Výzkum ekologie, fyziologie a biochemie mikroorganismů v životním prostředí
Výzkum v Laboratoři environmentální mikrobiologie zahrnuje ekologii, fyziologii a biochemii mikroorganismů (zejména hub a bakterií) v životním prostředí, zejména v půdách, kořenech rostlin, rostlinném opadu a mrtvém dřevě. Zkoumáme faktory ovlivňující složení environmentálních mikrobiomů, fyziologii mikroorganismů v jejich přirozených stanovištích i v laboratorních kulturách a jejich roli v ekosystémových procesech, od jednotlivých vzorků až po globální úroveň. Důležitou součástí výzkumu je identifikace faktorů ovlivňující složení mikrobiálních komunit na globální úrovni a biogeografii jednotlivých druhů. Při tomto výzkumu kombinujeme experimenty a metaanalýzu dat s využitím databází vyvinutých laboratoří: GlobalFungi a GlobalAMFungi. Výzkum se dále zaměřuje na rezistenci vůči antibiotikům a horizontální přenos genů v přírodních podmínkách, ekofyziologii kvasinek a biogeografii mikro- a makroorganismů.
Zkoumané ekosystémy zahrnují širokou škálu temperátních, boreálních a tropických lesů, travnatých ploch, arktické a alpinské tundry, zemědělských ploch a pastvin, stejně jako antropogenní prostředí, například výsypky po těžbě. Výzkum se snaží popsat role jednotlivých mikroorganismů v ekosystémech, analyzovat a předpovídat dopady globálních změn na ekosystémy a jejich fungování a zkoumat vlivy hospodaření na biodiverzitu a fungování ekosystémů.
Laboratoř spravuje Sbírku kultur bazidiomycet a nabízí služby v oblasti high-throughput sekvenování a bioinformatiky.
Vlivy těžby dřeva na půdní mikrobiom
Sběr listového opadu na experimentálních lokalitách v Národním parku Bavorský les pomáhá posoudit produktivitu buků a smrků za různých podmínek hospodaření.
Ve spolupráci s Join Genome Institute a Environmental Molecular Sciences studujeme spolu s našimi německými a finskými spolupracovníky vlivy těžby dřeva na půdní mikrobiom za různých podmínek symbiózy kořenů rostlin a hub: v lesích s ektomykorhizní, erikoidní mykorhizní a arbuskulární mykorhizní symbiózou. Studie se provádí na lokalitách v Německu a Finsku, kde kombinujeme mikrobiologické přístupy s monitoringem skleníkových plynů, metabolomikou a funkčními analýzami lesů, jako je produkce opadu a kořenů, růst stromů a změny mikroklimatu. Výzkum je podporován Department of Energy USA, které nám poskytuje přístup ke svým uživatelským zařízením.
Projekt HoliSoils
Holosečné paseky v rašelinných lesích, jako je tato v Ränskälänkorpi ve Finsku, jsou významnými skleníkových plynů: oxidu uhličitého, metanu a oxidu dusného. Jejich toky jsou analyzovány pomocí eddy kovariančních věží a umožňují pochopit fungování mikrobiálních komunit v profilech rašelinné půdy.
V rámci projektu HoliSoils – „Holistické postupy řízení, modelování a monitorování pro evropské lesní půdy“ (https://holisoils.eu/), financovaného Evropskou unií v rámci programu Horizon, zkoumáme vlivy hospodaření a disturbancí, jako jsou požáry, odlesňování a sucho, na mikrobiální procesy a ukládání uhlíku v půdách. Projekt také přispívá k rozvoji chytrých lesnických přístupů, které pomáhají čelit dopadům globálních změn a podporují ukládání uhlíku v půdách. V rámci projektu je naše skupina zodpovědná za mikrobiologii a analýzu chemického složení půd.
Vlivy selektivní těžby a holosečí na mikrobiologii půdy ve Slovinsku
Buky rychle rostou v lesních porostech Dinarských hor ve Slovinsku, které byly prokáceny selektivní těžbou. Kontinuální těžba se jeví jako životaschopná metoda hospodaření v této vysoce úrodné oblasti.
Spolu s našimi partnery z Lesnického institutu Slovinska hodnotíme vlivy selektivní těžby a holosečí na mikrobiologii půdy a regeneraci lesních porostů v krasových oblastech ve Slovinsku. Výzkum se snaží najít optimální strategii pro hospodaření v těchto vysoce produktivních lesích. Tento projekt je podporován Grantovou agenturou České republiky.
Vznik, vývoj a fungování mikrobiálních komunit v mrtvém dřevě
Mrtvé větve a kmeny stromů, jako je tento v Národní přírodní rezervaci Ranšpurk, Česká republika, představují významné zásoby uhlíku a minerálních živin, které by nebyly dostupné bez mikrobiálního rozkladu. Zachování mrtvého dřeva výrazně zlepšuje zdraví ekosystémů podporou kvality půdy a biodiverzity.
Mrtvé dřevo je důležitým zásobníkem uhlíku a živin v lesních ekosystémech, zejména v přírodních lesích, kde se dřevo netěží. Náš výzkum se snaží pochopit principy vzniku, vývoje a fungování mikrobiálních komunit, které se vyvíjejí na rozkládajícím se dřevě a podporují jeho rozklad a recyklaci živin v rámci ekosystému. Komplexní spolupráce hub a bakterií, ale také hmyzu, vede k řadě cest, kterými se může mrtvá rostlinná biomasa vyvíjet. Naše studie mrtvého dřeva zahrnují lokality v České republice, např. Národní přírodní rezervaci Žofín, nejdéle stojící přírodní les ve střední Evropě, stejně jako v Německu a po celém světě. Projekty týkající se mrtvého dřeva jsou podporovány Grantovou agenturou České republiky, Deutsche Forschungsgemeinschaft a Evropskou unií.
Biodiverzita a ekologie hub
Houby rodu Fusarium patří mezi významné patogeny, které ovlivňují zdraví lidí, zvířat, ale také rostlin, například banánovníků. Mapa získaná z databáze GlobalFungi ukazuje, že jsou všudypřítomné v globálních půdách a některé z nich čekají na svou příležitost kolonizovat svého hostitele a stát se patogeny.
Pro zkoumání globální biodiverzity a ekologie hub naše skupina založila a udržuje databázi GlobalFungi, největší veřejně přístupnou databázi mikrobiálních komunit v přírodních stanovištích, která zahrnuje údaje z širokého spektra ekosystémů od terestrických až po oceánské sedimenty. Dosud bylo zařazeno více než 80 000 vzorků z téměř 1000 vědeckých publikací, což dává každému zájemci – i laikovi – seznámit se s výskytem hub na celé zeměkouli. Databáze umožnila odhadnout globální diverzitu hub na něco málo přes 6 milionů druhů a identifikovala habitaty a lokality, kde jsou houby nedostatečně prozkoumány. Sesterská databáze GlobalAMFungi obsahuje podobná data o ekonomicky významných houbách tvořících arbuskulární mykorhizy, které podporují růst mnoha plodin a udržují zdraví ekosystému. Tvorba a údržba databází byly podpořeny Grantovou agenturou České republiky a infrastrukturou ELIXIR-CZ.