Wybrane ważniejsze wyniki badań przeprowadzonych w 2020 r

1. W niektórych przypadkach ektomykoryza (ECM) powoduje zahamowanie wzrostu rośliny. Jednak do tej pory nie były znane molekularne podstawy tego zjawiska. Jako pierwsi pokazaliśmy, że w takich roślinach zachodzi nasilony metabolizm związków węgla, biosynteza metabolitów wtórnych oraz aktywacja mechanizmów zwiększających niedostateczny pobór azotu. Pomimo że ECM negatywnie wpływała na wzrost roślin i zawartość nutrientów, to na poziomie molekularnym grzyb był rozpoznawany jako partner symbiotyczny.

Szuba A., Marczak Ł., Ratajczak I., Kasprowicz-Maluski A., Mucha J. 2020. Integrated proteomic and metabolomic analyses revealed molecular adjustments in Populus × canescens colonized with the ectomycorrhizal fungus Paxillus involutus, which limited plant host growth. Environment Microbiology 22: 3754-3771.

Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki nr 2011/03/D/NZ9/05500 pt. „Analiza wpływu ektomikoryz na tolerancję topoli Populus x canescens na ołów wykonana metodami proteomicznymi i metabolomicznymi”; działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN oraz Instytut Chemii Bioorganicznej PAN.

Osiągnięcie Zakładu: Zakład Genetyki i Interakcji Środowiskowych

2. Wykazano, że wysoka temperatura gleby jest kluczowym czynnikiem środowiskowym ograniczającym kiełkowanie nasion róży (Rosa canina L.). Temperatura 20°C powoduje ponowne wejście nasion w stan spoczynku, wcześniej usuniętego za pomocą ciepło-chłodnej stratyfikacji. Analiza proteomiczna pokazała, że wtórnie spoczynkowe nasiona charakteryzują się niską zawartością materiałów zapasowych, zmniejszeniem aktywności metabolicznej i wzrostowej komórek, co jest przyczyną zahamowania kiełkowania.

Pawłowski T.A., Bujarska-Borkowska B., Suszka J., Tylkowski T., Chmielarz P., Klupczyńska E.A., Staszak A.M. 2020. Temperature regulation of primary and secondary seed dormancy in Rosa canina L.: findings from proteomic analysis.

International Journal of Molecular Sciences 21: 7008.

Źródło finansowania: działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN Osiągnięcie Zakładu: Zakład Genetyki i Interakcji Środowiskowych

3. Przeprowadzono analizę zbiorowisk grzybów ektomykoryzowych związanych z sosną zwyczajną rosnącą na wydmach nadmorskich na terenie Polski i Litwy. Badania przeprowadzono w gradiencie wilgotności i żyzności od boru suchego (wierzchołka wydm) poprzez bór świeży (zbocze) po bór mieszany świeży (u podstawy wydm). Analizy w wykorzystaniem molekularnej identyfikacji ektomykoryz pozwoliły scharakteryzować i porównać zbiorowiska grzybów ektomykoryzowych w ww. gradiencie oraz odnaleźć kilka rzadkich dla Polski i Europy gatunków grzybów.

Badania zrealizowane w ramach tematu naukowego badań statutowych Instytutu Dendrologii PAN na lata 2020-2021 przyjętego przez Radę Naukową ID PAN

Strona 50 z 112

uchwałą 53/2019 z 28.10.2019 r. „Biologiczne podstawy funkcjonowania roślin drzewiastych w warunkach zmieniającego się środowiska” – dyscyplina: nauki biologiczne

Źródło finansowania: działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN Osiągnięcie Zakładu: Zakład Związków Symbiotycznych

4. Zbadaliśmy stężenia i status redoks NAD i NADP w podsuszanych nasionach klonu zwyczajnego (orthodox) i jawora (recalcitrant). Akumulację NAD⁺, wyższe stężenie NADPH, niskie i stabilne współczynniki NAD(P)H/NAD(P)⁺ wyrażone jako siła redukująca stwierdzono w nasionach klonu zwyczajnego i uznano je za cechy nasion typu orthodox.

Niedobór NADPH oraz brak akumulacji formy utlenionej NAD były głównymi cechami nasion klonu jawora, co miało wpływ na stosunek NAD(P)H/NAD(P)⁺ oraz siłę redukującą i przez to na pozostałe cechy nasion recalcitrant. Zaobserwowane podczas podsuszania różnice były już widoczne na etapie dojrzewania nasion, kiedy to nasiona klonu zwyczajnego nabywają odporności na desykację, a nasiona klonu jawora nie. Potwierdziło to nasze wcześniejsze doniesienie, że stężenia i status redoks NAD(P) mają związek z odpornością nasion na desykację.

Alipour S., Wojciechowska N., Stolarska E., Bilska K., Kalemba E.M. 2020. NAD(P)-driven redox status contributes to desiccation tolerance in Acer seeds. Plant and Cell Physiology 61(6): 1158-1167.

Stolarska E., Bilska K., Wojciechowska N., Bagniewska-Zadworna A., Rey P., Kalemba E.M. 2020. Integration of MsrB1 and MsrB2 in the redox network during the development of orthodox and recalcitrant Acer seeds. Antioxidants (Basel) 9:

1250.

Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki nr 2015/18/E/NZ9/00729 pt. „Udział białek zawierających utlenioną metioninę oraz systemu reduktaz sulfotlenku metioniny w regulacji podstawowych etapów rozwojowych w fizjologii nasion”; działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN

Osiągnięcie Zakładu: Zakład Biologii Rozwoju

5. W naszych badaniach wykazaliśmy, że areał potencjalnego występowania okratka australijskiego w granicach naturalnego zasięgu zmniejsza się począwszy od ostatniego zlodowacenia, a antropogeniczne zmiany klimatu będą wzmagały ten proces w przyszłości. Tereny potencjalnego występowania okratka australijskiego zachowane zostaną na terenie Nowej Zelandii oraz Tasmanii. Dla Europy wszystkie scenariusze zmian klimatu przewidują przesunięcie optimum klimatycznego w kierunku północno-wschodnim.

Badania zrealizowane w ramach tematu naukowego badań statutowych Instytutu Dendrologii PAN na lata 2020-2021 przyjętego przez Radę Naukową ID PAN uchwałą 53/2019 z 28.10.2019 r. „Biologiczne podstawy funkcjonowania roślin drzewiastych w warunkach zmieniającego się środowiska” – dyscyplina: nauki biologiczne

Źródło finansowania: działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN Osiągnięcie Zakładu: Zakład Związków Symbiotycznych

Strona 51 z 112

6. Wykazano, że zawartość proliny w nasionach kategorii recalcitrant wzrastała w odpowiedzi na wyższe temperatury i niższe opady w badanych latach. Zjawiska tego nie obserwowano w przypadku nasion kategorii orthodox, w których poziom proliny nie korelował ze średnimi temperaturami i sumami opadów. Na zawartość proliny wpływają zmiany warunków termiczno-wilgotnościowych podczas dojrzewania nasion, co czyni ją obiecującym i kluczowym dla ochrony zasobów genowych wskaźnikiem tolerancji nasion na desykację.

Kijowska-Oberc J., Staszak A.M., Wawrzyniak M., Ratajczak E. 2020. Changes in proline levels during seed development of orthodox and recalcitrant seeds of genus Acer in a climate change scenario. Forests 11:1362.

Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki nr 2018/31/B/NZ9/01548 pt. „Wpływ tiolowych regulatorów stanu redoks na jakość nasion i proces ich starzenia”; działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN

Osiągnięcie Zakładu: Zakład Biologii Rozwoju

7. Korzenie drobne w symbiozie z grzybami mykoryzowymi w zasadniczym stopniu wpływają na obieg pierwiastków w ekosystemach leśnych. W ujęciu klasycznym za punkt graniczny wyznaczający funkcję korzeni przyjęto 2-mm średnicę. Korzenie drobne nie są jednak jednorodne w pełnionej funkcji, a w ich obrębie możemy wyróżnić korzenie chłonne (pobierające wodę i składniki mineralne) oraz korzenie transportowe.

Porównując odmienne grupy korzeni drobnych sosny zwyczajnej wykazaliśmy słabą użyteczność 2-mm punktu odcięcia w modelowaniu zawartości pierwiastków w poszczególnych grupach funkcjonalnych korzeni. Dopiero analiza korzeni o średnicy

<0,5 mm odzwierciedlała poziom większości pierwiastków w biomasie grupy funkcjonalnej korzeni chłonnych. Zastosowanie 2 mm punktu odcięcia uniemożliwia ekstrapolację poziomu pierwiastków do grup funkcjonalnych korzeni drobnych i określenie rzeczywistej roli korzeni chłonnych i transportowych w procesach biogeochemicznych zachodzących w ekosystemach leśnych.

Mucha J., Zadworny M., Helmisaari H.-S., Nihlgård B., Repo T., Żytkowiak M., Małek S., Reich P.B., Oleksyn J. 2020. Fine root classification matters: Nutrient levels in different functional categories, orders and diameters of roots in boreal Pinus sylvestris across a latitudinal gradient. Plant and Soil 447: 507-520.

Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki nr 2011/02/A/NZ9/00108 pt. „Geograficzne trendy zmienności cech funkcjonalnych sosny zwyczajnej w Europie w kontekście zmian klimatycznych i procesów ekologicznych”; działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN

Osiągnięcie Zakładu:Zakład Ekologii

8. Znajomość cech funkcjonalnych roślin pozwala lepiej wyjaśnić strukturę zbiorowisk roślinnych w skali globalnej. Powiązania pomiędzy efektami wywołanymi przez konsumentów nasion a kluczowymi cechami funkcjonalnymi roślin wpływające na procesy kształtowania się zbiorowisk roślinnych są słabo poznane. Wyniki naszych badań wykazały, że rozmiar nasion jest fundamentalną cechą, która pozwala przewidywać tempo usuwania nasion przez małe ssaki, jednocześnie mając wpływ na rekrutację siewek zarówno u roślin rodzimych, jak i obcego pochodzenia. Intensywność żerowania przez małe ssaki może silnie i kierunkowo wpływać na rekrutację roślin w skali globalnej w różnych typach ekosystemów.

Strona 52 z 112

Dylewski Ł., Ortega Y.K., Bogdziewicz M., Pearson D.E. 2020. Seed size predicts glo bal effects of small mammal seed predation on plant recruitment. Ecology 23(6):

1024-1033.

Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki nr 2018/28/T/NZ8/00264 pt. „Konsumenci nasion jako ważny element hipotezy biotycznej odporności w ograniczaniu rozprzestrzeniania się obcych i inwazyjnych gatunków roślin”; projekt pozakonkursowy Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej nr POWR.03.03.00-IP.08-00-P13/18 pn. „Międzynarodowa wymiana stypendialna doktorantów i kadry akademickiej”; działalność statutowa Instytutu Dendrologii PAN

Osiągnięcie Zakładu: Zakład Ekologii

VI.2. Najważniejsze w 2020 roku osiągnięcia działalności naukowej o znaczeniu