Załącznik 2 AUTOREFERAT dr Tomasz Leski Instytut Dendrologii PAN Pracownia Badania Mikoryz Ul. Parkowa 5 62-035 Kórnik
1. Imię i nazwisko: Tomasz Leski 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe: 2003 doktor nauk biologicznych, tytuł uzyskany w Instytucie Dendrologii PAN w Kórniku na podstawie rozprawy doktorskiej: Struktura zbiorowisk grzybów mikoryzowych i mikoryz sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) rosnącej w różnych warunkach siedliskowych. Promotor: prof. dr hab. Maria Rudawska, recenzenci: prof. dr hab. Maria Ławrynowicz i prof. dr hab. Antoni Werner. 1992 magister biologii (specjalizacja biologia środowiskowa), Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Promotor: prof. dr hab. Melityna Gromadska 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych: 2007 do chwili obecnej adiunkt w Pracowni Badania Mikoryz Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku 1998 2007 asystent w Pracowni Badania Mikoryz Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku 1997-1998 - pracownik inżynieryjno-techniczny (dokumentalista) w Zakładzie Fizjologii (Pracownia Mikoryz) Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku 1993 1997 pracownik inżynieryjno-techniczny (młodszy dokumentalista) w Zakładzie Fizjologii (Pracownia Mikoryz) Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku 1992 asystent stażysta w Zakładzie Ekologii Zwierząt, Wydział BiNoZ UMK Toruń 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.): a) tytuł osiągnięcia naukowego: Zbiorowiska grzybów mykoryzowych wzrostu i rozwoju towarzyszące drzewom na wczesnym etapie W niniejszym autoreferacie stosuje się pojęcia mykoryza, grzyby mykoryzowe itd., w miejsce używanych dotychczas mikoryza, grzyby mikoryzowe. Wynika to z decyzji Rady Języka Polskiego przy Prezydium Polskiej Akademii Nauk z dnia 27.VI.2011, która opowiedziała się za przyjęciem, jako jedynie poprawnej formy zapisywanej przez y", czyli: mykologia, mykologiczny, etc. 2
b) autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa: [1] Leski T., Rudawska M., Aučina A. 2008. The ectomycorrhizal status of European larch (Larix decidua Mill.) seedlings from bareroot forest nurseries. Forest Ecology and Management 256 (12): 2136-2144. IF = 2,110; MNiSW = 40 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na całkowitym opracowaniu koncepcji badań, zbiorze materiału, udziale w analizach morfologicznych mykoryz, analizie mikroskopowej mykoryz, przeprowadzeniu wszystkich analiz molekularnych, analizie statystycznej interpretacji uzyskanych wyników oraz znaczącym udziale w przygotowaniu manuskryptu. Mój udział procentowy w powstanie tej pracy szacuję na 75%. [2] Leski T., Pietras M., Rudawska M. 2010. Ectomycorrhizal fungal communities of pedunculate and sessile oak seedlings from bare-root forest nurseries. Mycorrhiza 20: 179-190. IF = 2,571; MNiSW = 40 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na współopracowaniu koncepcji badań, udziale w zbiorze materiału, udziale w analizach morfologicznych mikoryz, przeprowadzeniu analiz molekularnych, analizie statystycznej i interpretacji uzyskanych wyników oraz znaczącym udziale w przygotowaniu manuskryptu. Mój udział procentowy w powstanie tej pracy szacuję na 70%. [3] Aučina A., Rudawska M., Leski T., Skridaila A., Riepšas E., Iwański M. 2007. Growth and mycorrhizal community structure of Pinus sylvestris seedlings following the addition of forest litter. Applied and Environmental Microbiology 73: 4867-4873. IF = 4,004; MNiSW = 40 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na pomocy w przygotowaniu koncepcji badań i zaplanowaniu doświadczenia, znaczącym udziale w przeprowadzeniu analiz molekularnych, analizie statystycznej i interpretacji uzyskanych wyników oraz udziale przygotowaniu części manuskryptu (metody, wyniki i dyskusja). Mój udział procentowy w powstanie tej pracy szacuję na 30%. [4] Leski T., Rudawska M. 2012. Ectomycorrhizal fungal community of naturally regenerated European larch (Larix decidua) seedlings. Symbiosis 56: 45-53. IF = 1,214; MNiSW = 15 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na opracowaniu koncepcji badań, zbiorze całego materiału, znaczącym udziale w przeprowadzeniu analiz morfologicznych i mikroskopowych mykoryz, wykonaniu wszystkich badań molekularnych, analizie statystycznej i interpretacji uzyskanych wyników oraz znaczącym udziale w przygotowaniu manuskryptu. Mój udział procentowy w powstanie tej pracy szacuję na 80%. 3
[5] Aučina A., Rudawska M., Leski T., Ryliškis D., Pietras M., Riepšas E. 2011. Ectomycorrhizal fungal communities on seedlings and conspecific trees of Pinus mugo grown on the coastal dunes of the Curonian Spit in Lithuania. Mycorrhiza. 21: 237 245. IF = 2,630; MNiSW = 40 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na współopracowaniu koncepcji badań i planów doświadczenia, wykonaniu większości analiz molekularnych, udziale w analizie statystycznej i interpretacji uzyskanych wyników oraz znaczącym uczestnictwie w przygotowaniu manuskryptu. Mój udział procentowy w powstanie tej pracy szacuję na 30%. [6] Leski T., Aučina A., Skridaila A., Pietras M., Riepšas E., Rudawska M. 2010. Ectomycorrhizal community structure of different genotypes of Scots pine under forest nursery conditions. Mycorrhiza 20:473-481. IF = 2,571; MNiSW = 40 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na przygotowaniu koncepcji badań i planów doświadczenia, wykonaniu większości analiz molekularnych, znaczącym udziale w analizie statystycznej i interpretacji uzyskanych wyników oraz przygotowaniu większości tekstu manuskryptu. Mój udział procentowy w powstanie tej pracy szacuję na 65%. Sumaryczny IF = 15,10 Łączna liczba punktów MNiSW = 215 IF podano według roku publikacji, dla pracy z roku 2012 zastosowano IF z roku 2011. Punkty MNiSW według wykazu czasopism naukowych (część A) z dnia 20.12.2012. c) omówienie celu naukowego ww. prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania. Cytowania prac naukowych, stanowiących osiągnięcie podane są wg numeracji publikacji zastosowanej w pkt. 4 b niniejszego Załącznika oraz do poszczególnych punktów wykazu opublikowanych prac naukowych (Załącznik 4: pkt II.A i II.D). Pozostałe cytowania umieszczono w przypisach. Symbioza mykoryzowa jest mutualistycznym związkiem między korzeniami roślin a strzępkami grzybów, w którym między partnerami mykoryzowymi (fytobiontem i mykobiontem) dochodzi do obustronnej wymiany niezbędnych do życia substancji odżywczych. Jedną z siedmiu wyróżnianych typów mykoryz jest ektomykoryza. Pomimo, że 4
tylko niewiele ponad 3% roślin lądowych (z 39 rodzin) związanych jest z grzybami ektomykoryzowymi, związek ten jest niezwykle istotny dla funkcjonowania i trwania ekosystemów leśnych półkuli północnej. Zbiorowiska leśne strefy umiarkowanej i borealnej są zdominowane przez drzewa z rodzin Pinaceae, Fagaceae, Betulaceae, Salicaceae i Tiliaceae, których przedstawiciele to gatunki typowo ektomykoryzowe. U większości drzew symbioza ta ma charakter obligatoryjny, co oznacza, że drzewa nie są w stanie rozwijać się prawidłowo bez ektomykoryz. Bardzo istotną rolę odgrywa ektomykoryza szczególnie na wczesnym etapie życia drzew. Grzyby ektomykoryzowe wspomagają bowiem wzrost siewek i sadzonek poprzez zwiększenie pobierania przez nie wody i składników mineralnych, jak również poprzez zapewnienie ochrony przed patogenami korzeniowymi. W ten sposób mogą ułatwiać naturalne odnawianie lasu, zwłaszcza w niekorzystnych warunkach środowiskowych ograniczających przeżywalność siewek. Grzyby mykoryzowe stanowią ważny komponent biomasy mikroorganizmów zasiedlających system korzeniowy. W zbiorowisku leśnym na powierzchni jednego metra kwadratowego gleby występuje od 250 tys. do 6,5 mln wierzchołków mykoryzowych, a w jednym gramie gleby od 100 do 700 metrów strzępek grzybni mykoryzowej. Całkowita liczba partnerów grzybowych tworzących związki ektomykoryzowe nie jest ciągle dokładnie określona. Ostatnie szacunki wskazują, że ich liczba może wahać się od 7000 do 10 000 gatunków. Tradycyjne metody badań zbiorowisk grzybów ektomykoryzowych (definiowanych jako wszystkie gatunki występujące łącznie w czasie i przestrzeni) opierają się na obserwacji owocników. Znaczący postęp w poznaniu zbiorowisk grzybów mykoryzowych jak również w określeniu statusu mykoryzowego niektórych rodzajów grzybów (np. Tomentella, Pseudotomentella), nastąpił w momencie udoskonalenia przez prof. R. Agerera metody anatomo-morfotypowania ektomykoryz, a następnie zastosowania molekularnej identyfikacji partnerów grzybowych. Początkowo identyfikacja molekularna oparta była na analizie polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP restriction fragment length polymorphism) zamplifikowanego regionu ITS rdna grzybowego. W chwili obecnej do identyfikacji ektomykoryz wykorzystuje się standardowo połączenie techniki RFLP i sekwencjonowania regionu ITS, bądź też opiera się na samym sekwencjonowaniu. Wszystkie publikacje włączone do osiągnięcia naukowego, będącego podstawą wniosku 5
habilitacyjnego, zostały przygotowane na podstawie wstępnej klasyfikacji mykoryz do morfotypów a następnie identyfikacji molekularnej partnera grzybowego. Panujący obecnie w polskim leśnictwie sposób prowadzenia odnowień powierzchni pozrębowych i zalesień terenów nieleśnych, opiera się w głównej mierze na materiale sadzeniowym produkowanym w polowych szkółkach leśnych, na kwaterach hodowlanych. Oprócz prawidłowo rozwiniętej części nadziemnej i dobrze wykształconego systemu korzeniowego, niezwykle istotne jest, aby sadzonki przeznaczone do odnowień i zalesień, zaopatrzone były w liczne i zróżnicowane gatunkowo symbionty grzybowe. Dlatego też w Pracowni Badania Mikoryz Instytutu Dendrologii PAN, której jestem pracownikiem, skupiliśmy się m.in. na badaniach zbiorowisk grzybów mykoryzowych towarzyszących sadzonkom drzew w szkółkach leśnych. Badania te miały na celu weryfikację powszechnie panującego poglądu, że na skutek długotrwałego użytkowania i stosowania zabiegów hylotechnicznych zbiorowiska grzybów mykoryzowych w szkółkach leśnych są ubogie pod względem składu gatunkowego a stopień kolonizacji mykoryzowej jest niski. Jednym z ważnych gatunków drzew lasotwórczych jest modrzew europejski (Larix decidua Mill.). Pomimo, że w Polsce modrzew europejski występuje naturalnie jedynie na terenach górskich (Sudety, Karpaty i Góry Świętokrzyskie), to już od bardzo dawna jest gatunkiem często stosowanym w praktyce leśnej na terenie całego kraju. Sadzonki modrzewia produkowane są niemal we wszystkich szkółkach leśnych. Tak jak większość naszych drzew leśnych, modrzew jest gatunkiem obligatoryjnie mykoryzowym. Dzięki środkom uzyskanym na realizację projektu badawczego pt. Mikoryza modrzewia w szkółkach leśnych - stan, struktura oraz czynniki kształtujące jej tworzenie, finansowanego przez MNiSW, którego byłem pomysłodawcą i kierownikiem, możliwe było określenie związków mykoryzowych modrzewia, rosnącego w polowych szkółkach leśnych. Nadrzędnym celem było określenie stopnia kolonizacji mykoryzowej oraz zróżnicowania (bogactwo gatunkowe i obfitość występowania) zidentyfikowanych grzybów mykoryzowych. Należy podkreślić, że były to pionierskie badania nad mykoryzami modrzewia europejskiego z wykorzystaniem analiz molekularnych. Do momentu opublikowania wyników [1] nasza wiedza o związkach mykoryzowych L. decidua ograniczała się do danych uzyskanych na podstawie obserwacji występowania owocników grzybów ektomykoryzowych. Jedyne studia na poziomie mykoryz, wykonane przy zastosowaniu ówcześnie dostępnych metod, podjęte 6
były w latach 50-tych ubiegłego wieku przez prof. Tadeusza Dominika i prof. Romana Pachlewskiego i z wyjątkiem grzyba Cenococcum nie doprowadziły do identyfikacji partnerów grzybowych w mikoryzie modrzewia. Moje, trzyletnie badania przeprowadzone w 32 szkółkach leśnych (łącznie 45 kwater hodowlanych) wykazały, że modrzew europejski w warunkach szkółkowych odznacza się bardzo wysokim, sięgającym 100% stopniem kolonizacji mykoryzowej. Stwierdzono, że sadzonki modrzewia w szkółkach, kolonizowane są w sumie przez siedem taksonów grzybów symbiotycznych: Wilcoxina mikolae, Tuber sp. 1, Tuber sp. 2, Pezizales 1, Pezizales 2, Pezizales 3 i Suillus grevillei. W poszczególnych szkółkach występowało od 1 do 4 taksonów grzybów mykoryzowych. Wykazano, że wiek sadzonek wpływa na bogactwo gatunkowe grzybów mikoryzowych. Łącznie, w analizowanych szkółkach na sadzonkach jednorocznych zanotowano pięć taksonów, natomiast na sadzonkach 2-3 letnich obecnych było siedem taksonów grzybów mykoryzowych. Średnie bogactwo gatunkowe przypadające na pojedynczą sadzonkę było również wyższe u roślin starszych (2,3 taksonu na sadzonkach dwu i trzy-letnich w porównaniu do 1,4 taksonu na sadzonkach jednorocznych). Cechą charakterystyczną badanych zbiorowisk była dominacja mykoryz tworzonych przez grzyby należące do Ascomycota nad mykoryzami tworzonymi przez Basidiomycota, zarówno pod względem bogactwa gatunkowego jak i względnej obfitości występowania. Wśród workowców najczęściej i najobficiej występującym gatunkiem był grzyb W. mikolae. Był on odnotowywany prawie we wszystkich badanych szkółkach, często będąc jedynym partnerem mykoryzowym sadzonek jednorocznych. Na sadzonkach 2 i 3 letnich obfitość jego występowania ulegała zmniejszeniu. W. mikolae jest bardzo częstym partnerem gatunków iglastych w szkółkach leśnych i tworzy z modrzewiem i sosną odrębny typ związku symbiotycznego, czyli ektendomykoryzę. Oprócz cech typowych dla ektomykoryz (sieć Hartiga i mufka grzybniowa), charakterystycznym elementem ektendomykoryz jest penetracja komórek kory pierwotnej korzenia przez strzępki grzyba symbiotycznego. Pomimo, że grzyb W. mikolae był obecny w 29 z 32 analizowanych szkółek, nie stwierdzono zróżnicowania genetycznego w obrębię sekwencji regionu ITS rdna zamplifikowanego z mykoryz pochodzących z różnych szkółek. Jest to o tyle intrygujące, że Ze względu, że nie wszystkie grzyby tworzące analizowane mykoryzy zostały zidentyfikowane do poziomu gatunku w autoreferacie przy omawianiu bogactwa gatunkowego badanych zbiorowisk grzybów mykoryzowych używane jest pojęcie takson. Takson rozumiany jest, więc jako zidentyfikowany do różnego poziomu systematycznego morfotyp mykoryzowy. 7
wcześniejsze badania naszego zespołu [II.A.12] wykazały wewnątrzgatunkowe zróżnicowanie grzyba W. mikolae, kolonizującego sadzonki świerka w szkółkach leśnych. Wyniki uzyskane dla sadzonek modrzewia, mogą wskazywać na silną preferencję tego drzewa wobec określonego genotypu W. mikolae. Z kolei jedynym przedstawicielem Basidiomycota nawiązującym ektomykoryzy z modrzewiem w warunkach szkółkowych był S. grevillei (maślak żółty), gatunek tworzący w warunkach naturalnych mykoryzy wyłącznie z modrzewiami. Jest to drugi pod względem częstości i obfitości występowania grzyb notowany na sadzonkach modrzewia w warunkach szkółki leśnej. Należy jednak zaznaczyć, że podczas gdy na sadzonkach jednorocznych S. grevillei występuje niezbyt często i obficie, to na sadzonkach 2-3 letnich jest już bardzo powszechny, a w niektórych szkółkach jego względna obfitość występowania przekracza 90%. Wzajemne relacje częstości i obfitości występowania grzybów W. mikolae i S. grevillei na jednorocznych i starszych sadzonkach modrzewia wskazują, że już niewielkie różnice w wieku partnera roślinnego silnie modyfikują strukturę zbiorowiska grzybów mykoryzowych. Przyczyn tych modyfikacji można dopatrywać się w gospodarce węglowodanowej partnera roślinnego i zróżnicowanym zapotrzebowaniu na węgiel różnych grzybów mikoryzowych. Sadzonki modrzewia charakteryzują się bardzo intensywnym rozwojem aparatu asymilacyjnego w 2 i 3 roku życia co powoduje, że pula węgla translokowana do systemu korzeniowego tych sadzonek jest znacznie większa niż u sadzonek jednorocznych. Zwiększona podaż węgla może być jedną z przyczyn intensywnego rozwoju S. grevillei na starszych modrzewiach. Uważa się, że mykoryzy takie jak tworzone przez S. grevillei, charakteryzujące się grubą mufką grzybniową, obecnością sznurów grzybniowych oraz obfitej grzybni zewnętrznej (ekstramatrykalnej) wymagają do swojego rozwoju i prawidłowego funkcjonowania znacznie więcej szkieletów węglowych niż mykoryzy z niepozorną mufką grzybniową i brakiem rozbudowanej sieci grzybni ekstramatrykalnej (np. mykoryzy W. mikolae). Stąd zapewne brak tych mikoryz na siewkach najmłodszych i obfite ich występowanie na siewkach starszych. Inaczej niż u modrzewia, kształtują się w szkółkach leśnych zbiorowiska grzybów mykoryzowych związanych z sadzonkami dębu bezszypułkowego i szypułkowego (Quercus petrea Liebl. i Q. robur L.) [2]. Pomimo, że badaniami objęto tylko pięć szkółek leśnych (badania finansowane z działalności statutowej ID PAN), to analizy molekularne wykazały, że całkowite bogactwo gatunkowe grzybów mykoryzowych towarzyszących sadzonkom dębów 8
wynosiło 23 taksony. Podobnie jak w przypadku sadzonek modrzewia stopień skolonizowania korzeni drobnych przez grzyby mykoryzowe sięgał 100%. Obserwowane całkowite bogactwo gatunkowe (od 6 do 11 taksonów) jak i średnie bogactwo gatunkowe w indywidualnych szkółkach (od 3,17 do 7,33 taksonu na sadzonkę), były zdecydowanie wyższe u sadzonek dębu niż u opisywanego wcześniej modrzewia jak również innych gatunków iglastych (sosna, świerk), badanych w naszej Pracowni [II.A.6, II.A.7, II.A.8, II.D.6]. Spośród 23 wyróżnionych taksonów, 20 związanych było z dębem bezszypułkowym a 23 z dębem szypułkowym. Wykazano, że gatunek dębu nie miał istotnego wpływu na strukturę jakościową i ilościową obserwowanych zbiorowisk grzybów mykoryzowych. Potwierdzono tym samym, stawianą w literaturze tezę, że blisko spokrewnione gatunki partnerów roślinnych goszczą porównywalne pod względem składu gatunkowego zestawy grzybów mykoryzowych. Równocześnie wykazano istotny wpływ miejsca, czyli szkółki leśnej na strukturę zbiorowiska grzybów symbiotycznych. Każda szkółka leśna charakteryzuje się szeregiem indywidualnych parametrów takich jak wiek szkółki, siedlisko na którym została założona, skład gatunkowy lasu w otoczeniu szkółki, wielkość i liczba kwater hodowlanych, stosowane zabiegi ochronne, rodzaj i dawki nawożenia organicznego i mineralnego, stosowanie płodozmianu itp. Wszystkie te elementy a zwłaszcza zawartość materii organicznej i skład chemiczny podłoża szkółkowego (gleby szkółkowej) powodują, że każdą ze szkółek należy traktować, jako niszę ekologiczną zasiedlaną przez różne gatunki grzybów ektomykoryzowych. Założenie to zostało poparte uzyskanymi wynikami. Wykazano bowiem, że struktura zbiorowisk grzybów mykoryzowych (określana poprzez bogactwo gatunkowe, współczynnik różnorodności gatunkowej Shannona, współczynnik dominacji Simsona i równocenność) jest w istotny statystycznie sposób związana z parametrami glebowymi analizowanych szkółek. Poszczególne gatunki grzybów mykoryzowych różnią się pod względem zdolności do wykorzystania zasobów pokarmowych, preferencji do podłoża mineralnego czy też organicznego jak i odczynu gleby. Ta funkcjonalna różnorodność grzybów powoduje, że poszczególne nisze ekologiczne (w omawianym badaniach szkółki leśne) są zasiedlane przez różne gatunki grzybów, najlepiej przystosowane do panujących w danym miejscu warunków. Tylko dwa taksony (Tuber sp. i Hebeloma sacchariolens) zostały odnotowane we wszystkich badanych szkółkach leśnych. W czterech z pięciu analizowanych szkółek występowały Paxillus involutus, Peziza sp. i Rhizoscyphus ericae. Należy podkreślić, że 9
11 taksonów było stwierdzonych tylko w pojedynczych szkółkach czy też nawet na pojedynczych sadzonkach. Również całkowite bogactwo gatunkowe w poszczególnych szkółkach jak i średnie bogactwo gatunkowe przypadające na jedna próbę różniły się pomiędzy indywidualnymi szkółkami. Interesującym pod względem mykologicznym rezultatem przeprowadzonych badań jest pierwsze doniesienie, że dąb jest w stanie nawiązać związki mykoryzowe z grzybem z rodzaju Alnicola (synonim Naucoria). Dotychczas przypuszczano, że jest to gatunek grzyba związany wyłącznie z olszą i wierzbami. Mykoryzy tego gatunku zostały stwierdzone w dwóch szkółkach leśnych. W jednej ze szkółek, kwatera, na której rosły dęby sąsiadowała bezpośrednio z kwaterą z olszą, w drugiej zaś szkółce, kwatera dębowa przylegała do powierzchni leśnej z dojrzałym drzewostanem olszowym. Źródłem inokulum mogły, więc być pozostałe na kwaterze fragmenty korzeni sadzonek olszy wcześniej skolonizowane przez grzyb Alnicola lub zarodniki tego grzyba docierające do szkółki z sąsiadującego lasu. Uzyskane wyniki dowodzą, że poprzez analizę ektomykoryz można zweryfikować wiedzę na temat preferencji poszczególnych grzybów względem partnerów roślinnych. Opierając się na wiedzy zdobytej w trakcie wieloletnich badań można stwierdzić, że stopień zmykoryzowania sadzonek rosnących w polowych szkółkach leśnych jest na ogół wysoki a zbiorowiska grzybów mykoryzowych zróżnicowane pod względem gatunkowym. W niektórych jednak przypadkach konieczne wydaje się dokonanie pewnych zmian mających na celu poprawę stopnia zmykoryzowania czy też zwiększenie różnorodności gatunkowej grzybów ektomykoryzowych na hodowanych sadzonkach. Można tego dokonać poprzez kontrolowaną inokulację z wykorzystaniem szczepionki mykoryzowej. Jej zastosowanie ograniczone jest jednak najczęściej do szkółek kontenerowych. Ponadto stosowanie inoukulacji kontrolowanej ogranicza bogactwo gatunkowe grzybów symbiotycznych, z tego względu, że w skład szczepionki wchodzi zazwyczaj tylko jeden gatunek grzyba. Alternatywą dla kontrolowanej inokulacji w polowych szkółkach leśnych może być zastosowanie ścioły leśnej [3]. Przeprowadzone w szkółce leśnej Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Wileńskiego badania dowiodły, że dodanie ściółki sosnowej i dębowej do podłoża wywiera istotny wpływ na związki mykoryzowe i wzrost dwuletnich sadzonek sosny. Na podstawie połączonej analizy RFLP i sekwencjonowania regionu ITS rdna grzybowego, we wszystkich wariantach doświadczenia odnotowaliśmy łącznie osiem taksonów grzybów ektomykoryzowych 10
(Cenococcum geophilum, Tuber sp., W. mikolae, Amphinema byssoides, Suillus luteus, S. variegatus, Tomentella sp. i niezidentyfikowany Basidiomycetes), tworzących osiem morfotypów. Mykoryzy tworzone przez Suillus luteus i S. variegatus są bardzo zbliżone do siebie i nie jest możliwe ich odróżnienie na podstawie cech morfologicznych. Dlatego mykoryzy tworzone przez te dwa grzyby traktowane były łącznie jako mykoryzy suilloidalne. Wśród wyróżnionych morfotypów, po raz pierwszy opisaliśmy występowanie morfotypu mykoryzowego tworzonego wspólnie przez grzyby W. mikolae i S. luteus. Jest to dowód następstwa występowania symbiontów grzybowych w obrębie pojedynczych mykoryz, tworzonych początkowo przez grzyb W. mikolae, a następnie współkolonizowanych przez grzyby suilloidalne. Wpływ ścioły na zbiorowiska grzybów mykoryzowych analizowanych sadzonek sosny objawiał się na dwa sposoby. Po pierwsze dodatek ścioły modyfikował bogactwo gatunkowe grzybów mykoryzowych. Na sadzonkach kontrolnych, rosnących w podłożu mineralnym, wykazano występowanie sześciu morfotypów, w ściole sosnowej pięciu morfotypów, natomiast w ściole dębowej ośmiu morfotypów. Również średnie bogactwo gatunkowe przypadające na jedną sadzonkę było najwyższe dla sosny rosnącej w podłożu z dodatkiem ścioły dębowej, a najniższe w wariancie ze ściołą sosnową. Po drugie, zastosowanie ścioły sosnowej i dębowej znalazło szczególny wyraz we wzajemnych relacjach ilościowych niektórych symbiontów mykoryzowych. Dodanie ścioły sosnowej i dębowej spowodowało obniżenie obfitości występowania ektendomykoryz tworzonych przez W. mikolae na korzyść mykoryz suilloidalnych tworzonych przez S. luteus i S. variegatus. Zjawisko to było szczególnie widoczne po zastosowaniu ścioły sosnowej, gdzie względny udział mykoryz suilloidalnych wyniósł 81% (w kontroli 40%). W wariancie ze ściółką dębową obfitość występowania tych mykoryz wynosiła 63%. Zmiany we wzajemnych relacjach pomiędzy ektendomykoryzami i mykoryzami suilloidalnymi obserwowane w wyniku dodania ścioły były jedną z przyczyn istotnie wyższej przeżywalności siewek z wariantów ściołowanych. Zastosowanie ścioły istotnie wpłynęło również na takie parametry wzrostowe siewek jak wysokość, sucha masa igieł i całkowita sucha masa siewek. Jedną z podstawowych funkcji mykoryz jest zwiększenie pobieranie wody i soli mineralnych przez rośliny. Mykoryzy tworzone przez grzyby z rodzaju Suillus zaliczane są do typu eksploracyjnego o charakterze długodystansowym (ang. long-distance exploration type) z grubą mufką grzybniową, obfitą 11
grzybnią ekstramatrykalną i licznymi, silnie zróżnicowanymi sznurami grzybniowymi. Dzięki tym elementom, mykoryzy suilloidalne są lepiej wyspecjalizowane w dostarczaniu wody i składników pokarmowych do partnera roślinnego, a co za tym idzie ich znaczny udział w ogólnej puli mykoryz wpływał na wyższą przeżywalność i lepszy wzrost sadzonek w wariantach ze ściołą leśną. Przeprowadzone badania wykazały, że poprzez dodanie ścioły leśnej do gleby w szkółce leśnej jesteśmy w stanie modyfikować strukturę zbiorowisk grzybów mykoryzowych sadzonek sosny, co przekłada się na jakość produkowanego materiału sadzeniowego. Stosunkowo niskie bogactwo gatunkowe grzybów mykoryzowych (7 taksonów), odnotowane na sadzonkach modrzewia w szkółkach leśnych [1] zrodziło pytanie, czy taki obraz jest charakterystyczny dla młodocianego stadium rozwoju modrzewia europejskiego czy też wynika ze specyfiki warunków jakie panują w szkółkach leśnych. Aby rozwiązać ten problem podjąłem badania zbiorowisk grzybów mykoryzowych na siewkach modrzewia, odnawiających się naturalnie pod okapem dojrzałych modrzewi. Badania te przeprowadziłem w dwóch jednogatunkowych drzewostanach modrzewiowych na Nizinie Wielkopolskiej (Puszcza Zielonka, Nadleśnictwo Łopuchówko) i w Górach Opawskich (Nadleśnictwo Prudnik) [4]. Stanowiska te różniły się zagęszczeniem dojrzałych drzew, żyznością gleby oraz typem roślinności porastającej dno lasu. Po zmorfotypowaniu wszystkich mykoryz i ich identyfikacji molekularnej na siewkach modrzewia stwierdziłem występowanie łącznie 22 taksonów grzybów mykoryzowych (po 13 na każdym ze stanowisk). Znacznie wyższe bogactwo gatunkowe na siewkach modrzewia w odnowieniu naturalnym w stosunku do szkółek leśnych pokazało, że pomimo stuprocentowego skolonizowania sadzonek w szkółkach, warunki w nich panujące nie są optymalne dla rozwoju szerokiego spektrum symbiontów mykoryzowych modrzewia. Ze względu na intensywne prace pielęgnacyjne oraz brak przestrzennej heterogeniczności podłoża, w szkółkach mogą rozwijać się tylko nieliczne, wyspecjalizowane gatunki grzybów mykoryzowych. Natomiast siewki pochodzące z naturalnego odnowienia rosną w warunkach ekosystemu leśnego bogatego w urozmaicone mikrosiedliska, które sprzyjają rozwojowi różnorodnych gatunków grzybów mykoryzowych. Dodatkowo siewki rosnące pod okapem dojrzałych drzew zostają włączone we wspólną sieć mykoryzową (ang. common mycorrhizal network) rozwijającą się w glebie leśnej. Sieć ta nie tylko łączy dojrzałe drzewa rosnące w danym ekosystemie leśnym, ale jest 12
też powszechnie uznawana za istotne źródło symbiotycznego inokulum dla rozwijających się siewek. Stąd znacznie wyższe bogactwo gatunkowe na siewkach spod okapu w porównaniu do sadzonek ze szkółki leśnej. Spośród 22 zidentyfikowanych na siewkach z naturalnego odnowienia taksonów grzybów mykoryzowych stwierdziłem, że tylko cztery występowały na obu stanowiskach. Były to grzyby Lactarius tabidus, Russula ochroleuca, Paxillus involutus i Thelephora terrestris. Na stanowisku, o wyższym zgęszczeniu dojrzałych drzew i uboższym podłożu, w Puszczy Zielonce najobficiej występującymi grzybami były Hydnotrya tulasnei (25,7%), Pseudotomentella tristis, Tomentella sublilacina i Russulla puelaris. Na stanowisku w Górach Opawskich (o mniejszym zagęszczeniu starych drzew i żyźniejszym podłożu) zbiorowisko grzybów mykoryzowych siewek modrzewia zdominowane było przez grzyb W. mikolae, którego udział w ogólnej puli mykoryz wynosił 74%. Kolejnymi pod względem obfitości występowania grzybami na tym stanowisku były T. terrestris, L. tabidus, Xerocomus pruinatus i R. ochroleuca. Istotnym wynikiem moich badań było wykazanie dominacji H. tulasnei w zbiorowisku symbiontów grzybowych na stanowisku w Puszczy Zielonce. Jest to pierwszy dowód, że ten przedstawiciel Ascomycota, wytwarzający podziemne owocniki, jest gatunkiem o silnym potencjale kolonizacyjnym, wygrywającym konkurencję z innymi symbiontami o wolną przestrzeń życiową jaką są korzenie siewek modrzewia. Wykazanie H. tulasnei jako symbionta mykoryzowego modrzewia pozwoliło również na zweryfikowanie wiedzy o statusie mykoryzowym tego gatunku. Jak dotąd grzyb ten traktowany był głównie jako partner symbiotyczny o silnych preferencjach w stosunku do drzew liściastych. Z gatunkami iglastymi wiązany był natomiast jego gatunek siostrzany H. bailii. Zdecydowana dominacja grzyba W. mikolae w Górach Opawskich może być związana z niskim zagęszczeniem drzew na tym stanowisku i większą odległością siewek od dojrzałych modrzewi. Grzyb W. mikolae uznawany jest za gatunek pionierski, o niskim potencjale konkurencyjności w stosunku do innych grzybów mykoryzowych, rozprzestrzeniający się głównie poprzez zarodniki. W warunkach ograniczonego dostępu korzeni siewek do inokulum pochodzącego ze wspólnej sieci mykoryzowej, a tym samym ograniczonej konkurencji ze strony innych grzybów mykoryzowych, pojawiła się możliwość obfitego tworzenia mykoryz przez grzyb W. mikolae. Z kolei korzenie siewek pochodzących z Puszczy Zielonki, gdzie liczba dojrzałych modrzewi była wyższa niż w Górach Opawskich miały 13
ułatwioną możliwość włączenia się w sieć mykoryzową tworzoną przez stare drzewa. Dowodem na to jest wyższa względna obfitość występowania mykoryz tworzonych przez grzyby z rodziny Russulacae na stanowisku w Puszczy Zielonce. Przedstawiciele rodziny Russulaceae (grzyby z rodzajów Lactarius i Russula) uznawane są za tzw. grzyby późnego stadium rozwoju drzewostanu (late-stage fungi), rozprzestrzeniające się głównie za pomocą struktur wegetatywnych (sieci grzybniowej). Trzeba jednak mieć na uwadze, że stanowiska objęte badaniami różniły się nie tylko zagęszczeniem dojrzałych drzew, ale również pod względem wielu innych czynników. Dlatego trudno jest wskazać jednoznacznie który z nich miał decydujący wpływ na różnice obserwowane pomiędzy zbiorowiskami grzybów mykoryzowych siewek modrzewia pochodzącymi z Puszczy Zielonki i Gór Opawskich. Podsumowując można stwierdzić, że modrzew we wczesnym etapie rozwoju jest w stanie wchodzić w związki mykoryzowe ze znacznie większą liczbą symbiontów grzybowych niż to ma miejsce w warunkach szkółki leśnej, korzystając zarówno ze wspólnej sieci mykoryzowej dojrzałych drzew jak i glebowego banku odpornych propagul (ang. resistant propagules). Należy podkreślić, że większość zidentyfikowanych w tych badaniach grzybów została po raz pierwszy podana jako partnerzy mykoryzowi modrzewia, co pozwoliło znacznie poszerzyć listę gatunkową symbiontów grzybowych tego drzewa. Zagadnienie wpływu wspólnej sieci mykoryzowej w kształtowaniu zbiorowisk grzybów symbiotycznych związanych z naturalnie odnawiającymi się siewkami drzew badano także na wydmach nadmorskich, zlokalizowanych na Mierzei Kurońskiej [5]. Do badań, przeprowadzonych we współpracy z partnerami litewskimi wybrano powierzchnie porośnięte przez sosnę kosodrzewinę (Pinus mugo). Ten typowo górski gatunek został po raz pierwszy introdukowany na tereny Mierzei Kurońskiej około 200 lat temu i w chwili obecnej w wielu miejscach tworzy zwarte, jednogatunkowe drzewostany. Analiza mykoryz na 2 i 3 letnich siewkach rosnących pod okapem dojrzałych (ok. 100 letnich) drzew wykazała, że nawet w tak niesprzyjających warunkach jakie stwarzają wydmy nadmorskie, stopień kolonizacji mykoryzowej jest bardzo wysoki, sięgający najczęściej 100%. Bogactwo gatunkowe grzybów mykoryzowych zasiedlających korzenie drobne P. mugo okazało się natomiast stosunkowo niskie gdyż na trzech badanych stanowiskach stwierdzono występowanie zaledwie 12 taksonów grzybów mykoryzowych. Równocześnie (biorąc pod 14
uwagę łącznie wszystkie stanowiska) wykazano stuprocentową zgodność składu gatunkowego grzybów mykoryzowych towarzyszących dojrzałym drzewom i siewkom. Dwuczynnikowa analiza podobieństwa ANOSIM (oparta o współczynnik Bruy-Curtisa) dowiodła, że struktura zbiorowisk grzybów mykoryzowych była podobna pomiędzy stanowiskami. Jednocześnie na podstawie tej samej analizy stwierdzono istnienie istotnych statystycznie różnic pomiędzy siewkami i dojrzałymi drzewami. Należy jednak podkreślić, że różnice te, jakkolwiek istotne statystycznie, były niewielkie (R<0,25). Wynikały one w głównej mierze z różnic w obfitości występowania poszczególnych taksonów grzybów mykoryzowych na korzeniach siewek i dojrzałych drzew, a nie odmienności w kompozycji gatunkowej. Analiza SIMPER pokazała, że gatunkami odpowiedzialnymi za różnice pomiędzy siewkami a drzewami dorosłymi były grzyby Cenococcum geophilum, Wilcoxina rehmii, Lactarius rufus i Russula paludosa. Grzyb C. geophilum był gatunkiem dominującym w zbiorowisku zarówno w przypadku siewek jak i drzew. Jednocześnie względna obfitość występowania tego gatunku była istotnie wyższa na korzeniach siewek niż w próbach glebowych pobranych spod dojrzałych drzew. Dominacja C. geophilum w zbiorowisku grzybów mykoryzowych rozwijającym się na skrajnie suchych siedliskach wydm nadmorskich jest kolejnym dowodem na wysoką tolerancje tego gatunku na niekorzystne warunki środowiska. Z kolei wyższa obfitość występowania C. geophilum na siewkach świadczy o istotnej roli tego grzyba w odnawianiu i wzroście kosodrzewiny na stanowiskach wydmowych. Przeprowadzone badania miały charakter pionierski (brak jest danych literaturowych na temat zbiorowisk grzybów mykoryzowych kosodrzewiny rosnącej w ramach naturalnego zasięgu i charakteryzowanych za pomocą analiz mykoryz) i z tego względu nie można stwierdzić czy obserwowane podziemne zbiorowisko grzybów mykoryzowych jest reprezentatywne dla P. mugo rosnącej na terenach górskich. Jedyne dane porównawcze pochodzą z obserwacji owocników przeprowadzonych w zespole Pinetum mugo carpaticum w Tatrach *. Żaden z 16 stwierdzonych w Tatrach symbiontów mykoryzowych kosodrzewiny nie został odnotowany w trakcie badań na wydmach nadmorskich, a wszystkie zidentyfikowane na wydmach taksony grzybów mykoryzowych to gatunki szeroko rozpowszechnione, nawiązujące związki mykoryzowe z różnymi gatunkami drzew i dobrze zaadaptowane do zróżnicowanych warunków środowiskowych. Nasze * Ronikier A. 2009. Subalpine communities of dwarf mountain-pine: a habitat favourable for fungi. Nova Hedwig 89:49 70. 15
badania wyraźnie pokazały, że kosodrzewina introdukowana na stanowiska całkowicie odmienne od naturalnych jest w stanie zaadaptować szereg symbiontów mykoryzowych, które w wystarczającym stopniu wspomagają jej wzrost i rozwój, jak również pozwalają na naturalne odnawianie się siewek. Wśród szeregu czynników biotycznych i abiotycznych odpowiedzialnych za strukturę zbiorowisk grzybów ektomykoryzowych towarzyszących drzewom leśnym wymieniany jest również genotyp partnera roślinnego. Pomimo szerokiego rozprzestrzenienia geograficznego oraz istotnej roli ekologicznej i ekonomicznej jaką odgrywa sosna zwyczajna (Pinus sylvestris), nasza wiedza na temat interakcji genotypu sosny i grzybów mykoryzowych jest bardzo ograniczona. Jedyne informacje na ten temat pochodziły z lat sześćdziesiątych XX wieku i wynikało z nich, że proweniencja sosny wpływa na kolonizację siewek przez grzyby mykoryzowe. Jednakże gatunkowa struktura zbiorowisk grzybów mykoryzowych nie była wtedy analizowana. Moje badania zrealizowane przy współpracy z partnerami litewskimi były pierwszymi w tym zakresie, szczegółowymi analizami wpływu genotypu sosny zwyczajnej na zbiorowiska grzybów symbiotycznych, opartymi o molekularną identyfikację mykobionta [6]. Nasiona sosny wykorzystane do założenia doświadczenia pochodziły z naturalnego zapylenia i reprezentowały pięć różnych proweniencji: Smiltine, Łotwa (P1, najbardziej północna), Telšiai, Litwa (P2), Labanoras, Litwa (P3), Mogilev, Białoruś (P4) i Rychtal, Polska (P5, najbardziej południowa). Miejsca zbioru nasion różniły się m. in. średnią temperaturą roczną, sumą opadów rocznych, okresem efektywnego wzrostu oraz sumą temperatury efektywnej. Przeprowadzona ocena zbiorowiska grzybów mykoryzowych wykazała, że po dwóch latach wzrostu w szkółce leśnej, sadzonki sosny zasiedlone były przez siedem taksonów grzybów mykoryzowych (S. luteus, S. variegatus, W. mikolae, Tuber sp. T. terrestris, C. geophilum i takson oznaczony jako typ Russuloid), a stopień kolonizacji wynosił 100%. Wykazałem, że całkowite bogactwo gatunkowe grzybów mykoryzowych (wyrażone liczbą morfotypów mykoryzowych ze względu na wspólne występowanie S. luteus i S. variegatus oraz W. mikolae i S. luteus) na 2-letnich sadzonkach wahało się od pięciu do siedmiu morfotypów w zależności od proweniencji sosny. Na siewkach z proweniencji P2 i P5 stwierdzono 7 morfotypów, na siewkach z proweniencji P3 i P4 sześć, natomiast na siewkach Lundeberg G. 1968. The formation of mycorrhizae in different provenances of pine (Pinus sylvestris L.). Svensk BotaniskTidskrift Bd 62:249 254. 16
z proweniencji P1 pięć morfotypów. Stwierdziłem również, że poszczególne genotypy sosny różniły się istotnie pod względem średniej liczby symbiontów mykoryzowych przypadających na jedną siewkę (najwyższa dla P5, najniższa dla P1). Genotyp sosny miał również istotny wpływ na obfitość występowania większości morfotypów mykoryzowych, z wyjątkiem mykoryz tworzonych przez grzyb Thelephora terrestris. Najistotniejszym wynikiem przeprowadzonego doświadczenia polowego było wykazanie dominacji mykoryz suilloidalnych (tworzonych przez S. luteus i S. variegatus) na siewkach z najbardziej północnej proweniencji P1 w przeciwieństwie do dominacji mykoryz W. mikolae na siewkach z proweniencji P2 i P4. Wcześniejsze badania przeprowadzone na siewkach P. sylvestris wykazały, że proweniencje północne charakteryzują się wcześniejszym zakończeniem wzrostu i wyższą alokacją węgla do korzeni niż proweniencje centralne. Te różnice mogą być jedną z przyczyn, że najbardziej wysunięta na północ proweniencja P1 była w stanie utrzymać największą obfitość mykoryz suilloidalnych. Pochodzenie nasion miało również istotny wpływ na wysokość, suchą masę korzeni oraz przeżywalność sadzonek jak również na stężenie węgla, potasu, wapnia i magnezu w igłach. Nie stwierdziłem natomiast zależności pomiędzy parametrami wzrostowymi siewek a obfitością występowania poszczególnych morfotypów mykoryzowych. Udało mi się natomiast kolejny raz udowodnić, że istnieje dodatnia zależność pomiędzy przeżywalnością siewek a obfitością występowania mykoryz tworzonych przez grzyby z rodzaju Suillus. Pomimo, że nasiona sosny wykorzystane w doświadczeniu pochodziły ze stosunkowo niewielkiego obszaru geograficznego, uzyskane wyniki wyraźnie wskazują na wpływ genotypu gospodarza na kształtowanie się zbiorowiska grzybów ektomykoryzowych. PODSUMOWANIE Przedstawione powyżej osiągnięcie badawcze w istotny sposób poszerzyło wiedzę na temat zbiorowisk grzybów mykoryzowych towarzyszących siewkom i sadzonkom drzew, a do najważniejszych wyników należy zaliczyć: Oleksyn J., Tjoelker M.G., Reich P.B. 1998. Adaptation to Changing Environment in Scots Pine Populations across a Latitudinal Gradient. Silva Fennica 32:129 140. 17
Pierwsze szczegółowe opisanie zbiorowisk grzybów mykoryzowych towarzyszących sadzonkom modrzewia, dębu szypułkowego i bezszypułkowego w szkółkach leśnych, w oparciu o metody molekularne. Wykazanie, że pomiędzy pierwszym i drugim rokiem wzrostu sadzonek modrzewia w szkółce leśnej występuje zmiana we wzajemnych relacjach ilościowych pomiędzy eketndomykoryzami tworzonymi przez grzyb W. mikolae a ektomykoryzami tworzonymi przez S. grevilei. Wykazanie, że u dębu szypułkowego i bezszypułkowego w szkółkach leśnych struktura zbiorowisk grzybów mykoryzowych jest podobna. Włączenie grzyba z rodzaju Alnicola w poczet symbiontów mykoryzowych sadzonek dębów. Wykazanie, że dodatek ściółki leśnej pozytywnie kształtuje strukturę zbiorowisk grzybów mykoryzowych związanych z sadzonkami sosny. Wykazanie dodatniego wpływu mykoryz suilloidalnych (S. luteus i S. variegatus) na przeżywalność sadzonek sosny w warunkach szkółki leśnej. Wykazanie wpływu warunków środowiska na kształtowanie zbiorowiska grzybów mykoryzowych siewek modrzewia europejskiego, odnawiających się pod okapem dojrzałych drzew oraz uzupełnienie listy symbiontów mykoryzowych modrzewia o nowe taksony. Włączenie Hydnotrya tulasnei w poczet symbiontów mykoryzowych drzew iglastych poprzez zidentyfikowanie tego grzyba wśród mykoryz modrzewia. Pierwszy opis zbiorowiska grzybów mykoryzowych towarzyszących Pinus mugo rosnącej na wydmach nadmorskich. Wykazanie wpływu genotypu partnera roślinnego na zbiorowiska grzybów mykoryzowych, na przykładzie sadzonek sosny zwyczajnej. 18
5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Informacje umieszczone w nawiasach kwadratowych odnoszą się do poszczególnych punktów wykazu opublikowanych prac naukowych oraz informacji o osiągnięciach dydaktycznych, współpracy naukowej i popularyzacji nauki (Załącznik 4: pkt II.A i II.D). a) Omówienie dorobku naukowego: Jestem absolwentem biologii o specjalizacji środowiskowej na Wydziale Biologii i Nauk o Ziemi (obecnie Wydział Biologii i Ochrony Środowiska) Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Tytuł magistra biologii otrzymałem w 1992 roku na podstawie obrony pracy wykonanej pod promotorstwem prof. dr hab. Melityny Gromadskiej i bezpośrednią opieką dr Tadeusza Pawlikowskiego, w Zakładzie Ekologii Zwierząt. Praca dotyczyła struktury zespołów trzmieli występujących na terenie Nowego Miasta Lubawskiego. Wyniki otrzymane w trakcie jej realizacji zostały opublikowane w Acta Univ. Nic. Copernici [II.D.10]. Już pod koniec studiów byłem zdecydowany związać swoje dalsze losy z nauką. Zaowocowało to podjęciem przeze mnie pracy w Zakładzie Ekologii Zwierząt w charakterze asystenta stażysty. Niestety z powodu braku możliwości finansowych nie miałem możliwości kontynowania tej pracy po zakończeniu studiów. Moja, trwająca do dziś, naukowa przygoda z grzybami mykoryzowymi i mykoryzami rozpoczęła się w styczniu 1993 roku. Zostałem wtedy zatrudniony jako pracownik techniczny w Instytucie Dendrologii PAN, w ramach realizacji projektu badawczego finansowanego przez Komitet Badań Naukowych, kierowanego przez prof. Marię Rudawską pt. "Wpływ ph i jonów glinu na grzyby mikoryzowe i funkcjonowanie ektomikoryz sosny zwyczajnej w warunkach laboratoryjnych." Celem badań było określenie stopnia wrażliwości ektomikoryzowych symbiontów sosny na glin i selekcja szczepów o podwyższonej tolerancji na jony glinu. Uzyskane wyniki jasno wskazały, że wśród grzybów ektomikoryzowych istnieje wewnątrzgatunkowa zmienność reakcji na glin, a niektóre gatunki wykazują znaczną tolerancję tego pierwiastka w zakresie stężeń jakie mogą wystąpić na terenach skażonych przez kwaśne deszcze. Szczególną uwagę poświęciliśmy badaniom dwóch symbiontów ektomikoryzowych sosny tj. grzybom Suillus luteus i Paxillus involutus [II.D.1, II.D.3]. Oba te gatunki odznaczały się silnym, międzyszczepowym zróżnicowaniem w reakcji na obecność 19
różnych stężeń glinu w pożywce, na której rosły. Wykazaliśmy, że szczepy S. luteus pochodzące z terenów skażonych są bardziej tolerancyjne na najwyższe z zastosowanych stężeń glinu (1000 ppm L -1 ) niż szczepy pochodzące z terenów wolnych od bezpośrednich zanieczyszczeń. Wynika z tego, ze na terenach skażonych kwaśnymi deszczami, o podwyższonej dostępności jonów glinu w glebie ten gatunek grzyba mykoryzowego poddany jest selekcji ukierunkowanej na tolerancje podwyższonych stężeń glinu. Najbardziej tolerancyjny na glin szczep S. luteus (nr 14) charakteryzował się również zdolnością ograniczenia translokacji jonów glinu do nadziemnej części siewek sosny w porównaniu do siewek nieinokulowanych [II.D.4]. W przypadku grzyba P. involutus wykazaliśmy, że większość jego szczepów (niezależnie od miejsca pochodzenia) wykazywała wyraźną tolerancje na glin, nawet przy najwyższym stężeniu tego pierwiastka w pożywce. Nie stwierdziliśmy natomiast zależności pomiędzy miejscem pochodzenia szczepu a jego wrażliwością na glin w kulturach in vitro. Wrażliwe i tolerancyjne na jony glinu szczepy grzyba S. luteus, wyselekcjonowane w warunkach in vitro, zostały wykorzystane w kolejnym projekcie finansowanym przez KBN i kierowanym przez prof. Marie Rudawską pt. "Wpływ odpornych i wrażliwych na glin szczepów grzybów mikoryzowych na siewki sosny i rozwój ekstramatrykalnej grzybni ektomikoryzowej w warunkach niskiego ph i zwiększonej dostępności jonów glinu". W grancie tym byłem głównym wykonawcą. Przy zastosowaniu trzykrotnie wyższego stężenia jonów glinu niż w poprzednich badaniach, okazało się, że szczep odporny na glin nie zahamował przemieszczania jonów Al 3+ do części nadziemnych siewek sosny. Traktowanie glinem ograniczyło występowanie mikoryz do morfotypów pojedynczych i dichotomicznych oraz znacząco zmniejszyło całkowitą liczbę wierzchołków mikoryzowych na korzeniach siewek. Nie wykazaliśmy natomiast zahamowania rozwoju grzybni ekstramatrykalnej. W warunkach kontrolnych (bez glinu) rozwój grzybni ekstramatrykalnej, mierzony zawartością ergosterolu w podłożu był podobny w przypadku obu testowanych szczepów. Traktowanie glinem spowodowało pewien wzrost rozwoju grzybni ekstramatrykalnej szczepu tolerancyjnego i nieznaczne zahamowanie wzrostu szczepu wrażliwego [II.D.4]. Pomimo, że w początkowym okresie pracy w Instytucie Dendrologii PAN zatrudniony byłem do realizacji projektu finansowanego przez KBN, aktywnie włączyłem się w badania Pracowni Mikoryz realizowane w ramach działalności statutowej Instytutu, skupiające się na 20
problemie zamierania lasów i roli mikoryz oraz grzybów mykoryzowych w tym procesie. Nasze prace skupiały się na analizie struktury zbiorowisk mykoryz sosny w drzewostanie kontrolnym (Las Doświadczalny Zwierzyniec) i skażonym (rejon Fabryki Nawozów Fosforowych w Luboniu k/poznania). Badania te pozwoliły na określenie wpływu kwaśnych deszczów i podwyższonej dostępności jonów glinu na strukturę mykoryz w kilkunastoletnim drzewostanie sosnowym. Wskazywały one na brak prostej zależności pomiędzy skażeniem gleby i powietrza a tworzeniem mykoryz w młodych drzewostanach sosnowych. Wyniki prowadzonych przez szereg lat badań opublikowaliśmy w pracach opublikowanych w czasopismach: Water, Air and Soil Pollution i Environmental Pollution; [II.A.1, II.A.2]. W okresie tym uczestniczyłem również w pracach nad związkami mykoryzowymi sosny rosnącej w pobliżu Huty Aluminium w Koninie [II.D.7, II.D.15, II.D.16]. Rozwinięciem badań nad wpływem skażenia środowiska na symbiozę mykoryzową był mój udział, w latach 1995-97, jako główny wykonawca w kolejnym projekcie finansowanym przez KBN pt. Stan mikoryz jako wyraz kondycji drzew na terenach skażonych emisjami przemysłowymi kierowanym przez prof. Barbarę Kieliszewską-Rokicką. Obiektem badań były dojrzałe drzewostany mieszane z udziałem sosny (poddane umiarkowanemu skażeniu) na terenie zlewni potoku Ratanica koło Myślenic oraz lite drzewostany sosnowe w Puszczy Niepołomickiej (teren silnie skażony). Porównując uzyskane wyniki z poprzednimi obserwacjami prowadzonymi w młodych drzewostanach sosnowych wykazaliśmy większą wrażliwość na skażenie przemysłowe mykoryz w starszych drzewostanach niż u drzew z kilkunastoletnich plantacji [II.A.2, II.D.5]. Przełomowym momentem w mojej pracy naukowej był udział w II Międzynarodowej Konferencji Mikoryzowej (ICOM II) w Uppsali w roku 1998, a szczególnie w przedkonferencyjnych warsztatach laboratoryjnych. Po raz pierwszy miałem wtedy możliwość praktycznego zapoznania się z identyfikacją grzybów ektomykoryzowych z wykorzystaniem metod opartych o analizę DNA grzybowego wyizolowanego i zamplifikowanego z pojedynczego wierzchołka mykoryzowego. Warto zaznaczyć, że pomimo krótkiego czasu trwania warsztatów udało nam się poddać analizie przywiezione z Polski mykoryzy sosny, a uzyskane w ten sposób wyniki na gorąco uzupełniły jeden z prezentowanych przez nasz zespół posterów [II.D. Don. Konf. 12]. Swoją wiedzę na temat molekularnych badań mykoryz i grzybów mykoryzowych uzupełniłem i rozwinąłem w trakcie 21
dwutygodniowego stażu naukowego w Laboratorium Mikrobiologii Uniwersytetu w Helsinkach (rok 1999), dwutygodniowych warsztatów na temat badań molekularnych drzew zorganizowanych przez Mediterranean Agronomic Institute of Chania na Krecie (rok 2002) oraz czteromiesięcznego stypendium podoktorskiego w Słoweńskim Instytucie Leśnym w Ljubljanie (rok 2006). W latach 1998-2000 w Pracowni Mikoryz realizowany był projekt badawczy finansowany przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej pt. "Ogólnokrajowy program wdrożenia mikoryzacji siewek i sadzonek drzew leśnych w aspekcie zalesień wielkoobszarowych oraz budowy dróg i autostrad". Dzięki środkom finansowym z tego projektu udało się wyposażyć Pracownie Mikoryz w sprzęt niezbędny do analiz DNA. W tym czasie byłem odpowiedzialny za planowanie zakupów aparatury i organizację części Pracowni zajmującej się analizami molekularnymi. Wspomniany powyżej projekt badawczy skupiał pracowników naukowych z kilku ośrodków naukowych w Polsce zaangażowanych w szeroko pojęte badania mykoryz i grzybów mykoryzowych. Efektem końcowym było powstanie pierwszego od lat, polskojęzycznego opracowania dotyczącego mykoryz Ektomikoryza jej znaczenie i zastosowanie w leśnictwie". W opracowaniu tym jestem współautorem dwóch rozdziałów [II.D.13, II.D.14]. Kontynuacją prac nad zbiorowiskami grzybów mykoryzowych sosny pozostającej pod wpływem zróżnicowanego skażenia środowiska były badania przeprowadzone przeze mnie w ramach pracy doktorskiej pt. Struktura zbiorowisk grzybów mikoryzowych i mikoryz sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) rosnącej w różnych warunkach siedliskowych. Promotorem w moim przewodzie doktorskim była Prof. Maria Rudawska. Do badań włączyłem oprócz analizowanych wcześniej powierzchni w Kórniku (Las Doświadczalny Zwierzyniec) i Luboniu (rejon Fabryki Nawozów Fosforowych), powierzchnię zlokalizowaną w strefie ochronnej Huty Miedzi w Głogowie. Zaletą tych powierzchni było to, że wszystkie one zostały założone w tym samym czasie i z wykorzystaniem sadzonek reprezentujących te same proweniencje sosny zwyczajnej. Badania zbiorowisk grzybów mykoryzowych prowadziłem w oparciu o inwentaryzację owocników grzybów ektomykoryzowych, wyróżnienie tzw. morfotypów mykoryzowych oraz ich identyfikację na podstawie analizy molekularnej. Standardową wówczas metodą wykorzystywaną w identyfikacji molekularnej była analiza polimorfizmu 22