EVOLTREE (6. PR)

Opis projektu

Sieć Doskonałości (NoE) o zasięgu europejskim, realizowana w ramach 6. Programu Ramowego Badań i Rozwoju Technologicznego Unii Europejskiej, priorytet 6.3. Zmiany Globalne i Ekosystemy.

Cele projektu

Głównym celem projektu jest zmniejszenie skali fragmentaryzacji badań naukowych w Europie w dziedzinie genomiki ekosystemów lądowych poprzez utworzenie z grupy instytucji biorących udział w projekcje wspólnej platformy badawczej. Współdziałanie wyspecjalizowanych multidyscyplinarnych grup badawczych pozwoli prowadzić duże projekty z dziedziny genomiki, które do realizacji wymagają kosztownego wyposażenia.

Główne cele projektu to:

– zmniejszenie fragmentaryzacji badań naukowych w Europie w dziedzinie genomiki ekosystemów lądowych;

– restrukturyzacja europejskich badań w zakresie genomiki ekosystemu;

– upowszechnianie i promowanie wysokiego poziomu w dziedzinie badań nad bioróżnorodnością ekosystemów lądowych;

– popieranie mobilności naukowców i organizacja szkoleń pracowników naukowych;

– integracja uczestników poprzez wdrożenie spójnej struktury zarządzania.

Charakterystyka projektu

Projekt stawia sobie ambitne cele do osiągnięcia. Zawiera część integracyjną, badawczą oraz działalność informacyjną i szkoleniową, w ramach której wiedza zespołu będzie przekazywana do praktyki (ryc. 1).

Ryc. 1. Schemat działań w sieci EVOLTREE.

Zasadniczą ideą projektu jest spojrzenie na procesy zachodzące w ekosystemach leśnych z perspektywy genetyki. Pozwoli to naukowcom przewidzieć jak lasy będą reagować na przyszłe globalne zmiany środowiska powodowane m.in. zmianami klimatu i presją cywilizacyjną. Aby zrozumieć funkcje pełnione przez lasy, złożone ekosystemy, oraz zmiany w nich zachodzące i mechanizmy odpowiedzialne za procesy adaptacji i zachowania bioróżnorodności, wymagane jest przeprowadzenia kompleksowych badań. Tego właśnie ma dokonać interdyscyplinarna sieć naukowców EVOLTREE, która łączy specjalistów w dziedzinie genomiki, genetyki leśnej i ekologii (ryc. 2). Naukowcy sieci EVOLTRE współdziałają ze sobą, aby identyfikować i poznawać geny o znaczeniu adaptacyjnym w celu oceny ich znaczenia w procesach, jakie zachodzą u roślin drzewiastych i w ekosystemach leśnych. Badaniami zostaną objęte również organizmy towarzyszące drzewom leśnym, m.in. owady i grzyby mikoryzowe.

Ryc. 2. Główne naukowe dyscypliny i tematy badań w EVOLTREE.

Świadomość, że ochrona różnorodności biologicznej jest podstawową potrzebą społeczeństwa wzrosła znacznie w ostatnich latach, a zwłaszcza od czasu podpisania Konwencji o Różnorodności Biologicznej (CBD) w 1992. Bioróżnorodność jest jednym z kluczowych elementów w zdolności przystosowawczej organizmów i ekosystemów do zmieniających się warunków środowiskowych. Pojęcie bioróżnorodności jest szerokie i obejmuje ekosystem, gatunek i zróżnicowanie genetyczne w ramach gatunku. Zmienność na poziomie DNA odgrywa ważną rolę w możliwościach dostosowania się organizmów do zmian środowiskowych.

Jedną z intensywnie rozwijających się gałęzi genetyki jest „Genomika”. Jest to dziedzina biologii molekularnej zajmująca się poznaniem i analizą genomów różnych gatunków i osobników. Wyróżnia się genomikę strukturalną badającą strukturę i organizację genomu oraz genomikę funkcjonalną badającą funkcję poszczególnych elementów genomu, w tym związków pomiędzy poszczególnymi genami oraz mechanizmami regulującymi ekspresję genomu. Również w badaniach leśnych w ostatniej dekadzie genomika stała się zaawansowanym narzędziem badawczym, używanym do poznania zróżnicowania genetycznego na poziomie wyrafinowanych analiz genów. Popularność zyskuje tzw. genomika populacyjna, gdzie wiedza na temat funkcjonowania genomów i ich zmienności zyskuje wymiar populacyjny, co pozwala na prowadzenie badań porównawczych pomiędzy budową DNA (sekwencją nukleotydów), a zmiennością cech ilościowych. Sieć EVOLTREE zamierza zastosować tę technikę w połączeniu z tradycyjnymi metodami używanymi do opisu zmienności, w celu opisu struktury i badania procesów zachodzących w populacjach. Wyniki badań pomogą opracować sposoby efektywnej ochrony różnorodności ekosystemów lądowych i zapewnić ich trwałość. Sieć najpierw będzie badała zmienność genetyczną drzew. Następnie badania zostaną rozszerzone na owady i grzyby mikoryzowe oraz mechanizmy interakcji tych organizmów z drzewami. W zamierzeniach, sieć doskonałości EVOLTREE jest dopiero pierwszym krokiem do bardziej nadrzędnego celu, jakim jest zrozumienie dynamiki bioróżnorodności na poziomie ekosystemu poprzez zbadanie całego spektrum zmienności gatunkowej i ich wzajemnych interakcji z perspektywy genetyki.

W projekcje pojawia się nowa dyscyplina naukowa genomika ekosystemów, będąca syntezą genetyki, genomiki, ekologii i ewolucji w celu badania wpływu presji selekcyjnej środowiska i czynników biotycznych na organizmy, ale na poziomie genu w kontekście funkcjonowania całego ekosystemu. Badania prowadzone w projekcje będą w przyszłości mały wpływ na dalszy rozwój ekologii, genetyki, ekofizjologii, paleobiologii oraz stosowanie nowych rozwiązań w zakresie ochrony leśnych zasobów genowych i szeroko pojętej ochrony przyrody. Jednym z zasadniczych celów projektu jest zmniejszenie skali fragmentaryzacji badań naukowych w Europie. Projekt dąży do tego poprzez utworzenie wspólnej platformy badawczej w dziedzinie genomiki ekosystemów lądowych, a w szczególności ekosystemów leśnych. Służyć temu ma również popieranie mobilności naukowców i organizacja szkoleń pracowników naukowych. Mamy nadzieję, że po zakończeniu projektu efekty pracy EVOLTREE uwidaczniać się będą przez integrowanie grup badawczych z rozmaitych dyscyplin z multidyscyplinarnymi zespołami. Opracowane w projekcje procedury umożliwią dzielenie infrastruktury, przez co możliwe będzie wykonywanie własnych badań wykorzystując drogi sprzęt w innych jednostkach.

W projekcje EVOLTREE bierze udział 25 grup badawczych z 15 krajów europejskich.. Część grup reprezentują zespoły krajowe. Z Polski w projekcje uczestniczy Uniwersytet Kazimierza Wielkiego (UKW) z Bydgoszczy, Instytut Badawczy Leśnictwa i Instytut Dendrologii PAN w Kórniku. Polskie instytucje działają w grupie, którą reprezentuje Uniwersytet Kazimierza Wielkiego.

Zakres uczestnictwa IBL

Instytut Badawczy Leśnictwa włączył się w badania z zakresu genetyki populacyjnej i genomiki ekosystemów leśnych, wykorzystując doskonale wyposażone laboratorium analiz DNA, jak również bogate doświadczenie zdobyte w opisie zmienności populacji metodami tradycyjnymi.

Zakład Genetyki i Fizjologii Drzew Leśnych IBL prowadzi prace w ramach 7 zadań:

IA2.2 – Bank genów

Udział w spotkaniach roboczych i opracowanie informacji dotyczących banków genów przydatnych w trakcie realizacji projektu.

IA2.3 – Powierzchnie badawcze

– wyznaczenie i opracowanie informacji dotyczących powierzchni badawczej w Polsce;

– utworzenie bazy danych z informacjami dotyczącej powierzchni;

– rozwój bazy danych GIS opartej na procedurach wykrywalności;

– instalacji stałych i dokładnych geograficznych punktów odniesienia;

– włączenie informacji z istniejących uprzednio lokalnych baz danych do bazy danych ISS;

– udostępnić informacje przez sieć Internet w łatwo dostępny sposób dla sieci EVOLTEE z poszanowaniem ogólno przyjętych praw zarządzania i udostępniania danych (prawa autorskie, prywatność danych itp.);

– przygotowywać szczegółowe informacje na konkretne życzenie naukowców prowadzących badania i szkolenia na ISS według przyjętych w sieci EVOLTREE zasad;

– organizowanie szkoleń dotyczących bazy danych na życzenie naukowców prowadzących badania;

– informowanie sieci EVOLTREE o ważnych wydarzeniach mających miejsce na ISS;

– przedstawiać naukowców prowadzących badania właścicielowi terenu.

JERA1.1 – Identyfikacja genów o znaczeniu ekologicznym

Udział w spotkaniach roboczych i uczestniczenie w planowanych badaniach.

JERA 3.3 – Analiza powiązań w ekosystemach lądowych

Dynamika i struktura populacji drzew w drzewostanach bukowych.

JERA 4.2 – Reakcja populacji na zmiany globalne

Badania procesów adaptacji w warunkach kontrolowanych – analiza reakcji wybranych pochodzeń sosny zwyczajnej na zmiany w środowisku na podstawie badań proweniencyjnych.

SEA2.2 – Upowszechnianie informacji i wiedzy wśród instytucji i podmiotów związanych z leśnictwem

Udział w spotkaniach roboczych.

SEA2.3 – Upowszechnianie informacji i wiedzy w społeczeństwie

Udział w spotkaniach roboczych.

Wykonawcy projektu

Zakład Genetyki i Fizjologii Drzew Leśnych
ul. Braci Leśnej 3, Sękocin Stary, 05-090 Raszyn
tel. 22 7150 470, fax. 22 7150 313

dr inż. Jan Kowalczyk
dr inż. Kazimierz Zajączkowski
dr Justyna Nowakowska
dr Małgorzata Sułkowska
mgr inż. Jan Matras
dr Iwona Szyp-Borowska

Partnerzy

* K – koordynator, P – partner, ST – strona trzecia