Opis projektu

Nadmierny rozwój sinicowych zakwitów wód jest niebezpiecznym zjawiskiem dla ekosystemów słodkowodnych. Intensyfikacji zakwitów wiąże się z procesem antropopresji – np. produkcja żywności, a w konsekwencji zwiększony transport biogenów do wód powierzchniowych oraz globalną zmianą klimatu – np. wzrost temperatur oraz krótko terminowe intensywne burze. W związku z powyższym, zakwity cyjanobakterii z Microcystis spp. (m.in. produkującymi hepatotoksyny sinicowe) są jednymi z najbardziej znanych wszechobecnych planktonowych zbiorowisk, które znacząco rozwijają się latem w umiarkowanych strefach klimatycznych, lub występują stale w strefach klimatu tropikalnego. Ich badanie jest przedmiotem dużego zainteresowania ze względu na potencjalne zagrożenie, jakie stanowią dla bioróżnorodności, zdrowia człowieka i działalności społeczno-gospodarczej. Jednakże, większość badań poświęconych zrozumieniu rozwoju i globalnej ekspansji zakwitów Microcystis spp. skupia się na profilu fizyko-chemicznym zbiorników wodnych poddanych przyspieszonej eutrofizacji. Ostatnio zaproponowano, że występowanie i czas trwania zakwitów Microcystis w ekosystemach słodkowodnych (reprezentujących różne części świata) jest silnie uwarunkowane lokalnymi zbiorowiskami mikrobiologicznymi (określanymi jako interaktom), na które może wpływać zagospodarowanie terenu w zlewni. Istnieje niewiele badań łączących wpływ użytkowania terenu (efekt zlewni obejmujący obszary wiejskie, miejskie lub leśne) ze zmianami w zbiorowiskach mikrobiologicznych w jeziorach, lagunach i zbiornikach. Konieczne jest głębsze zrozumienie wzajemnych powiązań między zbiorowiskami mikrobiologicznymi, które są szczególnie związane z występowaniem zakwitów Microcystis, także tych, które znacząco zwiększają ryzyko i zagrożenie ze strony Microcystis dla środowiska i zdrowia ludzi. Do takich negatywnych oddziaływań, które będą przedmiotem proponowanych badań, można zaliczyć potencjał do zwiększenie emisji gazów cieplarnianych czy przenoszenie genów antybiotykooporności przez mikroorganizmy. Proponowane badania obejmą interakcje pomiędzy archeonami metanogennymi i bakteriami metanotroficznymi, które produkują i przetwarzają metan oraz bakteriami denitryfikacyjnymi, które produkują i przetwarzają podtlenek azotu – drugi najważniejszy gaz cieplarniany. Ponadto, zaobserwowano ostatnio, że zakwity Microcystis są siedliskiem zbiorowisk mikrobiologicznych z dużą ilością mobilnych elementów genetycznych (MGEs), które są odpowiedzialne za rozprzestrzenianie genów oporności na antybiotyki (ARGs), co skutkuje wzrostem związanego z nimi rezystomu mikrobiologicznego. Dlatego powyższy aspekt będzie również przedmiotem wnioskowanych badań. Badania będą prowadzone na czterech różnych kontynentach z uwzględnieniem Polski, USA, Gwatemali i Singapuru, w różnych strefach klimatycznych (umiarkowana i tropikalna) i na obszarach o różnym zagospodarowaniu terenu (zlewnia miejska, rolnicza, czy też leśna). Zostaną oznaczone parametry fizykochemiczne wód, oraz jakość i ilość cyjanotoksyn. Jednak przede wszystkim, będą poszukiwane geny funkcjonalne zaangażowane w procesy związane z produkcją gazów cieplarnianych oraz zostaną scharakteryzowane elementy genowe powiązane z antybiotykoopornością. Cele powyższe zostaną zrealizowane przy użyciu m.in. analiz chromatograficznych oraz genetycznych z uwzględnieniem technik sekwencjonowania nowej generacji oraz rt-qPCR. W konsekwencji prezentowane badania będą nową propozycją zdobycia wiedzy na poziomie globalnym, kompleksowe podejście geograficzne i zlewniowe umożliwi pozyskanie ważnej wiedzy dla zrozumienia i ustalenia kluczowych czynników dla środowiska – rola mikroorganizów – wpływających na jego jakość w kontekście toksycznych zakwitów cyjanobakterii z Microcystis.

więcej informacji o projekcie na stronach Narodowego Centrum Nauki – https://projekty.ncn.gov.pl/index.php?projekt_id=575236