Profil badawczy
Profil badawczy Katedry:
- taksonomia roślin, filogenetyka, ewolucja molekularna roślin;
- diagnostyka molekularna roślin i grzybów;
- inwentaryzacje florystyczne;
- analizy bioinformatyczne;
- metagenomika bakterii i grzybów;
- ochrona przyrody, waloryzacja przyrodnicza, ekologiczne podstawy kształtowania krajobrazu;
- wdrażanie wyników badań w zakresie ochrony dziedzictwa przyrodniczego i ochrony bioróżnorodności w ramach Europejskiej Sieci Obszarów Natura 2000;
- biotechnologia grzybów, fitopatologia, mykologia molekularna;
- mikrobiologia środowiskowa w kontekście globalnych zmian klimatu; mikrobiologiczne uwarunkowania obiegu węgla i emisji gazów cieplarnianych;
- ekologia i funkcjonowanie mikrobiomów ekosystemów wodnych; mikrobiologiczne podstawy ochrony, monitoringu i rekultywacji środowiska;
- mikrobiologia środowiskowa a zdrowie człowieka: badania jakości mikrobiologicznej wód, występowania mikroorganizmów potencjalnie niebezpiecznych oraz środowiskowych uwarunkowań bezpieczeństwa sanitarnego;
- nowoczesne metody analizy zespołów mikroorganizmów – wykorzystanie metod mikroskopowych, hodowlanych, hybrydyzacji fluorescencyjnej in situ (FISH) oraz molekularnych do identyfikacji mikrobiologicznych sygnałów zmian środowiskowych;
- badania hydromykologiczne w aspekcie sanitarno-epidemiologicznym: analiza ilościowa i jakościowa oraz ekofizjologia mikrogrzybów w różnych ekosystemach wodnych, naturalnych i antropogenicznie przekształconych. Analizy prowadzone są pod kątem oceny sanitarno-epidemiologicznej wód różnego typu, w tym zbiorników słodkowodnych i o nieznacznym zasoleniu a także wód wodociągowych i butelkowanych różnego typu, włącznie z wodami leczniczymi; analizy mykologiczne pokrywy śnieżnej i nawisów lodowych a także pary wodnej zawilgoconych pomieszczeń; badania mikrogrzybyów pod kątem potencjalnej chorobotwórczości i ewentualnego wpływu na zdrowie człowieka; badania zwierząt związanych ze środowiskiem wodnym, jako potencjalne ogniwa łańcucha epidemiologicznego grzybic; analizy są ukierunkowane na monitoring ekosystemów wodnych ze zwróceniem uwagi na obecność mikrogrzybów o właściwościach bioindykacyjnych i chorobotwórczych dla człowieka;
- lichenologia środowiskowa: wzorce różnorodności i rozmieszczenia porostów oraz ich uwarunkowania ekologiczne w ekosystemach naturalnych i antropogenicznie przekształconych, wpływ czynników środowiskowych i antropopresji na strukturę zbiorowisk porostów epifitycznych, znaczenie diagnostyczne porostów w zbiorowiskach leśnych, ich wykorzystanie w bioindykacji stanu środowiska oraz ocena zagrożeń i problematyka ochrony różnorodności porostów i grzybów wielkoowocnikowych na Warmii i Mazurach
- ornitologia: zmienność i ewolucja cech fenotypowych ptaków, wpływ zmienności osobniczej na inwestycje rozrodcze i efektywność rozrodu; adaptacje ekofizjologiczne i behawioralne ptaków do środowiska miejskiego; funkcjonowanie zespołów awifauny obszarów strefy zalewowej dolin rzecznych (Biebrzy i Narwi), ekologia gatunków grupy "flush-pursuit predator" w strefie sympatrycznego występowania na wschodnich zboczach Andów; zastosowanie metod statystycznych w badaniach ekologicznych;
Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:
- Badania ornitologiczne
- stwierdzenie fluktuującego doboru kierunkowego cech fenotypowych rokitniczki Acrocephalus schoenobaenus oraz podłoża zmienności związanego ze zmianami klimatycznymi;
- rozpoznanie zróżnicowania neofobii, kondycji, parametrów fizjologicznych oraz miary asocjacji mikrobiota w populacjach miejskich i wiejskich ptaków;
- uzyskanie danych pozwalających na sformułowanie hipotezy o wpływie drapieżnictwa, które w zróżnicowany sposób wpływa na przeżywalność samców i samic wróbla Passer domesticus w środowisku miejskim oraz skutkuje selekcją fenotypową;
- udokumentowanie separacji niszy ekologicznej u sympatrycznie występujących Myioborus miniatus i M.melanocephalus w strefie lasów mgłowych wschodnich Andów poddanych presji człowieka i efektowi ElNino, oraz znaczenia współwystępowania gatunków w mechanizmie konkurencji;
- Określenie hydroekologicznych uwarunkowań struktury, różnorodności i aktywności mikroorganizmów prokariotycznych w ekosystemach jeziornych, rzecznych i wodno-torfowiskowych, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu trofii, zasolenia, łączności hydrologicznej oraz gradientów fizykochemicznych.
- Rozpoznanie mikrobiologicznych mechanizmów obiegu metanu i ich związku z emisją gazów cieplarnianych w ekosystemach jeziornych i mokradłowych, w tym zależności między metanogennymi archeonami, bakteriami metanotroficznymi, warunkami hydrologicznymi i emisją CH₄, istotnych dla rozwoju wskaźników zmian klimatycznych.
- Identyfikacja odpowiedzi mikrobiomów wodnych na zasolenie i zmiany hydrochemiczne, obejmująca różnicowanie zespołów prokariotycznych oraz wyznaczanie potencjalnych taksonomicznych wskaźników przekształceń ekologicznych i antropogenicznych ekosystemów wodnych.
- Ocena mikrobiologicznych skutków długotrwałego zanieczyszczenia środowiska pestycydami chloroorganicznymi, w tym DDT, oraz identyfikacja zmian struktury zespołów bakterii i grzybów i taksonów o potencjalnym znaczeniu bioindykacyjnym dla monitoringu i oceny procesów rekultywacyjnych.
- Określenie środowiskowych uwarunkowań jakości sanitarno-mikrobiologicznej wód, w tym występowania Escherichia coli i Enterobacteriaceae, oraz ich znaczenia dla oceny zagrożeń zdrowotnych, bezpieczeństwa sanitarnego i ochrony zdrowia publicznego.
- Zastosowanie zaawansowanych metod fluorescencyjnych i molekularnych oceny aktywności fizjologicznej pojedynczych komórek, sekwencjonowania DNA i analiz bioinformatycznych, do identyfikacji oraz charakterystyki strukturalno-funkcjonalnej mikrobioty środowiskowej.
- Integracja wskaźników mikrobiologicznych, molekularnych i hydroekologicznych w analizach wielowymiarowych, stanowiąca podstawę rozwoju narzędzi bioindykacyjnych i prognostycznych wspierających monitoring, ochronę i rekultywację wód oraz ocenę odpowiedzi ekosystemów na zmiany klimatyczne.
- Badania mikrobiologiczne
- Określenie hydroekologicznych uwarunkowań struktury, różnorodności i aktywności mikroorganizmów prokariotycznych w ekosystemach jeziornych, rzecznych i wodno-torfowiskowych, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu trofii, zasolenia, łączności hydrologicznej oraz gradientów fizykochemicznych.
- Rozpoznanie mikrobiologicznych mechanizmów obiegu metanu i ich związku z emisją gazów cieplarnianych w ekosystemach jeziornych i mokradłowych, w tym zależności między metanogennymi archeonami, bakteriami metanotroficznymi, warunkami hydrologicznymi i emisją CH₄, istotnych dla rozwoju wskaźników zmian klimatycznych.
- Identyfikacja odpowiedzi mikrobiomów wodnych na zasolenie i zmiany hydrochemiczne, obejmująca różnicowanie zespołów prokariotycznych oraz wyznaczanie potencjalnych taksonomicznych wskaźników przekształceń ekologicznych i antropogenicznych ekosystemów wodnych.
- Ocena mikrobiologicznych skutków długotrwałego zanieczyszczenia środowiska pestycydami chloroorganicznymi, w tym DDT, oraz identyfikacja zmian struktury zespołów bakterii i grzybów i taksonów o potencjalnym znaczeniu bioindykacyjnym dla monitoringu i oceny procesów rekultywacyjnych.
- Określenie środowiskowych uwarunkowań jakości sanitarno-mikrobiologicznej wód, w tym występowania Escherichia coli i Enterobacteriaceae, oraz ich znaczenia dla oceny zagrożeń zdrowotnych, bezpieczeństwa sanitarnego i ochrony zdrowia publicznego.
- Zastosowanie zaawansowanych metod fluorescencyjnych i molekularnych oceny aktywności fizjologicznej pojedynczych komórek, sekwencjonowania DNA i analiz bioinformatycznych, do identyfikacji oraz charakterystyki strukturalno-funkcjonalnej mikrobioty środowiskowej.
- Integracja wskaźników mikrobiologicznych, molekularnych i hydroekologicznych w analizach wielowymiarowych, stanowiąca podstawę rozwoju narzędzi bioindykacyjnych i prognostycznych wspierających monitoring, ochronę i rekultywację wód oraz ocenę odpowiedzi ekosystemów na zmiany klimatyczne.
- Badania lichenologiczne
Rozpoznanie jakościowego i ilościowego zróżnicowania porostów (grzybów zlichenizowanych) wybranych typów zbiorowisk i regionów fizyczno-geograficznych (w tym odkrycie kilkunastu gatunków nowych dla bioty Polski) przy jednoczesnym dążeniu do zwiększenia efektywności i skuteczności badań terenowych oraz znormalizowania metod oceny różnorodności gatunkowej i/lub ekologicznej. Zastosowanie wieloczynnikowych analiz statystycznych do opracowania licznych i zróżnicowanych danych oraz poszukiwanie nowych czynników determinujących występowanie gatunków i tworzonych przez nie zbiorowisk.
- Badania botaniczne i bioinformatyczne
- Zaadaptowanie i rozwój innowacyjnej technologii sekwencjonowania nanoporowego (Oxford Nanopore Technologies) do precyzyjnego poznawania pełnych sekwencji genomów chloroplastowych i mitochondrialnych.
- Ocena przydatności różnych regionów genomu jako markerów molekularnych służących identyfikacji taksonomicznej roślin wyższych, co ma kluczowe znaczenie dla ochrony przyrody i identyfikacji zagrożonych gatunków.
- Badanie alternatywnego splicingu jako mechanizmu adaptacyjnego u wczesnych roślin lądowych.
- Ocena fizjologicznych oraz genetycznych skutków ekspozycji roślin na mikroplastik.
- Przetwarzanie wysokoprzepustowych danych (DNA-seq, RNA-seq) dla zróżnicowanych modeli biologicznych.
- Opracowanie innowacyjnego oprogramowania i pakietów analitycznych opartych o środowisko R, w tym m.in. TAILcaller (narzędzia służącego do analizy różnic w długości ogonów poli(A) z surowych plików sekwencjonowania transkryptomicznego RNA trzeciej generacji z platform Oxford Nanopore) oraz programów ZymoR i RSCUcaller.
- Pionierskie badania nad odpornością grzybów w Europie Wschodniej, zaawansowane badania nad mechanizmami genetycznymi odpowiadającymi za to, jak i dlaczego grzyby patogenne infekujące zboża wykształcają odporność na powszechnie stosowane fungicydy (środki chemiczne).
- Opracowanie innowacyjnych testów diagnostycznych qPCR: stworzenie oraz zwalidowanie precyzyjnych testów opartych o ilościowy PCR (qPCR) oraz technologię TaqMan. Narzędzia te pozwalają na błyskawiczne wykrywanie oraz ilościowe oznaczanie toksynotwórczych patogenów roślinnych (głównie z rodzaju Fusarium) bezpośrednio w materiale roślinnym i glebie, co ma kluczowe znaczenie dla ochrony upraw rolniczych.
- Wkład w rozwój mitogenomiki i genomiki funkcjonalnej grzybów: badanie struktur mitochondrialnych (mitogenomów) oraz zastosowanie sekwencjonowania całogenomowego (WGS) do analizy filogenezy, ewolucji i biologii patogenów roślinnych.
- Badania fitopatologiczne
- Pionierskie badania nad odpornością grzybów w Europie Wschodniej, zaawansowane badania nad mechanizmami genetycznymi odpowiadającymi za to, jak i dlaczego grzyby patogenne infekujące zboża wykształcają odporność na powszechnie stosowane fungicydy (środki chemiczne).
- Opracowanie innowacyjnych testów diagnostycznych qPCR: stworzenie oraz zwalidowanie precyzyjnych testów opartych o ilościowy PCR (qPCR) oraz technologię TaqMan. Narzędzia te pozwalają na błyskawiczne wykrywanie oraz ilościowe oznaczanie toksynotwórczych patogenów roślinnych (głównie z rodzaju Fusarium) bezpośrednio w materiale roślinnym i glebie, co ma kluczowe znaczenie dla ochrony upraw rolniczych.
- Wkład w rozwój mitogenomiki i genomiki funkcjonalnej grzybów: badanie struktur mitochondrialnych (mitogenomów) oraz zastosowanie sekwencjonowania całogenomowego (WGS) do analizy filogenezy, ewolucji i biologii patogenów roślinnych.
- Badania hydromykologiczne oraz badania z zakresu mykologii medycznej
- Opracowanie taksonomii i fenologii grzybów, pochodzących z układu oddechowego, pacjentów Samodzielnego Publicznego Zespołu Gruźlicy i Chorób Płuc w Olsztynie, ze wskazaniem gatunków rzadko notowanych w materiałach klinicznych.
- Prześledzenie i scharakteryzowanie udziału taksonomicznego oraz roli mikrogrzybów potencjalnie chorobotwórczych w różnych ekosystemach wodnych (jeziora Polski północnej, rzeki, stawy, fontanny) oraz w wodach użytkowych.
- Ustalenie składu gatunkowego grzybów oraz poznanie i udokumentowanie ich wpływu na procesy oczyszczania ścieków w makrofitowych oczyszczalniach roślinnych.
- Udokumentowanie występowania w wodach słodkich Polski nowych gatunków grzybów: Candida kruisii i Dipodascus armillariae.
- Opracowanie procedury izolacji i identyfikacji mikrogrzybów pochodzących z wód użytkowych.