profiling and examination of 16S rRNA clone libraries. Our results show major shifts in archaeal and bacterial communities towards anaerobic and methanogenic taxa dominating in CO2 rich hypoxic soils with a significant increase in abundance of Methanomicrobia and predominantly anaerobic Chloroflexi and Firmicutes. O2 concentration in soil was consistently shown to be the strongest predictor of the compositional changes across both the archaeal and bacterial communities. However, soil pH and total N, were most important in separating the archaeal communities in transition and control zones, but not the bacterial communities. We conclude that geological CO2 induced hypoxia in mofette systems can cause major shifts in community composition of soil microbes that can generate significant implications for ecosystem functioning (e.g. nutrient cycling and CH4 production). Our data indicate that mofettes offer a good model system for studying the response of natural microbial communities to long-term environmental changes, which is urgently needed to address the bias towards macro-organisms in soil biodiversity research.

17. 2. 2015, INTERVJU RTV SLO, sodelovanje Irene Maček v oddaji Intelekta – ‘Zdravila iz tal’

Intervju: Intelekta – Zdravila iz tal

Datum: 17. februar 2015

 “Odpornost proti antibiotikom je vedno večji zdravstveni problem. Od odkritja penicilina je minilo že več kot 85 let. Inovacije in razvoj na področju antibiotikov so se v zadnjih treh desetletjih tako rekoč ustavili, vendar je skupina ameriških znanstvenikov v prgišču prsti nedavno odkrila do zdaj neznan mikroorganizem, ki izloča obetajočo učinkovino. Novi antibiotik teiksobaktin se je izkazal za učinkovitega pri širokem spektru bakterij, tudi tistih, ki povzročajo tuberkulozo in bakterijo MRSA. V ZDA so na spletni strani Drugs from Dirt – Zdravila iz tal – oblikovali javno pobudo za zbiranje vzorcev prsti z vsega sveta. Tla namreč skrivajo v sebi bogato biotsko pestrost, ki jo le slabo poznamo, a lahko v njih upravičeno iščemo rezervoar genov, iz katerih bi lahko razvili nova zdravila. Radodarni in potencialno koristni organizmi pod zemljo bi lahko rešili tudi nekatere druge probleme človeštva. Sogovorniki v Intelekti so bili prof. Kim Lewis, prof. dr. Stanislav Gobec, doc. dr. Irena Maček in dr. Borut Vrščaj.”

 Vir: spletna stran RTV Slovenija

Zvočni zapis: Intelekta – Zdravila iz tal. Dolžina: 41 min. 4 s.

 

4. 11. 2014, udeležba na sestanku akcije COST FP1305 – ‘Linking Belowground Biodiversity and Ecosystem Function in European Forests (BioLink)’

v tem tednu sem se udeležila prvega letnega sestanka akcije COST FP1305 z naslovom

Linking Belowground Biodiversity and Ecosystem Function in European Forests (BioLink)’

Akcije BioLink traja od 14. maja 2014 do 13. maja 2018. Sestanek je potekal od 4. do 7. novembra 2014 na Univerzi v Readingu v Veliki Britaniji.

Na sestanku sem predstavila projekt SCOPES s prispevkom ‘A New SCOPES Project Looking into the Biodiversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Selected Biodiversity Hot Spots of the Balkan Peninsula’, avtorjev Irena MAČEK, Žaklina MARJANOVIĆ, Fritz OEHL.

Lep pozdrav!

Irena Maček

4. 4. 2014, s strani Švicarske nacionalne znanstvene fondacije je bil odobren nov projekt v okviru programa SCOPES z naslovom ‘Biodiversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and its Importance for Sustainable Land-use in Selected Areas of Balkan Peninsula’

V tem tednu smo izvedeli, da je bil s strani Švicarske nacionalne znanstvene fondacije v okviru programa SCOPES odobren nov projekt pod vodstvom dr. Fritza Oehla (Agroscope, Švica), dr. Irene Maček (Univerza v Ljubljani, Slovenija) in dr. Žakline Marjanović (Univerza v Beogradu, Srbija).

Naslov projekta je ‘Biodiversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and its Importance for Sustainable Land-use in Selected Areas of Balkan Peninsula’. Projekt traja od 1. 6. 2014 do 31. 5. 2017.

Lep pozdrav!

Irena

4. 4. 2014, iskrene čestitke dr. Nataši Šibanc za uspešen zagovor doktarata z naslovom ‘Biodiverziteta arbuskularnih mikoriznih gliv in izbranih skupin rizosfernih mikroorganizmov na naravnih izvirih CO2’

Čestitke dr. Nataši Šibanc za uspešen zagovor doktorata!

Natasa doktorat

Javni zagovor doktorske disertacije Nataše Šibanc z naslovom

Biodiverziteta arbuskularnih mikoriznih gliv in izbranih skupin rizosfernih mikroorganizmov na naravnih izvirih CO2

je bil 4. 4. 2014 ob 9h na UL, BF, Jamnikarjeva 101.

Člani komisije: prof. dr. Nina Gunde-Cimerman, predsednica; doc. dr. Irena Maček, mentorica; izr. prof. dr. Elena Bužan, članica.

Izvleček

Razumevanje procesov, ki vplivajo na diverziteto združb talnih mikroorganizmov, ima pomembno vlogo pri napovedi odzivov ekosistemov in njihovih funkcij na okoljske spremembe. Tovrstne raziskave so v naravnih ekosistemih težavne zaradi specifičnih lastnosti tal, saj so selekcijski pritiski v tleh redko časovno in prostorsko usmerjeni in se pogosto prekrivajo z drugimi talnimi karakteristikami. Naravni izviri CO2 (mofete) so ekstremni ekosistemi, kjer ogljikov dioksid (CO2) geološkega izvora doseže površino tal in povzroča dolgoročne spremembe v sestavi talnega zraka. Ker se CO2 prezračuje skozi tla,  najprej prizadene korenine rastlin in talne organizme. Za naše raziskave diverzitete in ekologije združb talnih mikroorganizmov smo izbrali vrstno pestre in funkcionalno pomembne skupine mikrobov; arbuskularne mikorizne (AM) glive, arheje, bakterije in kvasovke. Sestavo združb AM gliv smo na območjih izbranih lokacij mofet v Sloveniji, Italiji in Republiki Češki določili z metodo pirosekvenciranja (454 GS-FLX, Roche), sestavo združb arhej in bakterij smo določili na območju slovenskih mofet v okolici Stavešincev s konvencionalnim pristopom na podlagi PCR, kloniranja in sekvenciranja po Sangerju. Kvasovke smo na območju slovenskih mofet izolirali z uporabo več različnih tehnik izolacije in različnih gojišč ter identificirali z molekulskimi pristopi. Najpomembnejši okoljski dejavniki, ki vplivajo na sestavo združb AM gliv, arhej in bakterij na območju naravnih izvirov CO2, so koncentracija CO2 v talnem zraku, hipoksija in pH tal. Dodatno smo ugotovili, da na variabilnost v sestavi združb AM gliv vplivajo tudi razlike med leti vzorčenja, medtem ko razlik med različnimi meseci vzorčenja in vpliva geografske oddaljenosti med mofetami nismo opazili. V združbi AM gliv smo ugotovili večjo biodiverziteto (glede na izračunana Hillova števila) na kontrolnih območjih, medtem ko razlik v biodiverziteti med združbami arhej in bakterij na območjih z različno koncentracijo CO2 nismo opazili. Identificirali smo osem izolatov kvasovk, med njimi tudi kvasovko Occultifur species sp. nov., ki velja za novo, do sedaj še neopisano vrsto. Rezultati naše študije kažejo, da ima lahko izhajanje geološkega plina pomembne ekološke posledice, ki nastanejo zaradi sprememb v sestavi združb talnih mikroorganizmov. Te se dogajajo v smeri večje abundance anaerobnih in metanogenih predstavnikov arhej in bakterij, večje številčnosti fermentativnih kvasovk in trajnih sprememb v sestavi združb vseh raziskovanih mikrobnih skupin v smeri večje abundance ekoloških specialistov.