Szczegółowe informacje

1) Grupa: Zagrożenia biologiczne jezior
A) Podgrupa badawcza: Cyjanobakterie: zakwity, cyjanotoksyny
Koordynator - Dr Iwona Jasser
tel. +4822 554 14 44; e-mail: [email protected], [email protected]
B) Podgrupa badawcza bakteryjna: choroby bakteryjne rozprzestrzeniane
drogą wodną.
Koordynator - Dr B. Kiersztyn
tel. +4822 554 14 12; e-mail: [email protected] , [email protected]
2) Członkowie grup
Mgr Aleksandra Bukowska
tel. +4822 554 14 15; e-mail: [email protected]
Mgr Katarzyna Jakubiec
tel. +4822 554 14 15; e-mail: [email protected]
Ola Bielczyńska
1
[email protected]
Dr Anna Karnkowska-Ishikawa
3) Tematyka badawcza:
A) Podgrupa badawcza cyjnobakteryjna:
zakwity
pikocyjanobakterie - Kordynator: Dr Iwona Jasser
toksyczne
i
Głównymi celami realizowanego projektu są badania zmierzające do
określenia potencjalnej i realizowanej toksyczności cyjanobakterii w wodach Wielkich
Jezior Mazurskich na podstawie analizy genów markerowych, stężenia toksyn i
analiz
środowiskowych. Prowadzone są taż izolacje i badanie właściwości
ekofizjologicznych oraz molekularna analiza różnorodności cyjanobakterii
pikoplanktonowych z wybranych jezior Systemu Wielkich Jezior Mazurskich.
Zagadnienia szczegółowe projektu obejmują:
 Monitoring i informacja o zakwitach sinicowych w Wielkich Jeziorach Mazurskich
 Kalibracja zależności pomiędzy udziałem genów toksyczności i stężeniami toksyn
 Określenie progowych wartości obecności genów toksyczności i ich związku z toksycznymi
zakwitami sinicowymi
 Opracowanie protokołu do szybkiej oceny wystąpienia zakwitów sinicowych i
prognozowania rzeczywistego zakwitu toksycznego na podstawie analizy Real-Time PCR
Ponadto zagadnienia realizowane przez podgrupę cyjanobakteryjna obejmują też
zagadnienia takie jak: (i) Zależności pomiędzy Nodularia spumigena, sinicą wiążącą azot i
produkującą toksyny a Synechocococcus spp., przedstawicielem pikocyjanobakterii w morzu
Bałtyckim, (ii) Rola autotroficznego pikoplanktonu w funkcjonowaniu mikrobiologicznych
sieci troficznych w jeziorach o różnym statusie troficznym, (iii) Zastosowanie metod biologii
molekularnej w badaniach ekologii i ekofizjologii i bioróżnorodności pikocyjanobakterii (iv)
Zależność pomiędzy zróżnicowaniem genetycznym pikocyjanobakterii i statusem troficznym
jezior.
B) Podgrupa badawcza bakteryjna: choroby bakteryjne rozprzestrzeniane
drogą wodną – koordynator: dr Bartosz Kiersztyn
Najbliższy projekt będzie związany z poszukiwanie bakterii patogennych w
wodach systemu Wielkich Jezior Mazurskich. Detekcja obecności bakterii
potencjalnie będzie dokonana na podstawie analizy obecności w wodach jezior
genów markerowych dla potencjalnie niebezpiecznych mikroorganizmów (np. genu
LuxR systemu quorum sensing charakterystycznego dla oportunistycznych
chorobotwórczych szczepów Aeromonas sp. – obecność tych genów i ich transkryptu
2
stwierdziliśmy w J. Mikołajskim w roku 2010 i 2011 w ramach poprzedniego projektu
NCN). Obecność patogenów zostanie potwierdzona z wykorzystaniem markerów
biochemicznych w oparciu o analizy z wykorzystaniem microplate reader.
Poszukujemy takich potencjalnych patogenów patogenów jak m.in. Pseudomonas
sp., Aeromonas sp., Vibrio sp. , Legionella sp. , E.coli, Salmonella Sp. Projekt
zmierza do opracowania prostego modelu za pomocą którego możliwe będzie
szybkie i tanie oszacowanie zagrożenia spowodowanego obecnością patogenów w
systemie Wielkich Jezior Mazurskich zarówno dla szeroko rozumianej aktywności
rekreacyjno-turystycznej jak i gospodarki rybackiej. Podejmujemy także badania
czynników środowiskowych (jak np. zmiany klimatyczne) wpływających na
rozprzestrzeniania się chorób bakteryjnych przenoszonych drogą wodną.
Drugim zagadnieniem realizowanym w ramach podgrupy jest problematyka
związana z mechanizmami tworzenia biofilmów bakteryjnych w środowiskach
jeziorowych. Analizie podawane są naturalne czynniki hamujące te procesy w
oparciu o badanie markerów biochemicznych, analizy mikroskopowe, genetyczne i
inne. Badania zmierzają do określenia związków naturalnie wytwarzanych przez
komórki planktonowe potencjalnie przydatnych w ograniczaniu kolonizacji
powierzchni przez bakterie w tym bakterie potencjalne patogenne.
Zintegrowanym celem obu podgrup badawczych jest stworzenie genetycznych
(w oparciu o techniki PCR) i biochemicznych (np. z wykorzystaniem microplate
reader) testów pozwalających na równoczesne wykrycie zagrożenia toksycznymi
zakwitami cyjanobakterii i obecnością patogenów.
4) Metodyka i aparatura badawcza:
Badania prowadzone są w oparciu o techniki i metody biologii molekularnej (m.in.
FISH, DGGE, sekwencjonowanie i analiza DNA, PCR), biochemii (ELF, specyficzne
markery aktywności komórek), radiochemii, hydrochemii analitycznej i fizycznej,
fluorymetrii, mikroskopii epifluorescencyjnej oraz instrumentalne pomiary in situ z
wykorzystaniem specyficznych sond. Przykładowa fotografia:
3
Gammaproteobacteria (zielone) wybarwione techniką FISH w konsorcjum z
cyjanobakteriami (pomarańczowe), pow 1000x, J. Mikołajskie, mikroskop
epifluorescencyjny.
W pracy posiadamy i wykorzystujemy sprzęt taki jak m.in.:
- Analizator węgla DOC
- Mikroskop epifluorescencyjny Nikon z kompletnym systemem komputerowej analizy
obrazu, świetlny mikroskop odwrócony
- Ultrawirówki, termostatowane łaźnie wodne , piec hybrydyzacyjny
- fitotron
- Termocykler gradientowy wraz z systemem elektroforezy oraz elektroforezy z w
gradiencie denaturującym (DGGE)
- wieloparametryczna sonda do pomiaru parametrów fizykochemicznych in situ
- spekrtofotometry i spektrofluorymetry, zestawy do filtracji różnicowej
- Microplate reader
- Czytnik ELISA
- i inne
5) Miejsce realizacji badań
Badania realizowane są w laboratorium terenowym zlokalizowanym na terenie Stacji
Hydrobiologicznej PAN w Mikołajkach (woj. warmińsko – mazurskie) oraz w
warszawskich laboratoriach wydziału Uniwersytetu Warszawskiego
6) Realizowane i zrealizowane projekty oraz wybrane publikacje.
Projekty:
1) Potencjalna i realizowana toksyczność cyjanobakterii w wodach Wielkich Jezior
Mazurskich na podstawie analizy genów markerowych, stężenia toksyn i analiz
środowiskowych – projekt własny, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, Nr.
N304 102240, kierownik projektu: Iwona Jasser, okres realizacji: 2011 – 2014.
2) Bioróżnorodność strukturalna i funkcjonalna bakterii swobodnie pływających i
osiadłych kolonizujących tonące cząstki sestonu — projekt własny, Ministerstwo
Nauki i Szkolnictwa Wyższego, N304 023237, kierownik projektu: Bartosz Kiersztyn,
okres realizacji: 2009-2012.
3) Izolacja i badanie właściwości ekofizjologicznych oraz molekularna analiza
różnorodności biologicznej cyjanobakterii pikoplanktonowych z wybranych jezior
4
systemu Wielkich Jezior Mazurskich — projekt własny, finansowany przez
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Nr. N304 015 31/0535, kierownik
projektu: Iwona Jasser, okres realizacji: 2006 – 2008.
4) The role of autotrophic picoplankton (APP) as a component of microbial loop in
food webs of changing lacustrine ecosystems, especially in lakes under restoration
(kierownik i wykonawca, University of Lahti, Finland founded by Maj & Tor Nessling
Foundation, 2005 - 2006)
5) Rola mikrobiologicznej sieci troficznej w krążeniu węgla w jeziorach humusowych:
udział autotroficznego (APP) i heterotroficznego pikoplankton (bakterie) w produkcji i
konsumpcji mikrobiologicznej (kierownik projektu KBN, 2003 - 2006)
Publikacje:
Jasser I., Królicka A., Jakubiec K. and Chróst R.J. Seasonal and spatial diversity of
picocyanobacteria community in the Great Mazurian Lake system derived from
DGGE analyses of 16S rDNA and cpcBA-IGS markers. 2013. J. Microbiol.
Biotechnol. (http://dx.doi.org/10.4014/jmb.1208.08002)
Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A. & Chróst R.J. 2012. Do acid-tolerant
picocyanobacteria exist? A study of two strains isolated from humic lakes in Poland.
— Hydrobiologia (DOI 10.1007/s10750-012-1428-y)
Mazur-Marzec H., Sutryk K., Kobos J., Hebel A., Hohlfeld N., Kaczkowska M. J.,
Błaszczyk A., Toruńska A., Łysiak-Pastuszak E., Kraśniewski W. and Jasser I. 2012.
Cyanobacterial blooms, cyanotoxin production and accumulation in biota from the
southern Baltic Sea. — Hydrobiologia (DOI 10.1007/s10750-012-1278-7)
Kiersztyn B., Siuda W., Chróst R. 2012. Persistence of bacterial proteolytic enzymes
in lake ecosystems. — FEMS Microbiol. Ecol. 80:124-134.
Jasser I. & Kostrzewska-Szlakowska I. 2012. Fading out of the trophic cascade at the
base of the microbial food web caused by changes in the grazing community in
mesocosm experiments. — Oceanological and Hydrobiological Studies, 41: 1-11
Kostrzewska-Szlakowska I. & Jasser I. 2011. Black box: what do we know about
humic lakes? — Pol. J. Ecol. 59: 389-381
Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A. & Królicka A. 2011. A novel phylogenetic clade of
picocyanobacteria from Mazurian lakes (Poland) reflects early ontogeny of glacial
lakes. — FEMS Microbiol. Ecol. 75: 89-98
Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A., Kozłowska E., Królicka A. & ŁukomskaKowalczyk M. 2010. Isolation of picocyanobacteria from Great Mazurian Lake
System - comparison of two methods. — Pol J Microbiol. 59: 21-31
5
Jasser I., Kostrzewska-Szalkowska I., Ejsmond-Karabin J., Kalinowska K. &
Węgleńska T. 2009. Autotrophic versus heterotrophic production and components of
trophic chain in humic lakes: the role of microbial communities. — Pol. J. Ecol. 2009:
423-439
Kiersztyn B., Siuda W., 2007. Białka jako substrat pokarmowy dla mikroorganizmów
wodnych. — Post. Mikrobiol. 46:355-366
Siuda W., Kiersztyn B., Chróst R. 2007. The dynamics of protein decomposition in
lakes of different trophic status - reflections on the assessment of the real proteolytic
activity in situ. — J. Microbiol. Biotechnol. 17:897-904.
Jasser, I. 2006. The relationship between APP-the smallest autotrophic component of
food web and trophic status and the depth of lakes. — J. Hydrobiol. Ecohydrol. 6: 6977
Jasser, I. Lehtovaara, A. & Arvola, 2006. Seasonality and coexistence of autotrophic
pico- and nanoplankton and zooplankton in three boreal lakes. — Verh. Internat.
Verain. Limnol. 29:1413-1416
Jasser, I. & Arvola, L. 2003. Potential effects of abiotic factors on the abundance of
autotrophic picoplankton in four boreal lakes. — J. Plankton Res. 25: 873-88
Jasser, I. 2002. Autotrophic picoplankton (APP) in four lakes of different trophic
status: composition, dynamics and relation to phytoplankton. — Pol. J. Ecol. 50: 341355
Kiersztyn B., Siuda W., Chróst R.J. 2002. Microbial ectoenzyme activity: useful
parameters for characterizing the trophic condition of lakes. — Polish J. Environ.
Stud. 11:367-373.
6