Oddělení funkční ekologie

18. 11. 2020

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace

Výzkum oddělení je zaměřen na morfologické a fyziologické adaptace cévnatých rostlin a mechorostů v rostlinných společenstvech vystavených stresu, narušení a kompetici. Poslední dobou jsou studovány především následující témata: ekofyziologie vodních masožravých rostlin a rašeliníků, biologie šumavských šídlatek, funkční vlastnosti rostlin (druhově bohaté louky, úloha banky pupenů v regeneraci narušené vegetace, život rostlin na horní hranici jejich rozšíření (Západní Himálaj, Equadorské Andy) a ekologie opylování hmyzem a ptáky (Kamerun).

Součástí výzkumu je tvorba rozsáhlých databází, které se stávají důležitým nástrojem při výběru vhodných pokusných druhů či k formulování ekologických hypotéz.

  • CLO-PLA
    Jedná se o databázi klonálního růstu rostlin střední Evropy.
  • Sbírka vodních a mokřadních rostlin
    Ke studijním účelům slouží sbírka vodních a mokřadních rostlin, je spravována oddělením a je unikátní svým rozsahem a zaměřením na repatriaci ohrožených druhů.
  • Databáze cévnatých rostlin Ladáku
    Jedná se o databázi cévnatých rostlin oblasti Ladáku v západním Himaláji (Ladakh, Indie).
  • LEDA
    Oddělení přispívá k poznání některých opomíjených vlastností rostlin v rámci mezinárodní databáze vlastností rostlin severozápadní Evropy, ve které jsme zodpovědní za vlastnosti týkající se persistence.

Významné projekty Výzkumu a vývoje (VaV)

VĚDRO – Věda pro veřejnost/cesta k udržitelnému rozvoji

Cílem projektu je popularizační formou zvýšit celospolečenské povědomí o výzkumné práci v moderních biologických oborech s důrazem na konkrétní zaměření příjemce podpory a partnerů projektu a motivovat studenty pro přírodovědná studia. Aktivity jsou zaměřeny na popularizaci formou výstav vědecké fotografie, na prezentaci vybraných VaV projektů na vzdělávacích veletrzích, na zpřístupnění vědeckých pracovišť ve Dnech otevřených dveří a na aktivní účast studentů při Dnech otevřených laboratoří. Studenty, odbornou veřejnost a učitele ZŠ a SŠ také oslovíme systematickými popularizačními přednáškami. K dalším významným aktivitám patří zajištění studentské odborné činnosti (SOČ), vedení POMVĚD a organizace specializovaných odborných kurzů a studentských praxí. Velmi atraktivním způsobem podchytí zájem žáků a studentů o přírodovědné obory přírodovědný kroužek. Mezi důležité formy popularizace řadíme interaktivní webové stránky a přípravu vzdělávacích filmů pro SŠ a VŠ.

Botanický ústav jako partner projektu se bude podílet zejména na přednáškách pro učitele ZŠ a SŠ (KA 9), zajištění prací studentské odborné činnosti (SOČ)(KA 10) a chodu přírodovědného kroužku (KA 12)(stránky oddílu viz volavky.trebonsko.org).

Více informací k projektu VĚDRO a jednotlivým klíčovým aktivitám (KA) na:: http://alfa.bc.cas.cz/VEDRO/

Analytické laboratoře

16. 11. 2020

Chemické analýzy jsou v Botanickém ústavu prováděny na dvou pracovištích, v analytických laboratořích v Průhonicích a v Třeboni. Obě laboratoře zajišťují analýzy pro potřeby ústavních grantů, doktorandské a diplomové práce s návazností na tyto granty i externí zakázky převážně pro pracoviště vysokých škol, institucí pro ochranu životního prostředí a ostatních ústavů AV ČR. Spektrum prováděných rozborů je limitováno přístrojovým vybavením, které se laboratoře snaží doplňovat a modernizovat podle potřeb zadavatelů. Metodiky používané v laboratořích BÚ jsou orientovány ke kompatibilitě s mezinárodními normami ISO, v případech sledování návaznosti výsledků na předešlé odběry, jsou respektovány původní metody. Pracovním programem laboratoří je kromě servisní činnosti i zavádění a modifikace nových metod a poskytování konzultací a odborné pomoci studentům vysokých škol.

Laboratoř Průhonice

Analytická laboratoř v Průhonicích provádí rozbory půd a rostlinného materiálu jednak z hlediska zjišťování celkového i dostupného obsahu nutričních analytů – vápníku, hořčíku, draslíku a dalších biogenních makro- i mikroelementů, jednak stanovení obsahu řady stopových prvků působících v půdách i rostlinách kontaminačně. Typickým zadáním jsou i srovnávací analýzy půdy a rostlinného biomasy ze stejné lokality pro sledování transportu živin a stopových prvků. Pro tyto analýzy jsou v laboratoři používány především fyzikálně chemické metody: pro stanovení kovů atomová absorpční spektrometrie s plamenným a elektrothermickým režimem, stanovení základních aniontů se provádí metodami UV-vis spektrometrie, izotachoforézy a průtokové fotometrické analýzy FIA, stanovení obsahu nekovových prvků (dusíku, uhlíku a síry) elementární analýzou a uhličitanů volumetrickou metodou. Chemické rozbory půd jsou doplňovány zrnitostní analýzou, stanovením pH, elektrické konduktivity, výměnné acidity, obsahu vody a organických látek. Pro zajištění validity výsledků laboratoř využívá komerčních standardů a referenčních materiálů a účastní se pravidelně mezilaboratorních srovnávacích testů. Na odborném programu laboratoře se kromě analýz pro granty pracovníků Botanického ústavu významně podílejí i práce pro potřeby Přírodovědecké fakulty UK, včetně poskytování instrukcí a pracovního prostředí při praktických cvičeních i individuálním zaškolení studentů do jednotlivých metodik.

Laboratoř Třeboň

Analytická laboratoř v Třeboni je zaměřena převážně na analýzy přírodních vod prováděných formou jednotlivých zakázek i monitoringu. V poslední době laboratoř rozšiřuje spektrum svých prací i na půdní analýzy, zejména na stanovení fyzikálně chemických parametrů. Ve vodách jsou zde prováděny především analýzy aniontů (dusičnany, dusitany, amonné ionty, fosforečnany) a humínových látek. Ke stanovení obsahu těchto analytů jsou používány metody průtokové fotometrie FIA a extrakční fotometrie. Laboratoř pravidelně ověřuje jejich validitu v mezilaboratorních testech ASLAB a CSLAB. Nabídka analýz vod je v současnosti doplňována dalšími metodami: odměrným stanovení síranů a stanovení chlorofylu trichromatickou metodou, průběžně jsou prováděna měření pH, elektrické konduktivity, chemické a biochemické spotřeby kyslíku, neutralizační kapacity, obsahu rozpuštěných a nerozpuštěných látek, ztráty žíháním a dalších parametrů. Kromě chemických analýz je v laboratoři prováděn i screening vzorků řas pomocí miniaturizovaných biotestů (stanovení toxicity a trofického potenciálu). Dlouhodobě se laboratoř podílí na zajišťování pravidelných kurzů UNESCO organizovaných třeboňským pracovištěm BÚ a ekologických aktivitách Komise pro životní prostředí rady města Třeboň při monitorování kvality vod.

Laboratoř Brno

Analytická laboratoř v Brně slouží jako analytické zázemí při řešení grantových projektů Botanického ústavu. Laboratoř je součástí Společného pracoviště s Přírodovědeckou fakultou Masarykovy univerzity v Brně a je využívána také studenty a pracovníky PřF MU. Disponuje jedním laborantem.
Laboratoř provádí několik typů analýz rostlinného a půdního materiálu a vzorků vody. Jde o základní analýzy lyzimetrických vod – stanovení hodnot pH, vodivosti a obsahu vápníku a hořčíku klasickou metodou chelatometrie. Uskutečňuje se také zpracování půdních vzorků pro analýzy (sušení, přesívání, mletí). U půdních vzorků se stanovuje pH (v H2O a KCl) a množství organické hmoty spalováním. Laboratoř je vybavena sušícími boxy a moderními váhami ke stanovení hmotnosti sušiny nadzemní i podzemní biomasy. Je zde zázemí k praní kořenů, plavení půdních sedimentů a rozboru zrnitostních frakcí. Laboratoř rovněž slouží ke třídění nadzemní biomasy a nerozložených opadů rostlin a k jejich přípravě pro chemické analýzy (mletí vzorků), které jsou zadávány mimo laboratoř.

Oddělení experimentální a funkční morfologie

15. 10. 2020

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace

Hlavním výzkumným zájmem našeho týmu jsou omezení, která morfologie rostlin představuje pro ekologické funkce rostlin. Při studiu těchto omezení využíváme manipulativní experimenty a terénní výzkum vlastností rostlin podél gradientů prostředí. Náš výzkum se zaměřuje na (i) hodnocení rozmanitosti odnožování z kořenů vzhledem k hormonální rovnováze v kořenech a kořenové anatomii; (ii) popis ekonomického spektra podzemních orgánů, jako jsou oddenky, tlusté kořeny, hlízy nebo cibule, a studium jejich perzistence, anatomie, ukládání uhlohydrátů a obsahu sušiny; (iii) posouzení, které funkční znaky podporují perzistenci rostlin v ostrovních systémech; (iv) zkoumání reakce na narušení porovnáním klonálních a neklonálních rostlin; (v) zkoumání ekologicko-fyziologických znaků vodních masožravých rostlin ve vztahu k jejich růstu, minerální výživě, charakteristikám pastí a dormance turionů. V našich studiích používáme rostlinnou morfologii, anatomii a ekofyziologii. Pro zvýšení povědomí o morfologii a anatomii rostlin poskytujeme podporu dalším výzkumníkům ve formě databází, příruček a kurzů.

Pracovní skupiny:

Centrum pro algologii

13. 10. 2020

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace

Výzkum Centra pro algologii je soustředěn do tří základních oblastí:

Celá řada terénních i laboratorních metod je vyvíjena pro molekulárně-biologické taxonomické studie, pro sledování vlivu abiotických i biotických faktorů na morfologii, variabilitu a strukturu buněk, pro studium fyziologických a biochemických charakteristik extrémofilních fototrofních mikroorganismů a pro studium pozorování životních cyklů sinic a řas. Výzkum probíhá nejen v České republice, ale i na mnoha speciálních lokalitách po celém světě, kde pracovníci Botanického ústavu spolupracují s vynikajícími zahraničními pracovišti. Vědci a doktorandi z Centra pro algologii také pracují na české polární stanici J. G. Mendela na ostrově James Ross (Antarktida) a stanici v zátoce Billefjorden na západním břehu Petuniabukta, Isfjorden (centrální Svalbard), na jejichž vybudování se Botanický ústav významně podílel.

Řasy a sinice jsou sbírány a studovány v širokém spektru podmínek od tropů po polární ekosystémy. Vyizolované kmeny jsou uchovávány ve sbírce autotrofních organizmů CCALA. V letech 2002–2004 se CCALA zapojila do evropského projektu COBRA (The COnservation of a vital European scientific and Biotechnological  Resource: microAlgae and cyanobacteria) zaměřeného na dlouhodobé uchovávání kmenů sinic a řas v kapalném dusíku. Dnes CCALA nabízí 172 kmenů sinic, 345 kmenů řas a 142 kmenů mechorostů. Většina kmenů je uchovávána v růstových kulturách a současně i zamražena v kapalném dusíku.

Pro všechny zájemce o sinice a řasy byly ve spolupráci s Katedrou botaniky Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity připraveny stránky „Sinice a řasy

Taxonomie sinic a řas

Klasické taxonomické studie sinic a řas jsou propojovány se širokou škálou elektronmikroskopických a molekulárně biologických přístupů jako tzv. polyfázická taxonomie. Výsledkem jsou moderní, komplexní ale současně i prakticky použitelné určovací klíče a monografie, např. významné a uznávané klíče řady Süsswasserflora von Mitteleuropa. Molekulárně biologické experimentální metody umožnily také hlubší vhled do problematiky taxonomie Cyanobakterií, do mechanizmů adaptability a diverzifikačního procesu a koincidence strukturních, molekulárních a biochemických znaků. Byla založena moderní světová databáze cyanobakterií CYANODB.

Další významnou skupinou řas studovanou v Třeboni jsou rozsivky. Výzkum druhového složení rozsivek třetihorní vrstvy diatomitů v severočeských nalezištích vedl k doplnění údajů pro rekonstrukci prostředí a jeho změn v mladé geologické historii této oblasti. Byly vydány dva díly klíče pro určování centrických sladkovodních rozsivek, první díl zaměřený na čeledi MelosiraceaeOrthoseiraceaeParaliaceae a Aulacoseiraceae a druhý díl na čelediMelosiraceae a Aulacoseiraceae. Třetí díl orientovaný na rod Cyclotella sensu lato se nyní připravuje.

Ekologie a ekofyziologie sinic a řas v extrémních podmínkách

Dlouhodobý výzkum v polárních oblastech byl završen vytvořením českých polárních stanic v Antarktidě a Arktidě. Z několika mezinárodních expedic na Špicberky a do Antarktidy byl získán materiál ke studiu taxonomie a diverzity řas polárních oblastí. Byla též získána data o přizpůsobení sinic a řas k extrémním podmínkám a ekologii nárostových řas v tocích. Otevřely se zde nové možnosti studovat ekologii kryosestonních společenstev, endolitických organismů, lišejníků a řas jezer, která slouží jako refugia oligotrofních druhů potoků a pramenů. Řada prací se zaměřuje na sukcesi nově odledněných lokalit. Některé pokusy v terénu probíhají v unikátních kultivačních zařízeních, kde je možno ovlivňovat základní podmínky a sledovat reakce řas na předpokládané změny životních podmínek.

Výzkum v horských oblastech je zaměřen na molekulárně-genetické a ekofyziologické studie sněžných řas (kryoseston, protože tyto řasy představují vynikající model pro studium adaptací na nízkou teplotu, vysokou ozářenost a vysokou hladinu UV záření a mohou sloužit jako zdroj biotechnologicky zajímavých látek. V letech 2005 – 2007 byly sledovány vlivy lidské činnosti na fytobentos potoků Šumavy – Bavorského lesa, Krkonoš a Jeseníků. Nejvíce ovlivňovala fytobentos šumavských a krkonoššských potoků acidifikace, průmyslové a domácí odpady a zemědělství, nebyl pozorován významný vliv dopravy.

Studie ekologie a biodiverzity termofilních a tropických sinic ve spolupráci s institucemi z Brazílie, Bulharska, Jižní Afriky, Švédska a USA osvětlily četné ekologické zvláštnosti a rozšíření mnohých druhů. Vybrané termofilní kmeny jsou testovány na produkci biotechnologicky zajímavých látek – termofilní sinice Arthronema africanum by mohla být využita pro produkci fykocyaninu, pigmentu využívaném v potravinářském a kosmetickém průmyslu.

Fyziologie a biochemie sinic a řas

Fyziologické a biochemické práce se soustřeďují na studium vlivu fyzikálních (teplota, světlo, UV záření) a chemických (salinita, těžké kovy, antibiotika) faktorů na růst, fotosyntézu, produkci biotechnologicky zajímavých látek, jako polynenasycené mastné kyseliny či karotenoidy, a cytoskelet (kostra buňky). Výsledky fyziologických a biochemických studií jsou využívány Centrem pro bioindikaci a revitalizaci, kde je třeboňská skupina odpovědná za vývoj nových metodik biotestů, izolaci kmenů sinic a řas z extrémních lokalit a jejich screening na přítomnost biologicky aktivních látek a testování využití řas produkujících tukové kapénky, zejména Trachydiscus Botryosphaerella, pro dočišťování vod v ČOV Třeboň.