The most critical political and environmental issue of our generation is arising: Climate change. The earth's resources are under stress due to the rising need for energy, which has driven research and economy into sustainable alternatives like the bioenergy paradigm which advances the bioeconomy. The field of metagenomics focuses on the direct recovery of genetic material from environmental samples, for the purpose of comprehending the genetic diversity, population structure and ecological function, orchestrated by a variety of microbial communities. The preservation of biodiversity depends on northern peatlands, which are also home to a variety of species and ecosystem types. Boreal peatlands have successfully cooled the world temperature by acting as a long-term carbon dioxide sink, at the same time absorbs and emits greenhouse gases. Sphagnum sp. is considered an inherently acidic organism and ecosystem engineer, since it can alter its habitat. Sphagnum sp. is home to an extremely diverse range of microbial communities, but little is known about their interactions. This bryophyte is inhabited by various bacteria, archaea and fungi, having varied characteristics, such as methanogens, methanotrophs, diazotrophs, while there is a connection between this moss and the trees and plants, especially with Ericaceae family. Proteobacteria and Acidobacteria members are mostly responsible for the majority of small subunit ribosomal ribonucleic acid (SSU rRNA) gene sequences discovered among bacteria in this moss. This assessment will be concentrated on the boreal peatlands of Canada and Northern America, since they store approximately five times as much carbon per square meter as the Amazon rainforest and are dominated by Sphagnum sp. This thesis discusses and argues the fluxes and cycles of greenhouse gases, in these ecosystems. At the same time, will shed light on the composition and structure of the microbial communities and the microbiome of Sphagnum sp. revealed by molecular and metagenomic techniques.

Εγείρεται το πιο κρίσιμο πολιτικό και περιβαλλοντικό ζήτημα της γενιάς μας: Η κλιματική αλλαγή. Οι πόροι της γης βρίσκονται υπό πίεση λόγω της αυξανόμενης ανάγκης για ενέργεια, η οποία έχει οδηγήσει την έρευνα και την οικονομία σε βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις, όπως στο παράδειγμα της βιοενέργειας που προάγει τη βιοοικονομία. Ο τομέας της μεταγονιδιωματικής επικεντρώνεται στην άμεση ανάκτηση γενετικού υλικού από περιβαλλοντικά δείγματα, με σκοπό την κατανόηση της γενετικής ποικιλότητας, της πληθυσμιακής δομής και της οικολογικής λειτουργίας, που ενορχηστρώνεται από μια ποικιλία μικροβιακών κοινοτήτων. Η διατήρηση της βιοποικιλότητας εξαρτάται από τους βόρειους τυρφώνες, οι οποίοι φιλοξενούν εξειδικευμένα οικοσυστήματα και οργανισμούς. Οι βόρειοι τυρφώνες έχουν ελαττώσει με επιτυχία την παγκόσμια θερμοκρασία λειτουργώντας ως μακροπρόθεσμος συλλέκτης διοξειδίου του άνθρακα, ενώ ταυτόχρονα απορροφούν και εκπέμπουν αέρια του θερμοκηπίου. Το βρυόφυτο Sphagnum sp. θεωρείται εγγενώς όξινος οργανισμός και μηχανικός του οικοσυστήματος, καθώς μπορεί να μεταβάλλει τον βιότοπό του. Στο Sphagnum sp. διαμένει ένα μεγάλο φάσμα μικροβίων, αλλά λίγα είναι γνωστά για τις αλληλεπιδράσεις τους. Το βρυόφυτο αυτό κατοικείται από βακτήρια, αρχαία και μύκητες, με διαφορετικές ιδιότητες, όπως μεθανογόνα και μεθανιοτρόφα, ενώ υπάρχει σύνδεση μεταξύ αυτού και των δέντρων και φυτών, ιδιαίτερα με την οικογένεια Ericaceae. Τα μέλη των φύλων Proteobacteria και Acidobacteria είναι ως επί το πλείστον υπεύθυνα για την πλειονότητα των αλληλουχιών γονιδίων ριβοσωματικού ριβονουκλεϊκού οξέως μικρής υπομονάδας (SSU rRNA) που αποκαλύφθηκαν μεταξύ των βακτηρίων στο Sphagnum sp. Η διατριβή επικεντρώνεται στους βόρειους τυρφώνες του Καναδά και της Βόρειας Αμερικής, καθώς αποθηκεύουν περίπου πέντε φορές περισσότερο άνθρακα ανά τετραγωνικό μέτρο από το τροπικό δάσος του Αμαζονίου και κυριαρχούνται από το Sphagnum sp. Η παρούσα μελέτη συζητά και αναλύει τις ροές και τους κύκλους των αερίων του θερμοκηπίου, στα οικοσυστήματα αυτά. Ταυτόχρονα ρίχνει φως στη σύνθεση και στη δομή των μικροβιακών κοινοτήτων και στο μικροβίωμα του Sphagnum sp. όπου αποκαλύπτεται με μοριακές και μεταγονιδιωματικές τεχνικές.