Význam baktérií pre rozklad drevnej hmoty v lesných ekosystémoch

• Thesis title in thesis language (Slovak): Význam baktérií pre rozklad drevnej hmoty v lesných ekosystémoch
• Thesis title in Czech: Význam bakterií pro rozklad dřevní hmoty v lesních ekosystémech
• Thesis title in English: The importance of bacteria for deadwood decomposition in forest ecosystems
• Key words: bakterie; ekologie mikroorganismů; rozklad; lesní půdy; mrtvé dřevo; celulóza; chitin; fixace N
• English key words: bacteria; microbial ecology; decomposition; forest soils; deadwood; cellulose; chitin; N-fixation
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: slovenština
• Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Supervisor: prof. RNDr. Petr Baldrian, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 15.10.2018
• Date of assignment: 06.06.2019
• Date of electronic submission: 09.08.2020
• Date of proceeded defence: 09.09.2020
• Opponents: doc. Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Guidelines

Ekologie mikroorganismů

References

Brock Biology of Microorganisms

Preliminary scope of work

Rozkládající se odumřelé dřevo reprezentuje v přirozených lesních ekosystémech velmi důležitý rezervoár organické hmoty nezbytný pro správnou funkci lesních ekosystémů. Tlející dřevo je svým chemických složením unikátní habitat se specifickým mikrobiálním společenstvem. Za jeho rozklad zodpovídají především houby s velkým degradačním potenciálem vůči těžce rozložitelným polymerům. V posledních letech se však ukazuje, že pro rozklad jsou pravděpodobně významné rovněž bakterie - ať už jako rozkladači, komenzálové, nebo fixátoři vzdušného dusíku, kterého je ve tlejícím dřevě omezené množství.

Cílem projektu je podrobně popsat roli bakterií při rozkladu mrtvého dřeva v přírodní rezervaci Žofínský prales a v Bavorském lese. popsat vývoj jejich společenstva v průběhu rozkladu dřeva a interakce bakterií s houbami, které mrtvé dřevo rozkládají. Práce bude založena jak na izolaci a charakterizaci specifických funkčních skupin bakterií (celulolytické bakterie, bakterie rozkládající houbové mycelium, bakterie fixující dusík), tak na popis celých společenstev bakterií pomocí sekvenace environmentální DNA (metagenomiky). U vybraných významných druhů bakterií bude popsán jejich genomový potenciál, produkce enzymů a schopnost interakce s houbami.

Práce je součástí širšího grantového projektu podporovaného GAČR a Akademickou prémií, který by měl přispět k porozumění ekologie mikroorganismů podílejících se na přeměnách organické hmoty v temperátních lesích. Práce bude zahrnovat terénní odběry i pokročilé laboratorní analýzy. Při řešení bude využito metod mikrobiologie a molekulární biologie včetně analýz environmentální DNA, metagenomiky, kvantitativní PCR, kvantifikace biomasy a aktivit mikrobiálních společenstev včetně komplexního zpracování získaných dat.

Preliminary scope of work in English

Decomposing deadwood in natural forests represents an important pool of organic matter and nutrients that is essential for the functioning of these ecosystems. Due to its chemical and physical properties, deadwood represents a unique habitat with specific microbial community. Although fungi are apparently the major decomposers of deadwood due to their ability to produce wide sets of extracellular enzymes, current research also points at the importance of bacteria - being decomposers, commensalists or fixers of atmospheric nitrogen that provide this nutrient to the otherwise N-poor wood.

The aim of this project is to describe the role of bacteria in the decomposition of deadwood in the Žofín natural reserve and the Bavarian Forest National Park. to outline the development of their community during deadwood decomposition and to explore the interactions of bacteria with wood-decomposing fungi. The work will be based in the isolation and characterization of specific functional guilds of bacteria (cellulolytic bacteria, bacteria decomposing fungal mycelia, nitrogen-fixing bacteria), but it will aslo include the description of bacterial communities usinq sequencing of environmental DNA (metagenomics). In delected important bacterial taxa, their genomic potential, enzyme production and interactions with fungi will be described.

This work is a part of a broader initiative supported by the Czech Science Foundation and Praemium Academiae that aims at the understanding of microbial ecology of natural forest habitats. The work will include field sampling as well as advanced laboratory analyses. The tools of microbiology and molecular biology will be used including the analyses of environmental DNA, metagenomics, quantitative PCR, biomass and activity assays and complex statistical data analysis.