Jesteś tutaj

Profil badawczy Wydziału Biologii i Biotechnologii

Na Wydziale Biologii i Biotechnologii prowadzone są badania między innymi z zakresu nauk biologicznych. Profil badawczy ma charakter interdyscyplinarny, oparty specjalnościach takich jak: biochemia żywności, biochemia pasożytów, parazytologia, biologia rozrodu zwierząt, biotechnologia roślin, cytogenetyka zwierząt, ekologia ewolucyjna, geobotanika, taksonomia roślin, genetyka roślin, hydrobiologia, mikologia stosowana, neuroanatomia, proteomika roślin, taksonomia i biologia zwierząt.

Realizowane na Wydziale Biologii i Biotechnologii tematy badawcze są powiązane z priorytetami: uczelnianymi, krajowymi i europejskimi.

Zawierają się one w 4 problemach badawczych:

  • Różnorodność biologiczna i jej ochrona;
  • Molekularne aspekty regulacji procesów fizjologicznych u zwierząt;
  • Środowiskowe uwarunkowania zdrowia człowieka i zwierząt;
  • Wykorzystanie biotechnologii do poprawy cech użytkowych roślin i zwierząt.

Główne kierunki badań naukowych prowadzonych 
na Wydziale Biologii i Biotechnologii obejmują:

1. Badania z zakresu fizjologii roślin, a szczególnie kiełkujących nasion, w odpowiedzi na stresy abiotyczne. Katedra Fizjologii, Genetyki i Biotechnologii Roślin należy do nielicznych w kraju ośrodków zajmujących się metabolomiką stresu roślin. Poszukiwane są uniwersalne i gatunkowo-specyficzne metaboliczne markery reakcji i odporności roślin na stresy abiotyczne, w tym: suszę, chłód, metale ciężkie, nanocząstki metali. W Katedrze prowadzone są badania na temat akumulacji, metabolizmu i fizjologicznej roli cukrowców rozpuszczalnych – oligosacharydów, cyklitoli i galaktozylocyklitoli w dojrzewających, przechowywanych i kiełkujących nasionach roślin strączkowych oraz udziału α-D-galaktozydów w odpowiedzi wegetatywnych tkanek roślin uprawnych i kwiatowych roślin antarktycznych na stresy abiotyczne. Badania nad wykorzystaniem roślinnych cyklitoli jako związków pro-zdrowotnych, nanocząstek metali jako nanofungicydów oraz nanocząstek krzemu ma istotne znaczenie w ochronie roślin przed skażeniem kadmem. W kraju i za granicą jest to jeden z nielicznych ośrodków, który specjalizuje się w tej problematyce. Badania mają na celu, m. in. poprawę wartości użytkowych i zdrowotnych roślin bez stosowania, budzących kontrowersje, transformacji genetycznych. 

2. Anatomiczne, morfologiczne i fizjologiczne aspekty funkcji życiowych zwierząt. Endogenne i środowiskowe uwarunkowania procesów rozrodczych zwierząt. Katedra Anatomii i Fizjologii Zwierząt należy do grona czołowych jednostek badawczych w kraju i na świecie, specjalizujących się w endokrynologii rozrodu zwierząt. Tematyka badawcza realizowana w Katedrze obejmuje endogenne i środowiskowe uwarunkowania procesów rozrodczych, które są rozpatrywane na poziomie regulacji systemowych i molekularnych. Badania dotyczą analizy oddziaływań między układem immunologicznym i rozrodczym, wpływu wybranych czynników endogennych i egzogennych na funkcje macicy i zarodki w okresie wczesnej ciąży oraz mechanizmów epigenetycznej regulacji ekspresji genów i ich modyfikacji. Zespół prowadzi badania dotyczące roli adipokin (hormonów produkowanych głównie przez białą tkankę tłuszczową) i neuropeptydów w funkcjonowaniu osi podwzgórze-przysadka-jajnik oraz macicy w czasie cyklu rujowego i wczesnej ciąży. Badania obejmują również analizę wpływu mikroplastiku (politereftalanu etylenu, PET) na funkcjonowanie układu rozrodczego oraz ochronne działanie tamoksyfenu na jajniki poddawane chemioterapii. Ponadto, prowadzone są badania plastyczności morfologicznej i neurochemicznej ośrodkowego układu nerwowego, tendencji ewolucyjnych i chemicznego kodowania neuronów w jądrach mózgowia.

3. Biochemiczna regulacja metabolizmu człowieka i wybranych gatunków zwierząt i roślin. Badania z zakresu biochemicznych i genetycznych mechanizmów transmisji patogenów przenoszonych przez kleszcze. W Katedrze Biochemii prowadzone są badania nad molekularną identyfikacją chorobotwórczych drobnoustrojów (B. burgdorferi s.l., Anaplasma phagocytophilum, Babesia spp. oraz Rickettsia spp.) w kleszczach I. ricinus i D. reticulatus izolowanych z psów, zwierzyny płowej oraz ze środowiska z wybranych terenów województwa warmińsko-mazurskiego. Celem badań jest wykazanie korelacji pomiędzy poziomem ekspresji defensyn kleszcza a obecnością chorobotwórczych patogenów w kleszczach. Wyjaśnienie roli tych peptydów w ochronie  przed mikroorganizmami w jelicie i w gruczołach produkujących ślinę u kleszczy przyczyni się do zrozumienia mechanizmów przetrwania drobnoustrojów w kleszczach, co może mieć znaczenie medyczne i ułatwi skuteczną kontrolę chorób przenoszonych przez te pajęczaki. Katedra Biochemii należy do nielicznych w kraju ośrodków specjalizujących się w tej tematyce badawczej.
 
4. Rola szlaku metabolicznego witaminy D w etiologii różnych chorób (aspekt genetyczny i biochemiczny). W Katedrze Biochemii realizowane są od kilku lat badania polegające na poszukiwaniu markerów biochemicznych w materiale biologicznym pobranym od pacjentów ortopedycznych z komplikacjami zdrowotnymi po wszczepieniu protezy stawu. Badania skupiają się również na określeniu związku między polimorfizmem w genie białka wiążącego witaminę D (VDBP) i nad jego wpływem na stężenie białka wiążącego oraz poziomem i dostępnością witaminy D u osób ze zdiagnozowanym obluzowaniem protezy wewnętrznej, a także na poznaniu czynników biochemicznych i genetycznych mających wpływ na odrzut implantu. Te nowatorskie badania realizowane we współpracy z Kliniką Ortopedii, Traumatologii i Chirurgii Kręgosłupa w Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym w Olsztynie, mogą pomóc wielu pacjentom ortopedycznym w szybszym powrocie do pełnej sprawności i zdrowia po rekonstrukcji stawu biodrowego czy kolanowego.

5. Badania z zakresu transkryptomiki, proteomiki i metabolomiki nicienia pasożytniczego Anisakis simplex, powodującego anisakiozę u ludzi. Pracownicy Katedry Biochemii należą do grona czołowych grup badawczych w kraju i za granicą, specjalizujących się w tematyce pasożytów ryb i interakcji pasożyt-żywiciel. Tematyka badań dotyczy różnic transkryptomicznych i proteomicznych w dwóch populacjach nicieni w Atlantyku i Bałtyku i wynikających z nich przystosowań do specyficznych warunków środowiska oraz różnych gatunków gospodarzy. Ponadto, zespół zajmujący się tą tematyką skupia się na badaniu bioaktywności leków przeciwpasożytniczych in vitro przy użyciu nowoczesnych metod metabolomicznych. Jednocześnie badania dotyczą egzosomalnej (pęcherzyki zewnątrzkomórkowe) komunikacji między pasożytem i komórkami jelita gospodarza. Wszystkie projekty badawcze realizowane w ramach tego tematu mają na celu poznanie molekularnych mechanizmów inwazji pasożytniczych i ich zwalczania.

6. Ewolucja i taksonomia wczesnych roślin lądowych. W Katedrze Botaniki i Ochrony Przyrody, od 20 lat badane są różne grupy mchów i wątrobowców metodami klasycznymi i molekularnymi. W wyniku prowadzonych prac opisano pięć nowych dla nauki gatunków oraz wyróżniono 4 nowe rodzaje. Zaawansowane metody biologii molekularnej, stosowane w Katedrze, umożliwiły przeprowadzenie pionierskich badań z zakresu genomiki organellowej, kilkukrotnie powiększając znane zasoby genomowe mchów i wątrobowców. Pracownicy Katedry zsekwencjonowali ponad 300 genomów plastydowych i mitochondrialnych tych roślin, których wyniki opublikowano w 41 pracach z listy JCR. Dalszy rozwój warsztatu badawczego umożliwił badanie mechanizmów specjacji wątrobowców na podstawie analizy genomicznej, transkryptomicznej i epigenetycznej.
 
7. Molekularna identyfikacja gatunków w oparciu o metody superbarkodingu. Doświadczenie zdobyte w badaniach nad mszakami pozwoliły na opracowanie nowatorskich metod identyfikacji roślin w oparciu o sekwencje kompletnych genomów organellowych, a w szczególności plastomów. Zastosowanie superbarkodingu umożliwiło molekularną delimitację trudnych i blisko spokrewnionych gatunków z rodzajów Pulsatilla, Stipa, Calypogeia, Orthotrichum, Aneura i Pellia. W przypadku gatunków mieszańcowych opracowano metodę identyfikacji opartą na regionach NOR genomu jądrowego.
 
8. Genetyka i genomika populacyjnych rzadkich i zagrożonych gatunków roślin. Badania nad zróżnicowaniem genetycznym i biologią zagrożonych wyginięciem roślin umożliwiły identyfikację szeregu zagrożeń związanych z erozją genetyczną w populacjach takich gatunków jak Chamaedaphne calyculata, Galium trifidum, Stipa pennata czy Pulsatilla patens. Zastosowanie pionierskiej metody izolacji specyficznych markerów mikrosatelitarnych za pomocą sekwencjonowania NGS umożliwiło przeprowadzenie analiz populacyjnych z wykorzystaniem markerów kodominujących. Prace dotyczące zmienności genetycznej Pulsatilla patens są wśród najczęściej cytowanych pozycji w dorobku Katedry Botaniki i Ochrony Przyrody. Dalszy rozwój metody pozwolił także na charakterystykę genomów chloroplastowych i mitochondrialnych sasanki otwartej, które należą do najbardziej złożonych wśród roślin kwiatowych.
 
9. Morfologia funkcjonalna, taksonomia i filogeneza zwierząt. Badania procesów hybrydyzacji i poliploidyzacji z wykorzystaniem naturalnych diploidalno-poliploidalnych populacji ryb z rodzaju Cobitis (Teleostei, Cobitidae) oraz badania chromosomów karasia srebrzystego Carassius gibelio, gatunku inwazyjnego. Prowadzone badania wpisują się w nurt światowych badań dotyczących procesów hybrydyzacji i poliploidyzacji zwierząt oraz wpływu globalnych zmian środowiskowych na te procesy. Ponadto, Zespół Katedry Zoologii prowadzi badania dotyczące ekologii i taksonomii chrząszczy, głównie z rodzin kusakowatych Staphylinidae i piórkoskrzydłych Ptiliidae oraz charakterystyki zgrupowań chrząszczy określonych siedlisk, np. chrząszczy saproksylicznych, psammofilnych, nekrofilnych.
 
10. Ekologiczne uwarunkowania bioróżnorodności biologicznej. Pracownicy Katedry Ekologii i Ochrony Środowiska prowadzą badania ornitologiczne dotyczące zmienności i ewolucji cech fenotypowych ptaków, wpływu zmienności osobniczej na inwestycje rozrodcze i efektywność rozrodu; adaptacji ekofizjologicznej i behawioralnej ptaków do środowiska miejskiego; funkcjonowania zespołów awifauny obszarów strefy zalewowej dolin rzecznych (Biebrzy i Narwi), ekologii kraski oraz gatunków grupy "flush-pursuit predator" w strefie sympatrycznego występowania na wschodnich zboczach Andów. Natomiast, badania hydrobiologiczne prowadzone w Katedrze dotyczą ochrony owadów wodnych: Ephemeroptera, Plecoptera, Odonata, Trichoptera i Coleoptera, oceny zmian struktury zespołów hydrobiontów na tle sukcesji jezior szeregu dysharmonicznego oraz harmonicznego, oceny antropogenicznych przekształceń i wtórnej renaturalizacji zgrupowań hydrobiontów w krajobrazach kulturowych, oceny stanu ekologicznego środowisk wodnych oraz monitoringu wód w oparciu o makrobentos.
 
11. Mikrobiocenozy różnych układów ekologicznych oraz zastosowanie mikroorganizmów w aplikacjach biotechnologicznych. Prowadzone badania przez pracowników Katedry Mikrobiologii i Mykologii koncentrują się na trzech problemach: strategiach życiowych grzybów o różnym statusie troficznym w naturalnych i antropogenicznie zmienionych układach ekologicznych; strukturalnej i funkcjonalnej charakterystyki mikrobiocenoz ekosystemów naturalnych, ze szczególnym uwzględnieniem środowisk ekstremalnych; analizy ekspresji genów związanych z syntezą biopolimerów z grupy polihydroksykwasów.

Szczegółowa Problematyka badawcza realizowana w poszczególnych Katedrach:

 

 Katedra Anatomii i Fizjologii Zwierząt

Kierownik :prof. dr hab. Iwona Bogacka
(e-mail: iwonab@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

  • molekularne aspekty regulacji procesów fizjologicznych związanych z rozrodem zwierząt;
  • wpływ czynników środowiskowych na procesy rozrodcze u zwierząt;
  • plastyczność morfologiczna i neurochemiczna struktur mózgowia ssaków w ontogenetycznym i filogenetycznym aspekcie rozwojowym.

Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:

  • Katedra Fizjologii Zwierząt należy do grona czołowych jednostek badawczych w kraju i na świecie, specjalizujących się w endokrynologii rozrodu zwierząt. Tematyka badawcza realizowana w Katedrze obejmuje endogenne i środowiskowe uwarunkowania procesów rozrodczych, które są rozpatrywane na poziomie regulacji systemowych i molekularnych. Badania dotyczą analizy oddziaływań między układem immunologicznym i rozrodczym, wpływu wybranych czynników endogennych i egzogennych na funkcje macicy i zarodki w okresie wczesnej ciąży oraz mechanizmów epigenetycznej regulacji ekspresji genów i ich modyfikacji.
  • Zespół Katedry prowadzi badania dotyczące roli adipokin (hormonów produkowanych głównie przez białą tkankę tłuszczową) i neuropeptydów w funkcjonowaniu osi podwzgórze-przysadka-jajnik oraz macicy w czasie cyklu rujowego i wczesnej ciąży.
  • Badania obejmują również analizę wpływu mikroplastiku (politereftalanu etylenu, PET) na funkcjonowanie układu rozrodczego oraz ochronne działanie tamoksyfenu na jajniki poddawane chemioterapii. Ponadto, prowadzone są badania plastyczności morfologicznej i neurochemicznej ośrodkowego układu nerwowego, tendencji ewolucyjnych, chemicznego kodowania neuronów w jądrach mózgowia.
  • W latach 2017-2022, w jednostce tej realizowano 17 projektów badawczych. W tym okresie, pracownicy Katedry opublikowali 84 prac oryginalnych w czasopismach znajdujących się na liście filadelfijskiej.

 Katedra Biochemii

Kierownik: dr hab. Beata Jarmołowska, prof. UWM
(e-mail: beata.jarmołowska@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

  • Jakościowa i ilościowa identyfikacja oraz badanie biologicznych właściwości peptydów i białek z wykorzystaniem technik immunometrycznych, chromatograficznych, elektroforetycznych i hodowli komórkowych in vitro, ze szczególnym uwzględnieniem oceny wpływu na zdrowie człowieka endogennych i egzogennych peptydów opioidowych;
  • Wpływ peptydów opioidowych na etiologię chorób skóry, układu pokarmowego, nerwowego, immunologicznego (alergia, atopowe zapalenie skóry, bezdech niemowląt (ALTE), autyzm) oraz na rozwój procesów nowotworowych (rak piersi, rak jelita grubego);
  • Opracowywanie oraz walidacja nowych metod immunometrycznych i chromatograficznych w oznaczeniach ilościowych do zastosowań diagnostycznych;
  • Rola szlaku metabolicznego serotoniny oraz witaminy D w etiologii różnych chorób, ze szczególnym uwzględnieniem raka jelita grubego, raka piersi, ostrego zapalenia trzustki oraz autyzmu;
  • Analiza interleukin prozapalnych i przeciwzapalnych w różnych stanach chorobowych;
  • Wykorzystanie hodowli komórkowych in vitro w badaniu toksyczności i alergenności wybranych substancji (np. pochodzenia roślinnego);
  • Określenie aktywności enzymów hydrolitycznych w ekstraktach z ektopasożyta Varroa destructor oraz w  hemolimfie pszczoły miodnej (Apis mellifera carnica);
  • Określenie poziomu aktywności esteraz w różnych etapach ontogenezy pszczoły miodnej. Wyznaczenie poziomu esteraz w ektopasożycie pszczoły miodnej Varroa destructor. Wpływ imidakloprydu na poziom białek i aktywność proteolityczną pszczoły miodnej;
  • Metaboliczne zależności w układzie pasożyt-żywiciel złożonym z pasożytniczego roztocza Varroa destructor  i pszczoły miodnej Apis mellifera;
  • Ocena właściwości immunomodulujących ostolu (OST) w modelu in vitro 3D skóry;
  • Poszukiwanie biomarkerów chorób metabolicznych w biopłynach;
  • Metabolomika zwierząt i ludźmi w aspekcie poszukiwania biomarkerów chorób metabolicznych i genetycznych;
  • Biologia systemów: integracja genów, białek i metabolitów we wzajemnym oddziaływaniu organizmów w układzie pasożyt-żywiciel;
  • Metabolizm węglowodanowy pasożytniczych nicieni;
  • Mechanizm działania leków antyhelmintycznych – wpływ na metabolizm pasożytów, poszukiwanie nowych miejsc uchwytu leków przeciw-pasożytniczych;
  • Molekularna detekcja patogenów odkleszczowych oraz czynników chorób zoonotycznych;
  • Wpływ warunków środowiska na zmiany w metabolizmie pierwotnym i wtórnym roślin;
  • Wykazanie wpływu azotanu glinu na wzrost siewek soczewicy jadalnej (Lens culinaris Medik.) odmiany Tina. Oznaczenie poziomu katalazy i peroksydazy w siewkach soczewicy jadalnej (Lens culinaris Medik.) traktowanych związkiem 15-korona-5. Oznaczenie poziomu dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i katalazy w siewkach soczewicy jadalnej (Lens culinaris Medik.) traktowanych związkami glinu;
  • Badanie immunoreaktywnych właściwości ekstraktów z białek grochu i ich trypsynowych hydrolizatów. 

Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:

  • Badania z zakresu biochemicznych i genetycznych mechanizmów transmisji patogenów przenoszonych przez kleszcze.W Katedrze Biochemii prowadzone są badania nad molekularną identyfikacją  chorobotwórczych drobnoustrojów (B. burgdorferi s.l., Anaplasma phagocytophilum, Babesia spp. oraz Rickettsia spp.) w  kleszczach I. ricinus i D. reticulatus izolowanych z psów, zwierzyny płowej oraz ze środowiska z wybranych terenów województwa warmińsko-mazurskiego. Celem badań jest wykazanie korelacji pomiędzy poziomem ekspresji defensyn kleszcza a obecnością chorobotwórczych patogenów w kleszczach. Wyjaśnienie roli tych peptydów w ochronie przed mikroorganizmami w jelicie i w gruczołach produkujących ślinę u kleszczy przyczyni się do zrozumienia mechanizmów przetrwania drobnoustrojów w kleszczach, co może mieć znaczenie medyczne i ułatwi skuteczną kontrolę chorób przenoszonych przez te pajęczaki. Katedra Biochemii należy do nielicznych w kraju ośrodków specjalizujących się w tej tematyce badawczej.
  • Rola szlaku metabolicznego witaminy D w etiologii różnych chorób (aspekt genetyczny i biochemiczny). W Katedrze Biochemii realizowane są od kilku lat badania polegające poszukiwaniu markerów biochemicznych w materiale biologicznym pobranym od pacjentów ortopedycznych z komplikacjami zdrowotnymi po wszczepieniu protezy stawu. Badania skupiają się również na określeniu związku między polimorfizmem w genie białka wiążącego witaminę D (VDBP) i nad jego wpływem na stężenie białka wiążącego oraz poziomem i dostępnością witaminy D u osób ze zdiagnozowanym obluzowaniem protezy wewnętrznej, a także na poznaniu czynników biochemicznych i genetycznych mających wpływ na odrzut implantu. Te nowatorskie badania realizowane we współpracy z Kliniką Ortopedii, Traumatologii i Chirurgii Kręgosłupa w Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym w Olsztynie, mogą pomóc wielu pacjentom ortopedycznym w szybszym powrocie do pełnej sprawności i zdrowia po rekonstrukcji  stawu biodrowego czy kolanowego.
  • Badania z zakresu transkryptomiki, proteomiki i metabolomiki nicienia pasożytniczego Anisakis simplex, powodującego anisakiozę u ludzi. Pracownicy Katedry Biochemii należą do grona czołowych grup badawczych w kraju i za granicą specjalizujących się w tematyce pasożytów ryb i interakcji pasożyt-żywiciel. Tematyka badań dotyczy różnic transkryptomicznych i proteomicznych w dwóch populacjach nicieni w Atlantyku i Bałtyku i wynikających z nich przystosowań do specyficznych warunków środowiska oraz różnych gatunków gospodarzy. Ponadto zespół zajmujący się tą tematyką skupia się na badaniu bioaktywności leków przeciwpasożytniczych in vitro przy użyciu nowoczesnych metod metabolomicznych. Jednocześnie badania dotyczą egzosomalnej (pęcherzyki zewnątrzkomórkowe) komunikacji między pasożytem i komórkami jelita gospodarza. Opisana tematyka badawcza związana jest między innymi z realizacją grantu “Anisakis simplex as a parasite of public health importance: transcripts and proteomes a source of information on the molecular basis of nematode survival in the host organism”( OPUS NCN, 2019-2022). Wszystkie projekty badawcze realizowane w ramach tego tematu maję na celu poznanie molekularnych mechanizmów inwazji pasożytniczych i ich zwalczania.
  • Ocena właściwości immunomodulujących ostolu (OST) w modelu in vitro 3D skóry. Zespół próbuje potwierdzić tezę naukową, iż OST może być naturalną alternatywą minimalizującą objawy atopii skóry. Wcześniejsze badania wykazały, iż jednojądrzaste komórki krwi (PBMC) po stymulacji histaminą i OST wykazywały zmniejszone wydzielanie czynników prozapalnych oraz niższą aktywność receptora histaminowego. Podobne wyniki otrzymano po stymulacji komórek PBMC – fexofenadyną (FXF) oraz glikokortykosteroidami, które są substancjami aktywnymi leków przeciwalergicznych. Potwierdzono zależności między stymulacją czynnikami immunomodulującymi oraz efektami biochemicznymi, które mają wpływ na organizm człowieka (np. efekt w blokowaniu receptorów histaminowych, wydzielaniu białek, interleukin pro- i przeciwzapalnych).

 

Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody

Kierownik: prof. dr hab. Jakub Sawicki
(e-mail: jakub.sawicki@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

  • taksonomia roślin, filogenetyka, ewolucja molekularna roślin;
  • ekologia i zasoby zmienności genetycznej populacji rzadkich i zagrożonych gatunków roślin oraz gatunków sieci Natura 2000;
  • genomika plastydowa i mitochondrialna wybranych gatunków roślin z rodzaju Pulsatilla;
  • naturalne i antropogeniczne zmiany roślinności wodnej i szuwarowej zbiorników wodnych różnego typu w Polsce, głównie Pojezierza Mazurskiego;
  • opracowywanie modelu przekształceń roślinności litoralu jezior jako metody fitoindykacyjnej;
  • warunki siedliskowe wybranych zespołów roślinności wodnej i szuwarowej;
  • molekularna identyfikacja organizmów roślinnych;
  • inwentaryzacje florystyczne;
  • analizy bioinformatyczne, profilowanie ekspresji genów metodą RNA-seq;
  • metagenomika bakterii i grzybów;
  • identyfikacja alternatywnego splicingu oraz badanie zmienności edycji RNA;
  • sekwencjonowanie nanoporowe;
  • ochrona przyrody, waloryzacja przyrodnicza, ekologiczne podstawy kształtowania krajobrazu;
  • wdrożenie wyników badań w zakresie ochrony dziedzictwa przyrodniczego i ochrony bioróżnorodności w ramach Europejskiej Sieci Obszarów Natura 2000.

 

Katedra Ekologii i Ochrony Środowiska

Kierownik: dr hab. Jacek Nowakowski, prof. UWM
(e-mail: jacek.nowakowski@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

a) 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 kraski, ekologia gatunków grupy "flush-pursuit predator" w strefie sympatrycznego występowania na wschodnich zboczach Andów; monitoring populacji ptaków; zastosowanie metod statystycznych w badaniach ekologicznych;

b) Hydrobiologia: ekologia biologia, biogeografia i ochrona owadów wodnych: Ephemeroptera, Plecoptera, Odonata, Trichoptera i Coleoptera; ocena zmian struktury zespołów hydrobiontów na tle sukcesji jezior szeregu dysharmonicznego oraz harmonicznego, ocena antropogenicznych przekształceń i wtórnej renaturalizacji zgrupowań hydrobiontów w krajobrazach kulturowych; ocena stanu ekologicznego środowisk wodnych; monitoring wód w oparciu o makrobentos.

Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:

  • Badania ornitologiczne

1) stwierdzenie fluktującego doboru kierunkowego cech fenotypowych rokitniczki Acrocephalus schoenobaenus oraz podłoża zmienności związanego ze zmianami klimatycznymi;

2) rozpoznanie zróżnicowania neofobii, kondycji, parametrów fizjologicznych oraz miary asocjacji mikrobiota w populacjach miejskich i wiejskich ptaków;

3) 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;

4) 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;

5) potwierdzenie hipotezy o adaptacyjnym znaczeniu wzorca ubarwienia ogona u M.miniatus dla układu drapieżnik-ofiara (prey-flush pursuit predator).

  • Badania hydrobiologiczne

1) rozpoznanie wartości Coleoptera i Trichoptera jako wskaźników stanu środowisk wodnych, zwłaszcza w odniesieniu do jezior;

2) wyróżnienie i opracowanie elementów synekologicznych i ich charakterystyki;

3) opracowanie fauny wodnych Heteroptera, Coleoptera i Trichoptera niektórych obszarów Polski i Europy Wsch.;

4) określenie specyfiki relacji „pasożyt – żywiciel” pomiędzy Hydracarina a Heteroptera;

5) zaproponowanie do wykorzystania w monitoringu wód i badań procesów zachodzących w krajobrazach pojeziernych wskaźnika naturalności biocenoz. 

 

Katedra Fizjologii, Genetyki
i Biotechnologii Roślin

Kierownik: prof. dr hab. Lesław Lahuta 
(e-mail: lahuta@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

  • metabolomiczne, proteomiczne i molekularne analizy odpowiedzi roślin na środowiskowe czynniki stresogenne;
  • roślinne bioindykatory skażeń środowiska;
  • występowanie, izolacja i aktywność biologiczna roślinnych cyklitoli;
  • zmiany w strukturze kwasów nukleinowych podczas starzenia się nasion;
  • genetyka populacji oraz genomika strukturalna i porównawcza;
  • analizy bioinformatyczne danych transkryptomicznych i proteomicznych;
  • biotechnologia roślin; roślinne kultury in vitro.

Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:

Katedra należy do nielicznych w kraju ośrodków zajmujących się metabolomiką stresu roślin. Poszukiwane są uniwersalne i gatunkowo-specyficzne metaboliczne markery reakcji i odporności roślin na stresy abiotyczne, w tym: suszę, chłód, metale ciężkie, nanocząstki metali. Poznano ultrastrukturalne zmiany adaptacyjne roślin do skrajnych warunków środowisk polarnych; aktywację systemów antyoksydacyjnych w reakcji na metale ciężkie; plastyczność genomów w warunkach stresu. Prowadzone są badania nad wykorzystaniem roślinnych cyklitoli jako związków pro-zdrowotnych, nanocząstek metali jako nanofungicydów oraz nanocząstek krzemu - w ochronie roślin przed skażeniem kadmem. Badania z zakresu bioindykacji skażeń środowiska zaowocowały m.in. wykryciem zmian w aktywności aparatu fotosyntetycznego i zaburzeń metabolizmu w reakcji roślin na tetracykliny. Wyniki badań nad desykacją/przechowywaniem dojrzewających nasion wskazują na istotny wpływ rozkładu oligosacharydów rodziny rafinozy, generowania ROS, uszkodzeń i metylacji DNA na spadek żywotności nasion.

 

Katedra Mikrobiologii i Mykologii

Kierownik:prof. dr hab. Aleksander Świątecki, prof. zw.
(e-mail: aswiat@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

  • strukturalna i funkcjonalna charakterystyka mikrobiocenoz środowisk naturalnych i antropogenicznie zmienionych;
  • grzyby jako czynniki etiologiczne i potencjalne bioindykatory;
  • grzyby oraz porosty na tle zbiorowisk naturalnych i antropogenicznie zmienionych;
  • molekularne mechanizmy związane z syntezą polihydroksyalkanianów (PHA).

Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:

1. Udział jednostki w interdyscyplinarnych badaniach (projektach naukowych krajowych i zagranicznych) Antarktyki i Arktyki. Za szczególnie istotny należy uznać udział w badaniach w ramach Międzynarodowego Roku Polarnego (uczestnictwo w kilku ekspedycjach polarnych). Koncentrowały się one na: wyjaśnieniu mechanizmów globalnego ocieplenia i wpływu tego zjawiska na mikrobiocenozy Arktyki i Antarktyki. Efektem tych badań jest monografia na stopień dr habilitowanego, praca doktorska oraz liczne publikacje, w tym 10 pozycji w czasopismach z LF.

2. Określenie struktury zbiorowisk mikroorganizmów syntezujących i kumulujących polihydroksyalkaniany (PHA). Izolacja i identyfikacja mikroorganizmów z mieszanych kultur drobnoustrojów posiadających aparat genetyczny niezbędny do syntezy polihydroksyalkanianów. Optymalizacja procesów technologicznych w kierunku syntezy polihydroksyalkanianów przez nowo wyizolowane szczepy bakteryjne ze środowisk naturalnych w pożywce suplementowanej produktami odpadowymi takimi jak: poprodukcyjne oleje roślinne, odpadowa frakcja glicerynowa, serwatka, produkty z przemysłu drzewnego. Określenie aplikacyjności wyekstrahowanych PHA poprzez ich charakterystykę fizykochemiczną. Jednym z najważniejszych osiągnięć w tym obszarze badawczym jest zrozumienie molekularnych mechanizmów związanych z syntezą PHA poprzez prowadzenie badań interdyscyplinarnych obejmujących zarówno etap projektowania procesu syntezy tych biomolekuł jak również analizy molekularne z wykorzystaniem narzędzi transkryptomicznych i proteomicznych. Efektem tych badań jest zbiór publikacji przedłożonych w postępowaniu o uzyskanie stopnia naukowego doktora habilitowanego w dziedzinie nauk ścisłych i przyrodniczych w dyscyplinie nauki biologiczne, rozprawa doktorska (w recenzji) oraz liczne publikacje w prestiżowych periodykach naukowych takich jak: Microbial Cell Factories, Sustainable Materials and Technologies, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, ACS Sustainable Chemistry and Engineering, Scientific Reports.  

3. Badania nad hydroekologicznymi uwarunkowaniami bakterioplanktonu jeziorowego oraz oceną wpływu parametrów środowiskowych na kształtowanie składu i aktywności zbiorowisk mikroorganizmów zarówno w naturalnych ekosystemach wodno-torfowiskowych jak i poddawanych silnej antropopresji. Tematyka badawcza dotyczy również kształtowania zespołów mikroorganizmów w ekosystemach rekultywowanych po wyłączeniu z eksploatacji odpadów niebezpiecznych w tym mogilników pestycydowych. Doświadczenie naukowe pracowników obejmuje nie tylko badania hydromikrobiologiczne związane z obserwacją struktury i funkcji bakterioplanktonu ekosystemów jeziorowych o zróżnicowanej trofii, ale również ekosystemów określanych jako ekstremalne, które mają ogromne znaczenia dla człowieka i środowiska. Dorobek naukowy jednostki wpisuje się doskonale w strategie ochrony bioróżnorodności ekosystemów torfowiskowych, nie tylko w Polsce ale i w całej Europie. Dodatkowo, najnowsze badania, obejmują analizy czasowo-przestrzennej zależności pomiędzy metanogenami i metanotrofami w ekosystemach mokradłowych. Ocena związku pomiędzy aktywnością mikrobiologiczną a emisją dwutlenku węgla i metanu ma duże znaczenie w kontekście globalnych zmian klimatycznych. Działalność naukowa zespołu zajmującego się ekosystemami torfowiskowymi i ekotonowymi, stanowi istotny punkt odniesienia umożliwiający obserwowanie wpływu zmian środowiskowych, wywołanych działalnością człowieka, na organizmy żywe.

4. 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 (testowanie istniejących oraz poszukiwanie nowych lichenologicznych wskaźników oceny stanu środowiska, w tym w szczególności wskaźników ciągłości ekologicznej zbiorowisk leśnych). Wyniki badań opublikowano m.in. na łamach renomowanych czasopism czasopism: Biodiversity and Conservation, Environmental Management, Fungal Ecology. 

Katedra Zoologii

Kierownik: prof. dr hab. inż. Alicja Boroń
(e-mail: alibo@uwm.edu.pl)

Profil badawczy Katedry:

  • taksonomia, biologia, ekologia i filogeneza zwierząt;
  • zmienność zwierząt na poziomie gatunku, populacji, osobników, chromosomów i genomów;
  • funkcjonowanie naturalnych diploidalno-tetraploidalnych populacji ryb;
  • wpływ poliploidii na procesy życiowe ryb;
  • wpływ adipokin i neuropeptydów na funkcjonowanie układu rozrodczego ssaków;
  • fauna środowisk miejskich;
  • gatunki obce i inwazyjne;
  • inwentaryzacje przyrodnicze.

 

Główne osiągniecia Pracowników Katedry w związku z podjętą tematyką badawczą:

1. Badania procesów hybrydyzacji i poliploidyzacji z wykorzystaniem naturalnych diploidalno-poliploidalnych populacji ryb z rodzaju Cobitis (Teleostei, Cobitidae) umożliwiły poznanie:

a) struktury gatunkowej, chromosomowej i genomowej tworzących je taksonów mieszańcowych,

b) przyczyn dominacji triploidalnych samic w tych populacjach,

c) mechanizmów powstawania i sposobów reprodukcji poliploidalnych (3n i 4n) mieszańców,

d) podobieństw i różnic w przebiegu rozwoju zarodkowego i ontogenetycznego gatunków i ich diploidalnych oraz poliploidalnych mieszańców,

e) możliwości i warunków indukowania rozrodu, w tym gynogenezy, triploidalnych samic Cobitis.

f) udokumentowanie możliwości zarówno gynogenetycznego, jak i dwupłciowego rozrodu triploidalnych samic Cobitis.


2.  Badania chromosomowe karasia srebrzystego Carassius gibelio, gatunku inwazyjnego, umożliwiły wykrycie pierwszej w Polsce populacji, w której diploidalne (2n=100 chromosomów) samce i samice współbytują z triploidalnymi (3n=ok. 150) osobnikami obu płci; określono proporcje płci i ploidii osobników tej populacji oraz wybrane parametry biologii, takie jak wiek i wzrost, płodność i histologię gonad, a także poziom stężenia wybranych steroidowych hormonów płciowych u osobników diploidalnych i triploidalnych, oraz wykonano kilka eksperymentów dotyczących rozrodu, dzięki czemu wykazano, że:

a) zarówno samice, jak i samce o różnej ploidii mogą brać udział w rozrodzie,

b) 3n samice karasia srebrzystego rozmnażają się gynogenetycznie, ale nie można wykluczyć możliwości ich rozrodu płciowego z 3n samcami,

c) 3n samce badanego gatunku także mogą brać udział w procesach rozmnażania zachodzących w diploidalno-triploidalnych populacjach tego gatunku,

d) obserwowane pojawianie się samców w europejskich populacjach, zdominowanych dotąd przez 3n samice, może być efektem globalnego ocieplenia klimatu,

e) populacje inwazyjne C. gibelio charakteryzują się większym udziałem diploidalnych samic i samców, rozmnażających się dwupłciowo.

Prowadzone badania i uzyskane rezultaty wpisują się w nurt światowych badań dotyczących procesów hybrydyzacji i poliploidyzacji zwierząt oraz wpływu na te procesy globalnych zmian środowiskowych.

3.  Ekologia i taksonomia chrząszczy, głównie z rodzin kusakowatych Staphylinidae i piórkoskrzydłych Ptiliidae, charakterystyka zgrupowań chrząszczy określonych siedlisk, np. chrząszczy saproksylicznych, psammofilnych, nekrofilnych.