O projektu
Naslov projekta:
Mehanizmi glivnega razkroja lesa – odkrivanje novih genetskih prilagoditev za razkroj lesa pri bazidiomicetah z uporabo genomskega pristopa
Reconsidering fungal wood decay mechanisms - uncovering key genetic adaptations to wood decomposition using a broad genomics approach in Basidiomycota
Številka projekta: J4-70171 (C)
Trajanje: 1.3.2026 - 28.2.2029
Proračun projekta: 450.000 € (za slovenske partnerje)
Financiranje: ARIS 100%
Partnerstvo: 4 partnerji iz dveh držav
Vodilni partner: Gozdarski inštitut Slovenije
Cilj projekta
Uvod in ozadje raziskave
Les predstavlja eno največjih zalog biotskega ogljika na kopnem. Njegova uporaba in recikliranje imata ključno vlogo v ekosistemih, glive pa so glavni biotski dejavniki razgradnje lesa in s tem kroženja hranil v naravi. Osnova lesa je lignoceluloza, ki gradi in ščiti rastlinske celice, pri čemer gre za izjemno odporen in kompleksen polimer. Glive spadajo med redke organizme s sposobnostjo razgradnje rastlinskih celičnih sten, vendar natančen mehanizem te razgradnje še vedno ostaja precej slabo raziskan.
Najbolj učinkoviti razkrojevalci lesa so glive iz skupine Agaricomycetes (bazidiomicete), ki ključno vplivajo na globalno kroženje ogljika in zdravje terestričnih ekosistemov. Kljub njihovi izjemni pomembnosti se soočamo s pomanjkljivim razumevanjem mehanizmov, raznolikosti in evolucije samega razkroja lesa.
Preseganje tradicionalnih predstav o gnitju lesa
Zgodovinsko gledano smo glive, ki razkrajajo les, funkcionalno delili v zgolj tri skupine: povzročitelje bele, rjave in mehke trohnobe. Zaradi skokovitega razvoja genetike gliv pa danes ugotavljamo, da je ta tradicionalna razdelitev preveč poenostavljena in zastarela, saj ne odraža celotne raznolikosti dejanskega stanja v naravi. Omenjene tri skupine so namreč notranje izjemno funkcionalno heterogene. Vse večje število sekvenciranih genomov odpira pot k iskanju veliko natančnejših vzorcev in načinov razkroja lesa.
Glavni cilji in hipoteze projekta
Glavni cilj projekta je zagotoviti bistveno nov vpogled v razgradnjo lesa ter razvoj presnovnih poti za razgradnjo pri agarikomicetah in drugih bazidiomicetah. Projekt temelji na preverjanju naslednjih treh specifičnih raziskovalnih vprašanj:
- Neodvisen razvoj razkroja lesa: Sposobnost razgradnje lesa se je pri bazidiomicetah razvila večkrat in povsem neodvisno. Naši preliminarni podatki kažejo prisotnost sposobnosti razgradnje lesa tudi pri določenih glivah iz skupine Pucciniomycotina. Takšno odkritje bistveno spreminja dosedanje razumevanje zgodnje evolucije razkroja lesa.
- Odkrivanje novih mehanizmov: Manj znane filogenetske linije znotraj skupine Agaricomycetes najverjetneje posedujejo edinstvene, še povsem neprepoznane encimske sisteme in vzorce gnilobe. Ti vzorci po dosedanjih podatkih ne ustrezajo preprosti delitvi na belo ali rjavo trohnobo.
- Revidiranje vrst trohnobe: Tradicionalno opredeljene oblike lesne gnilobe so slabo dorečene in ne odražajo realne raznolikosti na genomski ravni. Z obsežnejšim taksonomskim vzorčenjem bomo kritično ocenili dejansko stanje sistemov za razgradnjo in sam koncept življenjskega sloga razkrojevalk lesa.
Metodologija in multidisciplinarni pristop
Projektni konzorcij združuje znanja štirih vrhunskih raziskovalnih skupin z različnih, a dopolnjujočih se področij: ekologije, sistematike, primerjalne genomike, kemije in znanosti o lesu.
Raziskovalci bomo v analizo vključili edinstven nabor kar 42 obstoječih, a še neobjavljenih visokokakovostnih celotnih genomov bazidiomicet. S pomočjo najsodobnejših orodij bomo izvajali:
- Pristope primerjalne genomike, filogenetiko in analizo dinamike števila kopij genov, vpletenih v razgradnjo lesa.
- Poglobljene laboratorijske in vitro poskuse razkroja lesa na izbranih sevih gliv.
- Transkriptomiko ter napredne analize kemije in mikromorfologije lesa, ki vključujejo najsodobnejšo spektroskopijo ter svetlobno in elektronsko mikroskopijo.
Pomen raziskave za prihodnost
Pričakujemo, da bodo rezultati tega inovativnega projekta pomembno prispevali k novim bazičnim znanjem na področju mikologije, fiziologije in genomike gliv. Še posebej velik pa je potencial projekta za industrijsko biotehnologijo, ki intenzivno išče nove glivne encime za razvoj fosilno neodvisnega biogospodarstva. Razumevanje teh encimov bo namreč lahko pripomoglo k izboljšanju industrijskih procesov, kot so proizvodnja biogoriv druge generacije, biokemikalij in povsem novih biomaterialov.
