Raziskovalni projekti

Sodelujoče RO 

• Nacionalni inštitut za biologijo
•  Inštitut Jožef Štefan
•  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta 

Vsebinski opis projekta 

Fitoplankton pomembno prispeva k morski primarni produktivnosti (MPP) in igra ključno vlogo pri shranjevanju ogljika prek biološke ogljičnečrpalke (BOČ). Diatomeje, ena glavnih skupin fitoplanktona, prispevajo približno 25 % k celotni MPP in so ključne za BOČ zaradi svojih silikatnihceličnih sten, ki delujejo kot mineralni balast. Virusne okužbe so pomemben dejavnik, ki vpliva na BOČ in učinkovitost izvoza ogljika (IIO). Virusi imajo dvojno vlogo v morskih ekosistemih: lahko povečajo izvoz ogljika prek »virusnega transportnega mehanizma« (ang. viral shuttle) s tvorbotežjih agregatov ali ga zmanjšajo prek »virusnega preusmeritvenega mehanizma« (ang. viral shunt), ki partikulatno organsko snov preusmeri vraztopljeno organsko snov (ROS). Medsebojni vpliv teh mehanizmov je odvisen od okolijskih in bioloških dejavnikov, vključno s fiziološkim stanjemfitoplanktona, sestavo mikrobnih skupnosti in lastnostmi vodnega stolpca. Vendar mehanizmi, s katerimi virusne okužbe vplivajo na agregacijofitoplanktona in kasnejšo mikrobno obdelavo partikularne organske snovi (POS), še niso dobro raziskani. Projekt »Vpliv virusne okužbe naspremembe v fitoplanktonskih agregatih in njihovo mikrobno razgradnjo (VIRAM)« bo preučeval, kako virusne okužbe vplivajo na nastanek,sestavo in usodo fitoplanktonskih agregatov, s poudarkom na mikrobnih procesih znotraj agregatov in njihovem vplivu na BOČ in IIO v morskihekosistemih. Prejšnje študije kažejo, da virusne okužbe spreminjajo sestavo ROS, ki zato podpira različne mikrobne skupnosti in procese, pri čemerse učinki razlikujejo glede na vrsto virusa. Čeprav so bili mikrobni procesi v fitoplanktonskih agregatih dobro raziskani, njihova povezava z virusnimiokužbami ostaja nepreučena. Cilj tega projekta je zapolniti to vrzel z integracijo laboratorijskih poskusov, terenskih študij in naprednega modeliranja,da bi razjasnili, kako virusne okužbe spreminjajo fizikalne, kemične in mikrobiološke lastnosti agregatov ter s tem vplivajo na morsko kroženjeogljika. Raziskava se bo osredotočala na diatomeje in diatomejske viruse iz naše kulturne zbirke, z možnostjo vključitve haptofitnih sistemov.Terensko delo bo potekalo na Severnem Jadranu, produktivnem, plitvem in dobro premešanem obalnem sistemu, kjer so učinki virusov na kroženjeogljika v primerjavi z oceanskimi okolji še slabo raziskani. Hipoteze, ki bodo vodile naše raziskave so: i) agregati iz virusno okuženega fitoplanktonapodpirajo drugačne mikrobne skupnosti s spremenjenimi funkcionalnimi lastnostmi v primerjavi z agregati iz zdravih, starajočih se kultur diatomejin ii) biokemične lastnosti, elastičnost in viskoznost okuženih agregatov se razlikujejo od zdravih, kar vpliva na mikrobne procese v vodnemstolpcu in s tem na IIO. Za preizkus teh hipotez bomo analizirali razlike med agregati iz zdravih in okuženih populacij fitoplanktona (laboratorijskekulture in okolijski vzorci), njihove fizikalno-kemične lastnosti ter vpliv na rast, združbo in funkcionalne lastnosti mikrobov, ki na teh agregatihuspevajo. Uporabili bomo sodobno metodologijo, vključno s konfokalno mikroskopijo, rotacijsko reometrijo, analizo slik s strojnim učenjem, različnebiokemijske metode in visokozmogljivo sekvenciranje (metagenomiko/metatranskriptomiko). Integracija laboratorijskih in terenskih podatkov vbiogeokemični model pa bo ovrednotila vpliv virusov na izvoz ogljika v obalnih sistemih.

Z združevanjem morske mikrobne ekologije, oceanografije, molekularne biologije, morske kemije in biofizike bo ta projekt izboljšal razumevanjevloge virusov v morskem kroženju ogljika, zlasti v premalo raziskanih obalnih okoljih. Podpira cilje Evropskega zelenega dogovora s povečanjemodpornosti na podnebne ekstreme in obvladovanjem bioloških groženj, povezanih s podnebnimi spremembami. Projekt vzpostavlja novoraziskovalno področje v slovenski znanosti, ki združuje multidisciplinarni konzorcij vključno z vodilnimi in uveljavljajočimi se mednarodnimistrokovnjaki na tem področju.
 

Sestava projektne skupine 

• 39120 - Timotej Turk Dermastia
• 35384 - Denis Kutnjak
• 34499 - Katja Klun
• 29618 - Tinkara Tinta
• 11360 - Patricija Mozetič
• 59081 - Simone Spinelli
• 54508 - Živa Muhič
• 31481 - Martin Vodopivec
• 57003 - Petra Slavinec
• 51831 - Neža Orel
• 27827 - Jon Gutierrez Aguirre
• 38081 - Anja Pecman
• 24407 - Iztok Dogša
• 57307 - Marko Volk
• 53622 - Mojca Blaznik
• 13005 - David Stopar
• 29539 – Vid Podpečan
• 53799 – Martin Marzidovšek

Faze projekta in njihova realizacija 

Začeli bomo z opazovanjem učinkov okužbe na sposobnost agregacije pri modelnih sistemih diatomeja–virus, nato pa bomo prešli na nove sisteme iz novih izolatov, ki jih bomo tudi karakterizirali. V tej fazi bomo proučevali fizikalne lastnosti agregatov. V drugi fazi bomo raziskovali mikrobne lastnosti agregatov, kolonizacijo in strukturo mikrobioma. Nazadnje bomo zbrali naravne agregate in delce ter pridobljeno znanje iz laboratorija povezali z opazovanji v naravnem okolju severnega Jadrana