Vedoucí: Mgr. Pavel Přibyl, Ph.D.
Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace
Výzkumná témata
- Taxonomie a diverzita sinic a řas
- Ekologie a ekofyziologie sinic a řas v extrémních podmínkách
- Fyziologie a biochemie sinic a řas
Vybrané výsledky z posledních let
2025
1/ Molekulární mechanismy stresové odolnosti u arktického druhu Klebsormidium flaccidum: komplexní studie
Zelená řasa rodu Klebsormidium se nachází po celém světě v půdním i vodním prostředí. Nový kmen izolovaný z biologických půdních krust Svalbardu (Vysoká Arktida) byl studován z hlediska adaptací na extrémní arktické podmínky, charakterizované nízkými teplotami a krátkými obdobími bez sněhu. Genetická analýza potvrdila identitu kmene jako Klebsormidium flaccidum s vysokou genetickou podobností ke kmenům polárních i mírných oblastí. Práce zkoumala molekulární odpovědi na nepřítomnost dusíku, chladový stres, vysychání a mrznutí a celkovou odolnost ke stresu. Nepřítomnost dusíku silně ovlivnila metabolickou aktivitu, zatímco chlad a vysychání měly slabší vliv. Místo akutní odpovědi vykazovala řasa trvalou expresi stresových genů. Aklimace na chlad zvýšila toleranci k vysychání a mrznutí, přičemž nepřítomnost dusíku účinek těchto stresových faktorů zvyšovalo. Tyto výsledky naznačují, že kmen K. flaccidum CCALA 1182 je z podstaty schopen odolávat proměnlivým stresům prostředí, což ukazuje jeho potenciál pro přežívání v různých drsných ekosystémech.
- Kolomiiets A., Bren O., Přibyl P., Kvíderová J., Procházková L., Pushkareva E., Elster J. & Becker B. 2025: Unveiling the molecular mechanisms of the stress resilience of High Arctic Klebsormidium flaccidum: a multifaceted study. Plant and Cell Physiology 66, 1397–1411. doi:1093/pcp/pcaf091
Graf analýzy hlavních komponent ukazuje celkové rozdíly v genové expresi v reakci na pokusné zásahy: přítomnost/nepřítomnost dusíku a vysychání. Šipky a číslice představují párová srovnání ve směru kontrola – pokusný zásah, číselné hodnoty představují pozitivně a negativně regulované transkripty.
2/ Neocystis mucosa, polární řasa produkující oleje obsahující vícenenasycené esenciální mastné kyseliny
Tato práce zkoumala nový kmen psychrotolerantní řasy Neocystis mucosa izolované z půdy Svalbardu, který je vhodný k udržitelné kultivaci pro produkci bioaktivních látek, jako PUFA. Optimální teplota pro růst byla stanovena na 12 °C, při nízké intenzitě světla. Kmen nicméně vykazoval vysokou toleranci ke krátkodobým výkyvům intensity světla i teploty (5 – 25 °C). Taková odolnost zaručuje minimální riziko buněčné smrti v důsledku změn intensity světla a teploty, které nastávají během slunných zimních dnů. Proto je tento kmen vhodný pro celoroční kultivace v mírném klimatickém pásmu, vlastnost, která byla dosud omezena na několik málo využívaných kmenů jednobuněčných řas. Kromě toho, režim nočního osvětlení LED panely zvýšil růst o 160 % oproti využití samotného slunečního světla. Tento kmen vykázal vysokou produktivitu lipidů, s nenasycenými mastnými kyselinami dosahujícími podílu 51–63 % celkových mastných kyselin.
- Řezanka T., Elster J., Kubáč D., Kvíderová J., Procházková L., Vítová M. & Lukavský J. 2025: Neocystis mucosa, a polar alga producing oils containing polyunsaturated essential fatty acids. Algal Research-Biomass Biofuels and Bioproducts 86, 1 – 10. doi:1016/j.algal.2025.103939
Snímek ze světelného mikroskopu buněk řasy Neocystis mucosa kultivované v tenkovrstvém fotobioreaktoru ukazuje vysokou morfoplasticitu v reakci na intenzitu a režim světla. Varianty osvětlované pouze Sluncem (1-3) a Slunce+LED (4-6), měřítko je 20 μm.
2024
1/ Tolerance k mrazovému stresu u bentických sladkovodních rozsivek rodu Pinnularia: srovnání kmenů z polárních, alpských a mírných oblastí
Publikace se zabývá studiem tolerance bentických sladkovodních rozsivek rodu Pinnularia vůči mrazovému stresu. Experimentálně bylo testováno přežívání 11 kmenů z polárních, alpských a mírných oblastí v teplotách −4, −10, −20, −40, −80 a −196 °C. Z výsledků vyplývá, že jsou vegetativní buňky rozsivek citlivé vůči nízkým teplotám: pouze „nejmírnější“ vymrzání (−4 °C) přežily všechny testované kmeny. Kmeny z polárních a alpských oblastí však tyto teploty snášely lépe, a navíc prokázaly schopnost přežít i nižší experimentální teploty (−10 °C). Pouze jeden polární kmen P. catenaborealis náležící druhovému komplexu P. borealis přežil všechny testované teploty. Studie potvrzuje jedinečnou odolnost tohoto komplexu druhů vůči mrazovému stresu a naznačuje možnou metabolickou aktivitu rozsivek při teplotách pod bodem mrazu.
Spolupracující subjekt: Universita Karlova, Přírodovědecká fakulta, Katedra ekologie.
- Hejduková E., Kollár, J. & Nedbalová L. (2024): Freezing stress tolerance of benthic freshwater diatoms from the genus Pinnularia: Comparison of strains from polar, alpine, and temperate habitats. Journal of Phycology 60: 1105-1120. doi:10.1007/s00709-021-01648-8
Fotografie testovaných kmenů pod světelným mikroskopem. Polární: (a) Pinnularia catenaborealis EVA- P3, (b) Pinnularia krammeri PI5, (c) Pinnularia sp. PI6, (d) Caloneis falcifera PI9. Alpinské: (e) Pinnularia marchica JK029, (f) Pinnularia renata JK031. Temperátní: (g) Pinnularia cf. frequentis UH1- 6G, (h) Pinnularia oriunda UH2- 3G, (i) Pinnularia cf. subcapitata UH4- 7E, (j) Pinnularia cf. subcommutata UH5- 8F, (k) Pinnularia brebissonii UH6- 9G.
2/ Pozdně holocenní deglaciace ostrova Jamese Rosse, Antarktický poloostrov: OSL a 14C datovaný multi-proxy sedimentární záznam z jezera Monolith
Lentické vodní útvary poskytují unikátní sedimentární záznamy paleoenvironmentálních změn v odledněných oblastech Antarktidy. Znalost dlouhodobého vývoje antarktického paleo-prostředí poskytuje důležitý kontext pro současné klimatické změny. V článku představujeme datovaný, multi-proxy záznam sedimentu z Monolith Lake, distálního proglaciálního jezera v jedné z největších odledněných oblastí Antarktického poloostrova. Datování pomocí 14C a opticky stimulované luminiscence (OSL) určilo období ukládání sedimentu na 1,5-2,5 ka BP. Výsledky poskytují příklad dlouhodobého „zelenání“ Antarktidy (tj. zvyšování organické produktivity v suchozemských biotopech) z paleolimnologického hlediska. Hranice mezi jednotkami 1 a 2 v sedimentárním záznamu označuje dobu lokálního odlednění během závěrečných fází období negativní bilance hmoty ledovců, tedy středního až pozdního holocénu. Následné neo-glaciální ochlazení je doloženo menším vlivem tavné ledovcové vody a snížením zákalu spojeného se sníženým ledovcovým odtokem, ale většina proxy dat odráží přirozenou ontogenezi proglaciálních jezer, tj. postupný nárůst produktivity.
Spolupracující subjekt:
- Centre for Glaciology, Department of Geography and Earth Science, Aberystwyth University, United Kingdom
- Polar-Geo-Lab, Department of Geography, Faculty of Science, Masaryk University, Brno
- Department of Ecology, Faculty of Science, Charles University, Prague
- Scottish Universities Environmental Research Centre (SUERC), Glasgow, United Kingdom
- Department of Geosciences, Faculty of Science and Technology, The Arctic University of Norway, Tromsø, Norway
- Centre for Polar Ecology, Faculty of Science, University of South Bohemia, České Budějovice
- Institute of Biochemistry and Biophysics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland
- Instituto Antartico Argentino, Buenos Aires, Argentina
- Czech Geological Survey, Brno Branch, Brno
- Roman M., Píšková A., Sanderson D. C. W., Cresswell A. J., Bulínová M., Pokorný M., Kavan J., Jennings S. J. A, Lirio J. M., Nedbalová L., Sacherová V., Kopalová K., Glasser N. F. & Nývlt D. (2024): The Late Holocene deglaciation of James Ross Island, Antarctic Peninsula: OSL and 14C-dated multi-proxy sedimentary record from Monolith Lake. Quaternary Science Reviews 333: 1-17. doi:10.1016/j.quascirev.2024.108693
Jezero Monolith na snímku pořízeném z vrtulníku argentinské armády (foto: Vojtěch Janoušek).
2023
Hibberdia magna (Chrysophyceae): perspektivní sladkovodní producent fukoxanthinu a vícenenasycených mastných kyselin
Práce přináší nový pohled na biotechnologický potenciál sladkovodních autotrofních bičíkovců, zjm ze třídy Chrysophyceae. Primární screening desítek kmenů obrátil naši pozornost ke zlativce Hibberdia magna. Provedli jsme komplexní sadu kultivačních experimentů za pomoci zkřížených gradientů teplota × světlo, abychom určili vliv těchto faktorů na produktivitu cílových látek (fukoxanthin, PUFA). H. magna vykázala různé optimální podmínky pro produkci biomasy, fukoxanthinu i mastných kyselin.
Spolupracující subjekt: Laboratory of Algal Biotechnology, Institute of Microbiology of the Czech Academy of Sciences – Center Algatech, Trebon, Czech Republic, Charles University, Faculty of Science, Department of Ecology, Czech Republic
- Střížek A., Přibyl P., Lukeš M., Grivalský T., Kopecký J., Galica T. & Hrouzek P. 2023: Hibberdia magna (Chrysophyceae): a promising freshwater fucoxanthin and polyunsaturated fatty acid producer. Microbial Cell Factories 22, 1 – 19. doi:10.1186/s12934-023-02061-x
Střední hodnoty obsahu (nahoře) a produktivity (dole) fukoxanthinu u Hibberdia magna při optimalizaci pomocí zkřížených gradientů teploty a světla
Trebonskia zoosporica, nový rod a druh Goniochloridales (Eustigmatophyceae, Stramenopiles) s neobvyklým způsobem rozmnožování
Polyfázickým přístupem byl popsán a charakterizován nový rod a druh eustigmatofytní řasy ze skupiny Goniochloridales, Trebonskia zoosporica. Tato řasa se morfologicky podobá některým již popsaným zástupcům této skupiny, oproti kterým však vykazuje neobvyklý způsob rozmnožování – obligátní zoosporogenezi. Fylogenetická pozice byla potvrzena sekvenací dvou markerů, 18S rDNA a rbcL.
Spolupracující subjekt: Charles University, Faculty of Science, Department of Ecology, Czech Republic
- Přibyl P. & Procházková L. 2023: Trebonskia zoosporica, gen. et sp. nov., a new member of the Goniochloridales (Eustigmatophyceae, Stramenopiles) with an unusual mode of reproduction. European Journal of Phycology 58, 199 – 213. doi:10.1080/09670262.2022.2089913
Mikrofotografie buněk Trebonskia zoosporica zobrazující jednotlivá stádia životního cyklu