dr hab. Agnieszka Wolińska prof. KUL – Doktor habilitowany w  dyscyplinie mikrobiologia. 23-letnie doświadczenie w badaniach nad aktywnością biologiczną i bioróżnorodnością środowiska glebowego. Dorobek naukowy obejmujący 82 oryginalne publikacje naukowe z IF. Kierownik Katedry Biologii i Biotechnologii Mikroorganizmów Wydziału Medycznego KUL.

 

 

 

 

RED – Jakie są najważniejsze osiągnięcia metagenomiki w kontekście rolnictwa i ogrodnictwa w ostatnich latach?
A.W. – Metagenomika to metoda analizy genomu złożonego z ogółu mikroorganizmów zasiedlających dane środowisko/niszę ekologiczną np. glebę czy roślinę. Tą metodą możemy zidentyfikować mikroorganizmy z grupy tzw. żywych ale nie hodowalnych, stanowiących grupę ok. 97-99% wszystkich organizmów zasiedlających dane środowisko. Takiej możliwości nie dawały żadne metody płytkowe, gdyż mikroorganizmy, które dają się hodować w warunkach laboratoryjnych stanowią zaledwie 1-3% całej populacji występującej w danym środowisku. Metagenomika wniosła nową wiedzę do mikrobiologii środowiskowej o potężnej grupie tych mikroorganizmów, których na sztucznych podłożach w laboratoriach nie wyhodujemy.
Wiadomo, że najwyższa bioróżnorodność i liczebność mikroorganizmów cechuje środowisko glebowe, stąd właśnie w kontekście rolnictwa i ogrodnictwa mamy sporo osiągnięć w zakresie badań metagenomów glebowych. Coraz więcej wiemy o realnej bioróżnorodności występującej w danej glebie, jesteśmy w stanie zidentyfikować zarówno mikroorganizmy korzystne jak i niekorzystne (patogenne) i oszacować ich względną obfitość. Metagenomika otworzyła też drzwi na innowacyjne produkty dedykowane rolnictwu, jak biopreparaty, których głównymi komponentami są właśnie mikroorganizmy korzystne dla wzrostu, rozwoju i plonowania roślin.

RED – Jakie wyzwania stoją przed badaczami w tej dziedzinie?
A.W. – Nie zatrzymujemy się już tylko na samej identyfikacji danego mikroorganizmu ale staramy się też poznać jego funkcjonalność i wykazać potencjalne zastosowanie np. w agrobiotechnologii. Mamy możliwość oznaczenia poszczególnych cech fenotypowych i genotypowych pod kątem stymulacji wzrostu i plonowania roślin uprawnych, czy też ich ochrony przed chorobami i szkodnikami. Badania metagenomiczne dostarczają wciąż nowej wiedzy na temat różnych genów, enzymów, białek funkcjonalnych czy antybiotyków. W tym miejscu należy podkreślić, że to wszystko dzięki bakteriom i grzybom, których nie da się hodować w warunkach laboratoryjnych, a które występują naturalnie w glebie.

RED – Jakie są potencjalne korzyści płynące z zastosowania metagenomiki w praktyce rolniczej i ogrodniczej?
A.W. – Przede wszystkim możliwość praktycznego zastosowania poszczególnych szczepów bakterii czy grzybów jako komponentów różnego rodzaju biopreparatów, bionawozów, środków ochrony roślin – czyli nowoczesnej gamy produktów dedykowanych rolnictwu, jako alternatywy dla tradycyjnego nawożenia mineralnego.

RED – Jakie są najważniejsze odkrycia dotyczące mikrobiomów i mykobiomów w agroekosystemach?
A.W. – Dzięki metagenomice znamy skład taksonomiczny bakterii i grzybów glebowych, począwszy od typów a na rodzajach skończywszy. Wiemy które szczepy w danym środowisku są dominujące a których względna obfitość występowania jest limitowana – najczęściej na skutek warunków środowiskowych czy cech fizykochemicznych podłoża glebowego. Wiemy jaki wpływ wywiera sposób uprawy roli, stosowane nawożenie czy środki ochrony roślin na skład mikro- i mykobiomu glebowego. Jesteśmy w stanie wskazać na swoiste metagenomiczne indykatory (czyli np. konkretne typy, rodziny czy rodzaje bakterii i grzybów) świadczące o jakości i żyzności gleb czy też wykazujące wrażliwość na typ uprawy. Realizacja badań metagenomicznych skutkuje wygenerowaniem ogromu sekwencji które są deponowane w bazie danych NCBI i znacząco uzupełnia wiedzę na temat nieznanych jeszcze bakterii i grzybów oraz ich potencjalnej roli w środowisku glebowym.

RED – Jakie znaczenie mają mikrobiomy i mykobiomy dla jakości środowiska i bioróżnorodności?
A.W. – Mikrobiomy i mykobiomy są kluczowe w kontekście jakości środowiska (szczególnie glebowego). Na ich podstawie jesteśmy w stanie określić żyzność gleb w oparciu o wskaźniki metagenomiczne świadczące np. o zmęczeniu gleb rolniczych, a także te, świadczące o oporności bakterii na zabiegi uprawowe. Wszystko to dzięki znajomości względnej obfitości występowania bakterii i grzybów w danym środowisku.

RED – Jakie są możliwości manipulacji mikrobiomami i mykobiomami w celu poprawy zdrowia roślin i gleby?
A.W. – Wiedza jaką dostarczają nam techniki metagenomiczne daje możliwości swoistej „manipulacji” mikrobiomami i mykobiomami w celu poprawy zdrowia roślin i gleby – przy czym chcę podkreślić, mam tu na myśli pozytywne sterowanie różnymi procesami. To w czym mamy doświadczenie to np. zaprojektowanie biopreparatu wspomagającego wzrost i plonowanie pszenicy ozimej, którego komponentem były szczepy bakterii endofitycznych (zidentyfikowanych techniką metagenomiczną). Podobnie projektowane są bionawozy czy inokulanty zawierające korzystne szczepy mikroorganizmów, stymulujące namnażanie się glebowych bakterii promujących wzrost roślin.

RED – Jakie są najnowsze metody badania mikroorganizmów, które pozwalają poznać lepiej ich biochemię i fizjologię?
A.W. – Najnowsze metody to przede wszystkim technika sekwencjonowania następnej generacji (Next Generation Sequencing), pakiet do wysokoprzepustowej analizy danych qPCR (HTqPCR) w ramach środowiska R czy technika Biolog EcoPlate™

RED – Jakie są możliwości wykorzystania tych metod w ochronie środowiska, biotechnologii, biologii medycznej i rolnictwie?
A.W. – Dzięki wspomnianym metodom oprócz samej identyfikacji mikroorganizmów możemy określić ich aktywność metaboliczną i funkcjonalność. Badane są np. aspekty rozprzestrzeniania się w środowisku pozaklinicznym zjawiska antybiotykoodporności z uwzględnieniem czynników promujących i hamujących to zjawisko.

RED – Jakie są najważniejsze osiągnięcia Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego w dziedzinie badań mikrobiologicznych w ostatnich latach?
A.W. – Najważniejsze nasze osiągnięcia dotyczą roli Bacteroidetes, jako bakteryjnego indykatora, świadczącego o zmęczeniu gleb w wyniku wieloletnich praktyk rolniczych oraz rozpoznania struktury mikrobiomu nasion różnych odmian pszenicy wraz z bezsprzecznym wykazaniem, że każde ziarno jest inne i posiada swój unikalny mikrobiom startowy a także po raz pierwszy zaprezentowanie unikalnego mikrobiomu endofitycznego pszenicy orkiszowej.

RED – Jakie są możliwości współpracy Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego z innymi ośrodkami badawczymi w Polsce i na świecie?
A.W. – Współpracujemy od lat z IUNG w Puławach, IA PAN w Lublinie, UMCS, SGGW, UR w Krakowie, UW, UP we Wrocławiu. Jesteśmy też otwarci na nowe współprace z zakresu mikrobiologii i metagenomiki.

RED – Jakie są Pani Profesor nadzieje i oczekiwania związane z VIII Ogólnopolskim Sympozjum Mikrobiologicznym „Metagenomy różnych środowisk”?
A.W. – Mam nadzieję, że kolejna edycja będzie tak udana jak poprzednie i stworzy możliwość inspirujących dyskusji wraz z nawiązaniem nowych współprac. Mamy zaplanowaną nową sesję tematyczną z zakresu metabolomiki i proteomiki wraz z ich aplikacyjnością do zdrowia człowieka – rozszerzmy zatem badane środowiska – o człowieka i aspekty zdrowotne w kontekście metagenomiki.

RED – Jakie są Pani Profesor rady dla młodych naukowców rozpoczynających swoją karierę w dziedzinie mikrobiologii?
A.W. – Przede wszystkim to zapraszam młodych naukowców do uczestnictwa w konferencji, która stwarza możliwość osobistego spotkania świetnych naukowców i przedyskutowania w przyjaznej atmosferze swoich wyników badań. W programie mamy odrębną sesję krótkich prezentacji dedykowaną specjalnie młodym naukowcom. Mikrobiologia daje naprawdę nieograniczone możliwości badawcze, jest jeszcze mnóstwo aspektów nie odkrytych i każdy znajdzie w niej coś dla siebie.