Somatická embryogeneze smrku ztepilého

 

 

Zygotická embryogeneze

 

Nabízíme témata bakalářských a diplomových prací:

V současnosti nabízíme následující témata prací:

  • Bakalářské práce:

Role redox balance v morfogenních procesech se zaměřením na somatickou embryogenezi

Bakalářská práce se zaměří především na sumarizaci a kritické zhodnocení literárních údajů o roli redox balance při somatické embryogenezi a pokusí se o zasazení do kontextu informací o odpovídající roli při morfogenních procesech rostlin, což je v současnosti horké téma fyziologie rostlin.
Somatická embryogeneze představuje cenný nástroj množení rostlin in vitro. Nicméně stále existuje velké množství otázek o regulačních mechanismech řídící jednotlivé fáze procesu. Řada prací ukazuje na nutnost určité úrovně působení stresu, kterému musí být kultura vystavena v konkrétní fázi kultivace, např. poranění primárních explantátů, osmotický stres, nevyvážené minerální složení kultivačního média či použití růstových regulátorů. Vystavení stresu vede často ke změně oxidoredukční balance a vyvolat buněčný oxidativní stres charakterizovaný akumulací různých úrovní reaktivních druhů kyslíku (ROS). ROS jsou chemicky reaktivní molekuly obsahující kyslík s nepárovými elektrony. V rostlinách jsou ROS nepřetržitě produkovány jako vedlejší produkty různých metabolických drah v různých buněčných kompartmentech / organelách. Za normálních podmínek existuje mezi buněčnými mechanismy jejich tvorby a eliminace rovnováha. Mechanismy k udržení stabilních hladin ROS jsou enzymatické (reprezentovány superoxiddismutázou, askorbátperoxidázou a katalázou) a neenzymatické (askorbát, glutathion a další nízkomolekulární zhášeče). Rostoucí zájem o funkční význam ROS a antioxidační reakce doprovázející růst, vývoj a buněčnou diferenciaci v rostlinách naznačuje souvislost mezi produkcí ROS a morfogenetickými procesy rostlin. V souvislosti s optimalizací protokolů somatické embryogeneze se naskýtá otázka, do jaké míry je změna redox stavu nutným signálem a do jaké míry je to pouze vedlejší efekt nutného stresu, kterým může být například stres osmotický. V literatuře se hromadí důkazy, že při správných koncentracích mohou ROS fungovat jako signální molekuly, stimulovat tvorbu transkripčních faktorů, obranných genů, způsobovat adaptivní reakce v rostlinách a indukovat somatickou embryogenezi.
Práce může pokračovat diplomovou prací, která bude zaměřena na studium role redoxní balance v somatické embryogenezi smrku ztepilého (Picea abies). Práce je podpořena projektem COST (MŠMT, LUC23150).

  • Diplomové práce:

Fyziologické základy role postmaturačního ošetření při somatické embryogenezi smrku ztepilého

Somatická embryogeneze je proces, při kterém embrya vznikají z tělních buněk. Jedná se o slibnou metodu klonálního množení rostlin in vitro. Z hlediska praktického tato metoda slouží k množení u druhů, kde jsou jiné způsoby rozmnožování problematické. Představuje ale také jedinečný srovnávací modelový systém pro studium vývoje embryí ze zygoty. U jehličnanů se celý proces skládá ze čtyř základních fází – indukce embryogenní kultury, její proliferace (zmnožení), maturace (zrání) somatických embryí a jejich další vývoj (klíčení). Tedy kvalita průběhu další fáze je silně ovlivněna fází předchozí. U mnoha genotypů jehličnanů zralá somatická embrya obtížně klíčí. Některá post-maturační ošetření (např. desikace za vyšší vzdušné vlhkosti, chladové ošetření) úspěšnost klíčení výrazně zlepšují. Fyziologický základ tohoto zlepšení ovšem není plně objasněn.
V průběhu postmaturačního ošetření v embryích probíhá mnoho změn v buněčném metabolismu (např. Eliášová et al. 2022). Zvláštní pozornost je dlouhodobě věnována hromadění oligosacharidů rafinosové řady (RFO). Při určitém typu ošetření po dozrání (vysychání, chlad) dochází k jejich akumulaci i u SE (Konrádová et al. 2003), ale jejich funkce v konkrétních fyziologických procesech zůstávají sporné. Důležité je, že RFO představují významnou část obsahu rozpustných sacharidů ve zralých semenech jehličnanů. Hladina RFO je kontrolována jak jejich syntézou, tak degradací. Klíčovým krokem biosyntézy, podléhajícím přísné regulaci, je syntéza galaktinolu katalyzovaná galaktinolsyntázou (GolS) a závisí jak na produkci (genové expresi), tak i aktivitě GolS (např. dos Santos 2020).
Práce bude zaměřena na monitorování GolS (aktivita exprese, exprese) po různých typech posmaturačního ošetření. S ohledem na chybějící data ohledně funkcí jednotlivých GolS u smrku ztepilého bude nejprve nutné stanovit, který z 11 homologů GolS (Yan et al. 2022) je přednostně a silně exprimován v průběhu postmaturační fáze. Cílem diplomové práce je přispět k objasnění role RFO v somatické embryogenezi jehličnanů.
Práce je podpořena projektem COST (MŠMT, LUC23150).

Množení kriticky ohrožených druhů dřevin: model cypřiš Duprezův

Cypřiš Duprezův (Cupressus dupreziana) patří v současnosti k nejohroženějším druhům dřevin na světě. Počty rostlin ve volné přírodě jsou velmi nízké. Většina z nich roste v Tassílii, v pohoří jihovýchodní části alžírské Sahary. Stáří některých z nich je odhadováno na více než 2000 let, a jsou považovány za pozůstatky lesních porostů, které se v této oblasti vyskytovaly ve vlhčích a chladnějších podmínkách pleistocénu. Množení těchto rostlin v přirozených podmínkách je spojeno s řadou problémů, což záchranu tohoto druhu ztěžuje (další detaily viz Lábusová et al. 2020). Jednou z cest zachování tohoto druhu je využití kultivace v podmínkách in vitro.
Cílem diplomové práce je testovat možnosti kultivace a množení rostlin cypřiše Duprézova v podmínkách in vitro pomocí metody mnohonásobných prýtů. Předpokládáme, že příčinou rekalcitrance tohoto materiálu je fyziologická nerovnováha způsobená izolací primárního explantátu, která může být kompenzována ošetřením aromatickými cytokininy, změnou dostupnosti zdroje uhlíku a energie a dusíku a změnou fyzikálních podmínek kultivace.
Práce je vhodná především pro studenty učitelského studia biologie nebo ochrany životního prostředí. Práce je podpořena projektem COST (MŠMT, LUC23150).

 

Řešené diplomové a bakalářské práce:

Obhájené závěrečné práce: