tel ;

Transkrypt

1 1) Grupa: Zagrożenia biologiczne jezior A) Podgrupa badawcza: Cyjanobakterie: zakwity, cyjanotoksyny Koordynator - Dr Iwona Jasser tel ; i.jasser@zemuw.pl, jasser.iwona@biol.uw.edu.pl B) Podgrupa badawcza bakteryjna: choroby bakteryjne rozprzestrzeniane drogą wodną. Koordynator - Dr B. Kiersztyn tel ; kiersztyn@zemuw.pl, kiersztyn@biol.uw.edu.pl 2) Członkowie grup Mgr Aleksandra Bukowska tel ; a.bukowska@biol.uw.edu.pl Mgr Katarzyna Jakubiec tel ; k.jakubiec@biol.uw.edu.pl Ola Bielczyńska 1

2 Dr Anna Karnkowska-Ishikawa 3) Tematyka badawcza: A) Podgrupa badawcza cyjnobakteryjna: zakwity toksyczne i pikocyjanobakterie - Kordynator: Dr Iwona Jasser Głównymi celami realizowanego projektu są badania zmierzające do określenia potencjalnej i realizowanej toksyczności cyjanobakterii w wodach Wielkich Jezior Mazurskich na podstawie analizy genów markerowych, stężenia toksyn i analiz środowiskowych. Prowadzone są taż izolacje i badanie właściwości ekofizjologicznych oraz molekularna analiza różnorodności cyjanobakterii pikoplanktonowych z wybranych jezior Systemu Wielkich Jezior Mazurskich. Zagadnienia szczegółowe projektu obejmują: Monitoring i informacja o zakwitach sinicowych w Wielkich Jeziorach Mazurskich Kalibracja zależności pomiędzy udziałem genów toksyczności i stężeniami toksyn Określenie progowych wartości obecności genów toksyczności i ich związku z toksycznymi zakwitami sinicowymi Opracowanie protokołu do szybkiej oceny wystąpienia zakwitów sinicowych i prognozowania rzeczywistego zakwitu toksycznego na podstawie analizy Real-Time PCR Ponadto zagadnienia realizowane przez podgrupę cyjanobakteryjna obejmują też zagadnienia takie jak: (i) Zależności pomiędzy Nodularia spumigena, sinicą wiążącą azot i produkującą toksyny a Synechocococcus spp., przedstawicielem pikocyjanobakterii w morzu Bałtyckim, (ii) Rola autotroficznego pikoplanktonu w funkcjonowaniu mikrobiologicznych sieci troficznych w jeziorach o różnym statusie troficznym, (iii) Zastosowanie metod biologii molekularnej w badaniach ekologii i ekofizjologii i bioróżnorodności pikocyjanobakterii (iv) Zależność pomiędzy zróżnicowaniem genetycznym pikocyjanobakterii i statusem troficznym jezior. B) Podgrupa badawcza bakteryjna: choroby bakteryjne rozprzestrzeniane drogą wodną koordynator: dr Bartosz Kiersztyn Najbliższy projekt będzie związany z poszukiwanie bakterii patogennych w wodach systemu Wielkich Jezior Mazurskich. Detekcja obecności bakterii potencjalnie będzie dokonana na podstawie analizy obecności w wodach jezior genów markerowych dla potencjalnie niebezpiecznych mikroorganizmów (np. genu LuxR systemu quorum sensing charakterystycznego dla oportunistycznych chorobotwórczych szczepów Aeromonas sp. obecność tych genów i ich transkryptu 2

3 stwierdziliśmy w J. Mikołajskim w roku 2010 i 2011 w ramach poprzedniego projektu NCN). Obecność patogenów zostanie potwierdzona z wykorzystaniem markerów biochemicznych w oparciu o analizy z wykorzystaniem microplate reader. Poszukujemy takich potencjalnych patogenów patogenów jak m.in. Pseudomonas sp., Aeromonas sp., Vibrio sp., Legionella sp., E.coli, Salmonella Sp. Projekt zmierza do opracowania prostego modelu za pomocą którego możliwe będzie szybkie i tanie oszacowanie zagrożenia spowodowanego obecnością patogenów w systemie Wielkich Jezior Mazurskich zarówno dla szeroko rozumianej aktywności rekreacyjno-turystycznej jak i gospodarki rybackiej. Podejmujemy także badania czynników środowiskowych (jak np. zmiany klimatyczne) wpływających na rozprzestrzeniania się chorób bakteryjnych przenoszonych drogą wodną. Drugim zagadnieniem realizowanym w ramach podgrupy jest problematyka związana z mechanizmami tworzenia biofilmów bakteryjnych w środowiskach jeziorowych. Analizie podawane są naturalne czynniki hamujące te procesy w oparciu o badanie markerów biochemicznych, analizy mikroskopowe, genetyczne i inne. Badania zmierzają do określenia związków naturalnie wytwarzanych przez komórki planktonowe potencjalnie przydatnych w ograniczaniu kolonizacji powierzchni przez bakterie w tym bakterie potencjalne patogenne. Zintegrowanym celem obu podgrup badawczych jest stworzenie genetycznych (w oparciu o techniki PCR) i biochemicznych (np. z wykorzystaniem microplate reader) testów pozwalających na równoczesne wykrycie zagrożenia toksycznymi zakwitami cyjanobakterii i obecnością patogenów. 4) Metodyka i aparatura badawcza: Badania prowadzone są w oparciu o techniki i metody biologii molekularnej (m.in. FISH, DGGE, sekwencjonowanie i analiza DNA, PCR), biochemii (ELF, specyficzne markery aktywności komórek), radiochemii, hydrochemii analitycznej i fizycznej, fluorymetrii, mikroskopii epifluorescencyjnej oraz instrumentalne pomiary in situ z wykorzystaniem specyficznych sond. Przykładowa fotografia: 3

4 Gammaproteobacteria (zielone) wybarwione techniką FISH w konsorcjum z cyjanobakteriami (pomarańczowe), pow 1000x, J. Mikołajskie, mikroskop epifluorescencyjny. W pracy posiadamy i wykorzystujemy sprzęt taki jak m.in.: - Analizator węgla DOC - Mikroskop epifluorescencyjny Nikon z kompletnym systemem komputerowej analizy obrazu, świetlny mikroskop odwrócony - Ultrawirówki, termostatowane łaźnie wodne, piec hybrydyzacyjny - fitotron - Termocykler gradientowy wraz z systemem elektroforezy oraz elektroforezy z w gradiencie denaturującym (DGGE) - wieloparametryczna sonda do pomiaru parametrów fizykochemicznych in situ - spekrtofotometry i spektrofluorymetry, zestawy do filtracji różnicowej - Microplate reader - Czytnik ELISA - i inne 5) Miejsce realizacji badań Badania realizowane są w laboratorium terenowym zlokalizowanym na terenie Stacji Hydrobiologicznej PAN w Mikołajkach (woj. warmińsko mazurskie) oraz w warszawskich laboratoriach wydziału Uniwersytetu Warszawskiego 6) Realizowane i zrealizowane projekty oraz wybrane publikacje. Projekty: 1) Potencjalna i realizowana toksyczność cyjanobakterii w wodach Wielkich Jezior Mazurskich na podstawie analizy genów markerowych, stężenia toksyn i analiz środowiskowych projekt własny, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, Nr. N , kierownik projektu: Iwona Jasser, okres realizacji: ) Bioróżnorodność strukturalna i funkcjonalna bakterii swobodnie pływających i osiadłych kolonizujących tonące cząstki sestonu projekt własny, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, N , kierownik projektu: Bartosz Kiersztyn, okres realizacji: ) Izolacja i badanie właściwości ekofizjologicznych oraz molekularna analiza różnorodności biologicznej cyjanobakterii pikoplanktonowych z wybranych jezior 4

5 systemu Wielkich Jezior Mazurskich projekt własny, finansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Nr. N /0535, kierownik projektu: Iwona Jasser, okres realizacji: ) The role of autotrophic picoplankton (APP) as a component of microbial loop in food webs of changing lacustrine ecosystems, especially in lakes under restoration (kierownik i wykonawca, University of Lahti, Finland founded by Maj & Tor Nessling Foundation, ) 5) Rola mikrobiologicznej sieci troficznej w krążeniu węgla w jeziorach humusowych: udział autotroficznego (APP) i heterotroficznego pikoplankton (bakterie) w produkcji i konsumpcji mikrobiologicznej (kierownik projektu KBN, ) Publikacje: Jasser I., Królicka A., Jakubiec K. and Chróst R.J. Seasonal and spatial diversity of picocyanobacteria community in the Great Mazurian Lake system derived from DGGE analyses of 16S rdna and cpcba-igs markers J. Microbiol. Biotechnol. ( Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A. & Chróst R.J Do acid-tolerant picocyanobacteria exist? A study of two strains isolated from humic lakes in Poland. Hydrobiologia (DOI /s y) Mazur-Marzec H., Sutryk K., Kobos J., Hebel A., Hohlfeld N., Kaczkowska M. J., Błaszczyk A., Toruńska A., Łysiak-Pastuszak E., Kraśniewski W. and Jasser I Cyanobacterial blooms, cyanotoxin production and accumulation in biota from the southern Baltic Sea. Hydrobiologia (DOI /s ) Kiersztyn B., Siuda W., Chróst R Persistence of bacterial proteolytic enzymes in lake ecosystems. FEMS Microbiol. Ecol. 80: Jasser I. & Kostrzewska-Szlakowska I Fading out of the trophic cascade at the base of the microbial food web caused by changes in the grazing community in mesocosm experiments. Oceanological and Hydrobiological Studies, 41: 1-11 Kostrzewska-Szlakowska I. & Jasser I Black box: what do we know about humic lakes? Pol. J. Ecol. 59: Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A. & Królicka A A novel phylogenetic clade of picocyanobacteria from Mazurian lakes (Poland) reflects early ontogeny of glacial lakes. FEMS Microbiol. Ecol. 75: Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A., Kozłowska E., Królicka A. & Łukomska- Kowalczyk M Isolation of picocyanobacteria from Great Mazurian Lake System - comparison of two methods. Pol J Microbiol. 59:

6 Jasser I., Kostrzewska-Szalkowska I., Ejsmond-Karabin J., Kalinowska K. & Węgleńska T Autotrophic versus heterotrophic production and components of trophic chain in humic lakes: the role of microbial communities. Pol. J. Ecol. 2009: Kiersztyn B., Siuda W., Białka jako substrat pokarmowy dla mikroorganizmów wodnych. Post. Mikrobiol. 46: Siuda W., Kiersztyn B., Chróst R The dynamics of protein decomposition in lakes of different trophic status - reflections on the assessment of the real proteolytic activity in situ. J. Microbiol. Biotechnol. 17: Jasser, I The relationship between APP-the smallest autotrophic component of food web and trophic status and the depth of lakes. J. Hydrobiol. Ecohydrol. 6: Jasser, I. Lehtovaara, A. & Arvola, Seasonality and coexistence of autotrophic pico- and nanoplankton and zooplankton in three boreal lakes. Verh. Internat. Verain. Limnol. 29: Jasser, I. & Arvola, L Potential effects of abiotic factors on the abundance of autotrophic picoplankton in four boreal lakes. J. Plankton Res. 25: Jasser, I Autotrophic picoplankton (APP) in four lakes of different trophic status: composition, dynamics and relation to phytoplankton. Pol. J. Ecol. 50: Kiersztyn B., Siuda W., Chróst R.J Microbial ectoenzyme activity: useful parameters for characterizing the trophic condition of lakes. Polish J. Environ. Stud. 11: