Oddělení mykorhizních symbióz

English

Co nás v současné době zajímá?


Vztah mezi strukturou a funkcí společenstev arbuskulárně mykorhizních hub

Kořeny rostlin jsou v přirozených podmínkách kolonizovány mnoha druhy mykorhizních hub a tato společenstva symbiontů často přináší rostlinám větší prospěch než symbióza s jedinou houbou. Jen málo je však známo o tom, jak specifická společenstva arbuskulárně mykorhizních hub vznikají a jak jejich složení ovlivňuje fungování mykorhizy.

Zpětná vazba mezi rostlinou a půdou (Plant-soil feedback, PSF)

PSF je důležitým faktorem v soužití rostlinných druhů a zkoumáme jej v úzké spolupráci s Oddělením populační ekologie našeho ústavu. Studujeme prostorovou variabilitu PSF a testujeme, jak se mění biotické a abiotické vlastnosti půdy se vzdáleností od kořenů rostliny. Chceme zjistit, které komponenty PSF mají největší význam v prostorovém uspořádání interakcí mezi rostlinnými druhy. Dále chceme porozumět klíčovým faktorům ovlivňujícím vnitrodruhový i mezidruhový PSF na úrovni druhů a genotypů tím, že vztáhneme výsledky PSF experimentů k množství funkčních vlastností druhů, fylogenezi a změnám v chemickém složení půdy a půdní biotě. Rovněž využíváme dlouhodobý experiment s odstraňováním rostlin založený našimi spolupracovníky na horské druhově bohaté louce. Chceme zjistit, a to jak v terénu, tak i v kontrolovaných podmínkách, jak dominantní druhy rostlin ovlivňují houbové komunity a naopak.

Fungování arbuskulární mykorhizní symbiózy za sucha

Tématem fungování arbuskulární mykorhizní (AM) symbiózy za sucha se zabýváme od roku 2017. V řadě skleníkových nádobových experimentů pěstujeme mykorhizní a nemykorhizní modelové rostliny v substrátu, u něhož precizně manipulujeme obsahem vody. Následně určujeme, jak se při vysoké či nízké dostupnosti vody, nebo dokonce na celém gradientu dostupnosti vody, mění příjem živin (fosfor a dusík), nebo i samotné vody rostlinami. V těchto pokusech využíváme značení příslušnými izotopy, které následně kvantifikujeme v biomase rostlin (spolupráce s kolegy z Mikrobiologického ústavu AV ČR). Dále zkoumáme, jak přítomnost mykorhizních struktur v substrátu ovlivňuje jeho hydraulickou konduktivitu, zejména na gradientu zrnitostního složení půdních částic. Rovněž nás zajímají funkční vlastnosti AM hub (na úrovni druhů či izolátů) související se suchem.

Arbuskulárně mykorhizní houby v orných půdách

Intenzivní zemědělská praxe snižuje infektivitu a diverzitu mykorhizních hub v půdě. Zajímá nás, do jaké míry jsou společenstva mykorhizních hub v orných půdách funkční a prospívají svým hostitelským rostlinám.

Interakce mezi arbuskulárně mykorhizními a ektomykorhizními houbami a jejich hostitelskými rostlinami

Arbuskulárně mykorhizní (AM) a ektomykorhizní (EcM) houby tvoří dva nejdůležitější typy mykorhizní symbiózy v mírném podnebném pásu. V průběhu spontánní sukcese vegetace jsou rostliny s AM symbiózou (byliny a trávy) nahrazeny dřevinami tvořícími EcM symbiózu. Během této přeměny vegetace rostliny obou typů vzájemně kompetují jak nad zemí (o světlo), tak pod zemí (prostřednictvím kořenů o půdní živiny). Symbiotické houby mohou významně ovlivnit výsledek této kompetice. Zkoumáme, jak se uvedené skupiny hub během změn vegetace, kdy jejich hostitelé koexistují v těsné blízkosti, navzájem ovlivňují. Zajímá nás, jaký má interakce mycelií AM a EcM hub v půdě vliv na uchycování a růst semenáčků obou typů hostitelských rostlin.

Studium hub pomocí molekulárních metod

Určování hub pomocí sekvencí DNA je v dnešní době nejrozšířenější a obecně přijímanou metodou, která znamenala revoluci ve studiu a pochopení komunitní ekologie a rozšíření hub. Nástup tzv. high-throughput sekvenování v nedávné době výrazně posunul možnosti v této oblasti, co se týče možného počtu zpracovaných vzorků, rychlosti celého procesu, počtu získaných sekvencí, apod. Cílem našeho výzkumu je optimalizace a vylepšování detekce hub především v kořenech rostlin a v půdě pomocí nových molekulárních metodických postupů. Typicky se jedná o výběr a testování vhodných regionů DNA a k nim příslušných primerů, jejich porovnání pro využití v komunitní ekologii, fylogenetice nebo biogeografii, zajištění dostatečné kvality sekvencí a spolehlivých následných bioinformatických postupů. Náš výzkum se zde zaměřuje především na arbuskulárně mykorhizní houby spadající do oddělení Glomeromycota

Valorizace biomasy rostlin pro nutraceutické a kosmetické produkty

Projekt Národního Centra Kompetence Biocirtech „Valorizace rostlinné biomasy biorafinačními postupy“ je zaměřen na netradiční rostlinné surovinové zdroje a postupy jejich zpracování. Jednotlivé postupy jsou realizovány s využitím unikátních sbírek genetického rostlinného materiálu v BÚ jako je sbírka kosatců. Práce zahrnuje výzkum kultivačních postupů v řízených růstových podmínkách i polních podmínkách, následné zpracování a frakcionaci biomasy, separaci a izolaci cílových bioaktivních látek po identifikaci jejich bioaktivit. Hlavními aktivitami jsou produkce bioaktivních látek rostlinami, se zaměřením na podzemní biomasu kořenů a oddenků kosatců. Na pěstování navazuje izolace a separace bioaktivních látek inovativními separačními metodami bez použití pevné fáze, jako odstředivé rozdělovací chromatografie a stanovení biologických aktivit získaných izolátů, zejména cílených na využití látek v kosmetickém průmyslu, případně v doplňcích stravy.

Kromě kosatců je využívána také biomasa konopí pěstovaného ve výzkumné pěstírně, výzkum kultivačních postupů pro maximalizaci obsahových látek včetně výzkumu hydroponických kultivací.

Návazným projektem je projekt MPO Trio zaměřený na výzkum ovlivnění obsahových látek vnesením různých mikrobiálních složek pěstebních substrátů (půdní kvasinky, mykorhizní houby, endofytní houby, bakterie a mikrořasy) u speciálních chemotypů odrůd konopí s podlimitním obsahem THC. Ve výzkumné kultivační jednotce v areálu Rabbit a.s., která byla zřízena VŠCHT jsou prováděny pokusy s chemotypy konopí a měřeny obsahy kanabinoidů. Cílem projektu je zjistit, jak interaguje půdní mikrobiom s produkcí sekundárních metabolitů.

Využití mikrobiálních inokulací na bázi bakterií půdních hub a řas pro pěstování rostlin v pouštním prostředí

Projekt je součástí prezentace ČR na EXPO2020 v Dubaji, kde je za pomoci technologie ČVUT SAWER vyráběna voda ze vzduchu a za použití mikrobiálních inokulací je realizováno ozelenění chudých písčitých půd v poušti. Cílem je za pomoci těchto technologií vybudování okrasné a užitkové zahrady v rámci českého pavilonu EXPO. Pro ozelenění marginálních půd jsou používány kombinace technologií produkce mikrořas ve fotobioreaktoru, implementace podpovrchové kapkové závlahy a inokulace půd symbiotickými a endofytními houbami a bakteriemi a přídavku vermikompostového výluhu pro dodání organické hmoty do půdy.