Główne cele badawcze obejmują rozpoznanie mikrobiomu gleb i roślin oraz określenie interakcji gleba-roślina-mikrobiom dla rozwoju zrównoważonych strategii produkcji roślinnej oraz wsparcia społeczno-gospodarczego, a także zrównoważonych rozwiązań i wskaźników biologicznych, które mogą mieć zastosowanie w praktyce rolniczej, biotechnologii środowiskowej i ekologii.
Cele naukowe:
- opracowanie nowych rozwiązań biotechnologicznych w diagnostyce, zwalczaniu i monitoringu fitopatogenów, w tym biopreparatów do kondycjonowania gleby, ochrony roślin oraz metod detekcji patogenów;
- ocena wpływu rozprzestrzeniających się fitopatogenów na stabilność natywnego mikrobiomu holobiontu roślinnego;
- określenie zróżnicowania mikrobiomu gleb i roślin w uprawie współrzędnej zbóż i roślin bobowatych oraz w uprawie w siewie czystym (monouprawie), biorąc pod uwagę różne systemy gospodarowania (ekologiczny, integrowany i konwencjonalny);
- rozpoznanie transferu mikrobiomu bakteryjnego i grzybowego w obrębie nisz ekologicznych holobiontu roślinnego;
- określenie wpływu różnych sposobów gospodarowania glebą na aktywność i bioróżnorodność mikroorganizmów glebowych;
- określenie roli właściwości metabolicznych, morfologicznych i genetycznych grzybów z rodzaju Neosartorya w kształtowaniu ich odporności na związki konserwujące, chemiczne i ekstrakty roślinne;
- określenie roli interakcji pomiędzy mikroorganizmami a mikrolistkami ziół (bazylia, kolendra) i warzyw (burak, rzodkiewka) w poprawie ich jakości, odporności i trwałości, w tym w szczególności rozpoznanie genomów i właściwości mikroorganizmów dobroczynnych istotnych dla inokulacji microgreens;
- analiza holobiontu roślinnego i mikrobiomu glebowego dla zrównoważonego rolnictwa, ogrodnictwa, produkcji żywności i zdrowych agroekosystemów;
- wyjaśnienie molekularnych podstaw inwazyjności fitopatogenów i ich oddziaływań z holobiontem roślinnym poprzez bioinformatyczną integrację danych genomowych, transkryptomicznych i metabolicznych;
- określenie wpływu fluktuacji natężenia światła na aktywność fotosyntetyczną wybranych roślin w warunkach zróżnicowanej dostępności wody glebowej.
Cele technologiczne:
- opracowanie i optymalizacja metod wykrywania kluczowych fitopatogenów;
- wykorzystanie zaawansowanych narzędzi bioinformatycznych i wysokoprzepustowych technik sekwencjonowania do szczegółowej charakterystyki fitopatogenów;
- opracowanie nowych biopreparatów, nawozowych produktów mikrobiologicznych i formulacji zawierających mikroorganizmy;
- opracowanie mobilnej aplikacji, dotyczącej mikrobiomu bakteryjnego i grzybowego ryzosfery oraz roślin;
- opracowanie i testowanie skuteczności nawozów azotowych o obniżonej emisji amoniaku.
Cele społeczno-popularyzatorskie:
- upowszechnianie uzyskanych wyników badań, w tym dotyczących funkcji mikrobiomów w agroekosystemach, koncepcji holobiontu roślinnego oraz interakcji gleba-roślina-mikrobiom;
- rozpowszechnianie informacji o znaczeniu bioróżnorodności mikroorganizmów w rolnictwie i ogrodnictwie oraz mechanizmach odpowiedzi roślin na stresy środowiskowe;
- zwiększanie świadomości na temat wiedzy o glebie i usługach ekosystemowych.
Badania wpisują się zarówno w misję IA PAN, jak również założenia kluczowych dokumentów strategicznych UE, w tym Strategii na rzecz Bioróżnorodności oraz Krajowe i Regionalne Inteligentne Specjalizacje w obszarze rolnictwa i środowiska. Realizowane badania wpisują się wprost w najnowsze kierunki badań i innowacji w Europie i na świecie, przedstawione przez Komisję Europejską w raporcie Żywność 2030 (Food 2030), w którym podkreślono znaczenie badań nad mikrobiomami różnych środowisk, w tym konieczność wzmocnienia obszaru mikrobiomu gleb i roślin, który ma kluczowe znaczenie dla wyżywienia ludzkości. Badania w szczególności wpisują się we wskazaną przez Komisję Europejską konieczność rozwoju badań obejmujących ŚWIAT MIKROBIOMÓW (THE MICROBIOME WORLD), które są istotne dla szerszego spojrzenia na ekosystemy rolnicze oraz obszary naturalne.
W naszych badaniach wykorzystujemy techniki i metody oparte na narzędziach:
- mikrobiologii (diagnostyka mikrobiologiczna, mikromacierze fenotypowe)
- biologii molekularnej (PCR, qPCR, LAMP, sekwencjonowanie Sangera, analiza fragmentów DNA, sekwencjonowanie następnej generacji: sekwencjonowanie przez syntezę, sekwencjonowanie nanoporowe)
- biochemii (enzymologia, kolorymetria, fluorymetria)
- biometrycznych (morfologia i topologia części nadziemnych i korzeni roślin, analiza barwna)
- biofizyki (fluorescencja chlorofilu, charakterystyka spektralna liści)
- agrofizyki (infiltracja, zwilżalność, rozkład wielkości porów glebowych)
- bioinformatyki (analiza metataksonomiczna, assemblery genomowe, adnotacje genomu, identyfikacja genów wirulencji i funkcjonalnych, mapowanie i kwantyfikacja ekspresji genów, analiza ścieżek metabolicznych, wykorzystanie baz danych)
