Instytut Ochrony Roślin - Państwowy Instytut Badawczy

Projekty aktualnie realizowane w Instytucie Ochrony Roślin – PIB finansowane przez
Narodowe Centrum Nauki (NCN) i Ministerstwo Edukacji i Nauki (MEiN)

• DOTACJA CELOWA NA REALIZACJĘ INWESTYCJI ZWIĄZANEJ Z DZIAŁALNOŚCIĄ NAUKOWĄ NA INWESTYCJĘ BUDOWLANĄ pn. „Modernizacja Centrum Badań Organizmów Kwarantannowych, Inwazyjnych i Genetycznie Zmodyfikowanych ",

FINANSOWANA PRZEZ MINISTERSTWO NAUKI I SZKOLNICTWA WYŻSZEGO

Kierownik projektu: mgr Magdalena Gawlak 
Okres realizacji: 17.09.2024 r. – 31.12.2027 r.
Kwota dotacji: 2 584 230,00 zł 
Kwota ogółem: 2 584 230,00 zł
Nr umowy: 7536/IB/SN/2024 z dnia 17.09.2024 r.

Cel projektu

Modernizacja kompleksu i wdrożenie nowoczesnych standardów bezpieczeństwa biologicznego, poprzez implementację najnowszych rozwiązań technicznych (w tym śluz powietrznych typu „air shower”, dużej śluzy do prób, modernizację systemu sterowania oczyszczalni ścieków i podłączenie do systemu alarmowania), umożliwi optymalizację wykorzystania szklarni i części laboratoryjnej, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiednich poziomów bezpieczeństwa.
Celem projektu jest także zapewnienie nowych źródeł taniej energii i ogrzewania kompleksu, który z racji swojej budowy i funkcji jest bardzo wrażliwy na niedobory oraz przerwy w dostawach. Zaplanowano także zmianę systemu sterowania oczyszczalnią ścieków. Celem modernizacji oczyszczalni ścieków i węzła ciepła jest uzyskanie pełnej kontroli nad procesami realizowanymi przez stację dezynfekcji ścieków wraz z nadzorem i rejestracją przebiegu realizowanych zadań w systemie BMS Desigo CC obsługującym aktualnie instalacje wentylacji i klimatyzacji w CBOKIiGZ – w tym całodobowego powiadamiania obsługi Zakładu o nieprawidłowościach działania stacji dezynfekcji czy też korekty scenariuszy dezynfekcji. Taka modernizacja możliwi natychmiastowe reagowanie w sytuacjach kryzysowych i zapobiegnie wydostaniu się skontaminowanych ścieków poza obiekt.

Zaplanowane w ramach projektu modernizacje obejmują:
•    instalację fotowoltaiki i pompy ciepła w celu zapewnienia taniej i czystej energii oraz częściowego uniezależnienia się od dostaw z zewnątrz,
•    zainstalowanie magazynu energii,
•    instalację bardziej wydajnego systemu ogrzewania (zakup nowego oszczędnego i wydajnego pieca jako uzupełnienia pompy ciepła i awaryjny system ogrzewania),
•    instalację nowoczesnych i bardziej wydajnych systemów dekontaminacji odpadów stałych (autoklawu przelotowego z systemem rejestracji procesów dekontaminacji),
•    poprawę bezpieczeństwa śluz wejściowych na strefę kwarantannową (zamkniętą) poprzez unowocześnienie aktualnych systemów dostępu – zainstalowanie śluz powietrznych typu „air shower” i związana z tym przebudowa systemu śluz w celu zwiększenia bezpieczeństwa oraz przepustowości, a także reorganizacja węzła sanitarnego związanego ze śluzami (wg zamówionego projektu), instalacja dużej śluzy do prób (aktualna śluza nie daje możliwości wprowadzenia większych obiektów),
•    przebudowę dwóch toalet na pomieszczenia biurowe w celu lepszego wykorzystania powierzchni i optymalizacji prowadzonych działań,
•    modernizację oczyszczalni ścieków i przyłączenie oczyszczalni i węzła ciepła do systemu automatyki.

• „Zdrowe rośliny-zdrowi ludzie. Zagrożenia ze strony mikroorganizmów fitopatogenicznych w uprawach zbóż i opracowanie strategii ograniczania ich występowania”; OPUS edycja 27 (2025-2029)
  Umowa: UMO-2024/53/B/NZ9/02897
  Wartość dofinansowania/całkowity koszt projektu: 2 223 070 zł
  Kierownik: dr Aleksandra Zarzyńska-Nowak, (IOR – PIB)
  
  Cel projektu:
  Odpowiednia strategia zarządzania chorobami upraw zbóż ma zatem kluczowe znaczenie w walce z zapewnieniem bezpieczeństwa żywnościowego na świecie. Sprostanie temu wyzwaniu stanowi cel projektu. Planowane są: i) analiza aktualnego stanu fitosanitarnego polskich upraw zbóż, w tym określenie różnorodności i struktury populacji patogenów, ii) analiza wpływu zmian klimatycznych na ich występowanie, oraz iii) określenie poziomu skażenia mykotoksynami ziarniaków zbóż oraz gleby przygotowywanej do kolejnego wysiewu. Uzyskana wiedza jest kluczowa dla opracowania strategii zarządzania uprawą zbóż, obejmującej zrównoważone praktyki rolnicze, stosowania odmian tolerancyjnych na warunki klimatyczne, szkodniki i patogeny, promowanie zintegrowanej ochrony roślin, budowanie świadomości ekologicznej oraz tworzenie sieci kontaktów między hodowcami, naukowcami doradcami, służbami fitosanitarnymi i innymi instytucjami rządowymi. Dodatkowo wyniki uzyskane w poniższym projekcie mogą posłużyć jako podstawa do oceny zagrożenia agrofagami dla innych krajów.
  
  
  
• „Analiza czynników determinujących zmienność wirusa zielonej mozaiki ogórka i interakcji patogen-gospodarz-środowisko krokiem w kierunku opracowania strategii ochrony upraw roślin dyniowatych”; OPUS edycja 28 (2025-2029)
  Umowa: UMO-2024/55/B/NZ9/02174
  Wartość dofinansowania/całkowity koszt projektu: 1 679 660 zł
  Kierownik: prof. dr hab. Beata Hasiów-Jaroszewska, prof. IOR ‒ PIB
  
  Cel projektu:
  W niniejszym projekcie przenalizowany zostanie szereg czynników związanych z dynamiką zmienności wirusów, ich oddziaływaniami z gospodarzem i trwaniem w środowisku. Do badań zostanie wykorzystany przedstawiciel tobamowirusów - wirus zielonej mozaiki ogórka (cucumber green mottle mosaic virus, CGMMV) stanowiący obecnie największe zagrożenie dla upraw roślin dyniowatych. Rośliny dyniowate (Cucurbitaceae) należą do głównych warzyw uprawianych na całym świecie, a ich globalna produkcja szacowana jest na ok. 151 milionów ton. Zwalczanie CGMMV jest bardzo trudne ponieważ wirus bardzo łatwo przenosi się przez kontakt roślina-roślina, z nasionami, zakażonymi sadzonkami i co istotne jego cząsteczki mogą przetrwać w wodzie i glebie. W ostatnim czasie obserwowano nasilone występowanie patogenu w Polsce w uprawie ogórka, przekładające się na straty w jakości i ilości plonów. Celem niniejszego projektu jest więc przeprowadzenie kompleksowych badań w celu analizy: (i) występowania CGMMV w uprawach ogórków oraz wodzie do nawadniania, która może być źródłem infekcyjnego wirusa w szklarniach ii) zróżnicowania genetycznego izolatów CGMMV, struktury jego populacji i dynamiki ewolucyjnej iii) wpływu pojedynczych mutacji na symptomy obserwowane na roślinach i akumulację wirusa iv) transkryptomu roślin ogórka porażonych przez CGMMV i ustalenie molekularnych szlaków zaangażowanych w odpowiedź roślin na infekcję. Tego typu badania nie były do tej pory prowadzone w Polsce.

• „Kontrolowana infekcja wirusowa jako czynnik modyfikujący potencjał prozdrowotny wybranych roślin jadalnych – aspekty molekularne i biochemiczne”; OPUS edycja 22 (2023–2026)
  
  Umowa: 2021/43/B/NZ9/00970 
  Wartość dofinansowania/całkowity koszt projektu: 1 294 915 zł
  Kierownik: dr hab. Aleksandra Obrępalska-Stęplowska, prof. IOR – PIB (IOR – PIB)
  
  Cel projektu:
  Głównym celem badań podstawowych, planowanych do przeprowadzenia w układach modelowych, jest ocena przepuszczalnie korzystnego wpływu kontrolowanej, łagodnej infekcji wirusowej na potencjał nutraceutyczny wybranych roślin jadalnych. Badania koncentrują się głównie na określeniu indukcji metabolizmu wtórnego roślin, zwłaszcza szlaku fenylopropanoidowego, który prowadzi do akumulacji związków fenolowych o udokumentowanych, korzystnych dla zdrowia właściwościach dla ludzi, bez pogorszenia jakości sensorycznej części jadalnych. Kolejnym bardzo ważnym aspektem jest kwestia utrzymywania się efektów po wyzdrowieniu rośliny i jej odporności na kolejne infekcje, co może przynieść wymierny efekt ekonomiczny. Podjęta zostanie próba wyjaśnienia, czy infekcja występująca w początkowych fazach wzrostu rośliny wpływa na potencjał zdrowotny owoców. Ostatnie z poruszonych zagadnień dotyczyć będzie zasadności stosowania induktorów odporności na infekcje w celu wzmocnienia odporności roślin, a tym samym promowania ich prozdrowotnego wpływu na organizm konsumenta. Hipotezy badawcze są następujące:
  1. W odpowiedzi na infekcję wirusową (kontrolowane zakażenie wirusami nieszkodliwymi dla ludzi), metabolizm rośliny jest modyfikowany, co skutkuje wzrostem potencjału nutraceutycznego.
  2. Siła odpowiedzi immunologicznej rośliny może być modulowana przez dobór warunków i czynników infekcji (stężenie wirusa, czas i sposób podania itp.).
  3. Na odpowiedź obronną, a tym samym na efekt prozdrowotny, wpływają induktory odporności stosowane przed kontrolowaną infekcją.
  4. Łagodna kontrolowana infekcja wirusowa może być narzędziem do poprawy potencjału nutraceutycznego wybranych roślin jadalnych bez ryzyka utraty wartości odżywczej i jakości konsumenckiej.
  5. Efekt prozdrowotny dla ludzi utrzymuje się kilka tygodni po infekcji, nawet u roślin bezobjawowych.
  6. Kluczową rolę w tworzeniu potencjału nutraceutycznego odgrywa biodostępność związków aktywnych. Obecnie badania nad infekcjami wirusowymi roślin koncentrują się głównie na analizie mechanizmów obronnych indukowanych w roślinie-gospodarzu i roli czynników zakodowanych przez patogeny, a także szeroko opisują znaczenie tych interakcji wirus-roślina dla ekosystemów. Uznaje się również, że infekcja wirusowa może przebiegać bezobjawowo lub negatywnie wpływać na jakość i ilość plonów. Biorąc jednak pod uwagę, że infekcja wirusowa w roślinie indukuje szereg mechanizmów obronnych związanych z syntezą wielu ważnych metabolitów wtórnych, uzasadnione jest przeanalizowanie, czy infekcja nie poprawia przynajmniej tymczasowo parametrów nutraceutycznych i prozdrowotnych zainfekowanej rośliny. Aspekt ten jest wciąż bardzo słabo zbadany. Fakt ten uzasadnia podjęcie proponowanych badań. Innowacyjne jest zatem zarówno samo podejście mające na celu wyjaśnienie wpływu łagodnej, kontrolowanej infekcji wirusowej na jakość nutraceutyczną i dostępność związków prozdrowotnych w roślinie, jak i jego transdyscyplinarny charakter. 
  
  
  
• „Wpływ poziomu fitohormonów i czynników kodowanych przez wirusy na kondycję owadzich wektorów wirusów, wydajność transmisji wirusów i trójstronne interakcje między roślinami, wirusami i owadami”; OPUS edycja 22 (2022–2026)

          Umowa: 2021/43/B/NZ9/02626         
          Wartość dofinansowania/całkowity koszt projektu: 2 586 912 zł
          Kierownik: dr hab. Aleksandra Obrępalska-Stęplowska, prof. IOR – PIB (IOR – PIB)

Cel projektu:
Wyjaśnienie, w jaki sposób cechy roślin związane ze zmniejszonym poziomem fitohormonów wpływają na owady będące wektorami wirusów, ich czynności życiowe, wielkość populacji i przenoszenie wirusa. Ten aspekt interakcji roślin z owadami nie jest dobrze poznany, chociaż zróżnicowany poziom fitohormonów w roślinach może mieć duże znaczenie środowiskowe, wpływając na rozprzestrzenianie się szkodników owadzich i tempo przenoszenia przez nie wirusów.
Badany w projekcie patosystem będzie składał się z trzech składowych: rośliny (pomidor), owada (mszyca, Myzus persicae) oraz dwóch gatunków wirusów: wirusa mozaiki ogórka (cucumber mosaic virus, CMV, rodzina Bromoviridae) i wirusa ziemniaka Y (potato virus Y, PVY, rodzina Potyviridae). Hipotezy badawcze zakładają m.in., że zachowanie i czynności życiowe owadów, w tym związane z przenoszeniem wirusów, zależą od poziomu ważnych fitohormonów i od czynników zakodowanych w genomie wirusa, oraz że zmniejszony poziom fitohormonów może znacząco zmienić cechy roślin rozpoznawane przez szkodniki przenoszące wirusy, zwłaszcza gdy roślina jest zakażona wirusem.
Wszechstronne analizy umożliwiające zrozumienie tych trójstronnych interakcji, łączące badania zachowania i czynności życiowych owadów oraz analizy wysokoprzepustowe charakteryzujące roślinny metabolizm są rzadkie, szczególnie w kontekście mutacji powodujących zmniejszenie syntezy fitohormonów i udziału czynników kodowanych przez wirusa.
Wiedza na temat mechanizmów wpływających na badane interakcje może w przyszłości przyczynić się do przewidywania wybuchów chorób/rozprzestrzeniania się szkodników i rozwijania metod radzenia sobie z nimi. Proponowane podejścia dostarczą danych, łączących „chemię” roślin z dynamiką społeczności związanych z roślinami. Wyniki projektu zapewnią wgląd w relacje zachodzące w tym trójstronnym systemie dzięki transdyscyplinarnemu podejściu (uwzględniającemu tzw. odwrotną genetykę, wirusologię, chemię, analizy wysokoprzepustowe, biologię molekularną, entomologię i cechy behawioralne owadów).

• „Struktura i dynamika zmienności populacji wirusów porażających uprawy cukinii w Polsce i ich wektorów w świetle obserwowanych zmian klimatycznych i różnorodności biologicznej ekosystemów”; OPUS edycja 21 (2022–2026)

          Umowa: 2021/41/B/NZ9/03574        
          Wartość dofinansowania/całkowity koszt projektu: 1 851 000,00 zł
          Kierownik: prof. dr hab. Beata Hasiów-Jaroszewska (IOR – PIB)

Cel projektu:
Rośliny z rodziny dyniowatych należą do głównych warzyw uprawianych na całym świecie, a ich globalna produkcja szacowana jest na ok. 151 milionów ton. Choroby wirusowe roślin stanowią poważny problem ekonomiczny ze względu na powodowane przez nie straty w plonach roślin gospodarczo-ważnych. Opisano ponad 70 gatunków wirusów, które mogą porażać rośliny dyniowate często prowadząc do znacznych strat plonu i jakości tych roślin. W ostatnich latach obserwowano również nasilenie występowania różnych gatunków mszyc, które bardzo efektywnie mogą przenosić wirusy na duże odległości. Niebagatelny wpływ na to zjawisko mają zmiany klimatyczne, które w istotny sposób wpływają na dynamikę i strukturę populacji mszyc oraz ich cykl życiowy. Jednym z głównych gatunków dyniowatych uprawianych w Polsce jest cukinia, a w ostatnich latach obserwowano nasilone występowanie chorób wirusowych w jej uprawie powodujących straty sięgające 95%. Często stwierdzano obecność więcej niż jednego gatunku wirusa w porażonych roślinach (infekcje mieszane) co prowadziło do zaostrzenia objawów, również na owocach, które nie miały wartości handlowej i konsumpcyjnej.
Celem naszego projektu jest przeprowadzenie kompleksowych analiz:
i) występowania i struktury populacji wirusów porażających cukinię oraz ich wektorów owadzich,
ii) obecności wirusów w chwastach i roślinach dziko-rosnących na i w sąsiedztwie pól, które mogą służyć jako alternatywni gospodarze i rezerwuary wirusów,
iii) występowania oraz wpływu mieszanych infekcji na obserwowane symptomy na różnych odmianach cukinii, akumulację wirusa oraz powstawanie nowych wariantów genetycznych wirusów na drodze rekombinacji,
iv) zróżnicowania genetycznego wirusa mozaiki arbuza (watermelon mosaic virus, WMV).
Ponadto spróbujemy przeanalizować i oszacować czynniki, które mogą wpływać na pojawienie się i rozprzestrzenianie się infekcji wirusowej: w tym zmieniające się w ostatnim czasie warunki klimatyczne oraz różnorodność lokalnych gatunków żywicielskich. Zaplanowane w projekcie badania zostaną przeprowadzone z wykorzystaniem najnowocześniejszych technik biologii molekularnej, w tym sekwencjonowania wysokoprzepustowego, które umożliwi wykrycie różnych gatunków wirusów w zebranym materiale roślinnym oraz mszycach. Pozwoli to na analizę struktury i dynamiki zmienności populacji wirusów porażających cukinię w Polsce, a także jej korelację z występowaniem różnych gatunków wirusów w sąsiadujących z uprawami roślinach dziko-rosnących i chwastach oraz w ich wektorach (mszycach). Analizy zróżnicowania genetycznego populacji WMV będą przeprowadzone z wykorzystaniem zaawansowanych programów bioinformatycznych pozwalających na analizę pokrewieństwa genetycznego między izolatami wirusa, zjawiska rekombinacji w populacji wirusa, korelacji między stopniem zróżnicowania genetycznego a pochodzeniem geograficznym izolatu i jego gospodarzem. W ramach projektu będziemy również analizować występowanie oraz wpływ mieszanych infekcji na symptomy na roślinach oraz akumulację wirusa. Realizacja zadań przewidzianych w projekcie będzie stanowić ważny element w poszerzeniu wiedzy dotyczącej oddziaływań i zależności między patogenem, gospodarzem, wektorem i środowiskiem oraz czynników, które wpływają na występowanie infekcji wirusowych w uprawach oraz kształtujących strukturę ich populacji.

• „Wpływ induktorów odporności na proces potranskrypcyjnego wyciszania genów (PTGS) u roślin oraz jego supresji podczas infekcji wirusowej”; PRELUDIUM edycja 20 (2021–2025)

Umowa: 2021/41/N/NZ9/03406 
Wartość dofinansowania/całkowity koszt projektu: 209 546,00 zł
Kierownik: mgr Patryk Frąckowiak (IOR – PIB)

Cel projektu:
Rośliny mimo, iż nie posiadają układu odpornościowego jaki występuje w świecie zwierząt, to nie pozostają jednak bierne w obliczu patogenezy. Wirus, wnikając do komórki roślinnej, uwalnia swój materiał genetyczny, co stanowi sygnał dla rośliny, aby zacząć się bronić. Roślina rozpoczyna syntezę czynników obronnych, takich jak kwas salicylowy czy białka związane z patogenezą, które mają na celu osłabienie wirusa i zapobieganie dalszemu rozprzestrzenianiu się infekcji. Dodatkowo, roślina aktywuje proces wyciszania genów, tzw. potranskrypcyjne wyciszanie genów (Post-Transcriptional Gene Silencing, PTGS). PTGS polega na wytworzeniu krótkich, małych RNA (sRNA) przy udziale enzymów z grupy RNaz (tzw. DCL (Dicer-like proteins)). Następnie sRNA zostają metylowane i transportowane z jądra do cytoplazmy, gdzie łączą się w kompleksy z białkami Argonaute (AGO) tworzącymi kompleks wyciszeniowy RISC (RNA-induced silencing complex). Kompleks ten rozpoznaje homologiczne fragmenty wirusowego materiału genetycznego i łącząc się z nimi na zasadzie komplementarności powoduje zahamowanie ich dalszej syntezy. Wirusy jednak wykształciły swoje własne mechanizmy, zabezpieczające je przed tym procesem. Syntetyzują specjalne czynniki, zwane supresorami wyciszania, które blokują PTGS na różnych etapach. Do najbardziej znanych supresorów zaliczamy białka 2b wirusa mozaiki ogórka (CMV) i HC-Pro wirusa ziemniaka Y (PVY). Aby wspomóc rośliny w walce z zagrożeniami stosuje się różnego rodzaju komercyjnie dostępne pestycydy, co jednakże nie zawsze jest skutecznym rozwiązaniem i może wywołać znaczącą presję ewolucyjną na patogenach i szkodnikach. Coraz częściej więc mówi się o stosowaniu integrowanej ochrony roślin i zielonej chemii, do której między innymi należą induktory odporności (IR) (np. benzothiadiazol (BTH)). Potraktowanie nimi rośliny prowadzi do aktywacji szlaków odpornościowych zanim jeszcze w otoczeniu pojawi się patogen. Nasze wcześniejsze badania wykazały pozytywny wpływ stosowania IR na odpowiedź rośliny na późniejszą infekcję wirusową. Stwierdzono zmniejszony poziom akumulacji wirusowego RNA w roślinach Nicotiana tabacum traktowanych BTH. W badaniach transkryptomicznych związanych z jedną z ważniejszych roślin uprawnych jaką jest pomidor (Solanum lycopersicum), zauważono wpływ zastosowania BTH na wzrost ekspresji genów związanych z procesem PTGS, a także znaczący wzrost poziomu kwasu abscysynowego (ABA), którego pośredni wpływ na proces wyciszania genów także został opisany. Te wyniki zwróciły naszą szczególną uwagą i spowodowały chęć przyjrzenia się bliżej fenomenowi wpływu stosowania IR na proces PTGS u roślin. W naszych badaniach będziemy chcieli sprawdzić wpływ użycia dwóch typów IR: BTH oraz chitozan na rośliny Nicotiana benthamiana, wykorzystując rośliny dzikie i wcześniej przygotowane mutanty pozbawione syntezy wybranych genów DCL, u których PTGS jest znacząco osłabiony. Dodatkowo użyte zostaną dwa wirusy (CMV oraz PVY), syntetyzujące znane i silne supresory. Spodziewamy się, że w wyniku naszych eksperymentów, użyte związki nie tylko wzmocnią efektywność procesu PTGS, ale i osłabią działanie wirusowych supresorów tego procesu. Uzyskane wyniki rzucą nowe światło na wciąż jeszcze słabo poznaną tematykę interakcji wirus-roślina i wzbogacą stan wiedzy w takich dziedzinach jak: fitopatologia i ochrona roślin czy wirusologia. Lepsze zrozumienie mechanizmów działania IR może przyczynić się do ich włączenia do ochrony roślin w przyszłości i pomóc w ograniczeniu stosowania agresywnej chemii, poprawie odporności roślin i zmniejszeniu strat w uprawach spowodowanych przez patogeny wirusowe.