Doktorandské štúdium

CBRB SAV, v. v. i. je externou vzdelávacou inštitúciou pre doktorandské štúdium a na základe rámcových zmlúv s univerzitami sa podieľa na uskutočňovaní nasledovných doktorandských študijných programov:

Prírodovedecká fakulta UK Bratislava: Botanika, Fyziológia rastlín, Genetika, Biotechnológie, Všeobecná ekológia a ekológia jeddinca a populácií
SPU Nitra: Agrobiotechnológie, Molekulárna biológia

Študijné programy sa uskutočňujú aj v anglickom jazyku a prijímame aj zahraničných študentov.

Doktorandské štúdium realizujeme aj formou „cotutelle“, aktuálne v zmluvnej spolupráci s Univerzitou Karlovou, Praha.

Témy doktorandského štúdia na akademický rok 2024/2025

Viac informácií o PhD. štúdiu nájdete tu v angličtine a tu v slovenčine.

Študijný program: Fyziológia rastlín

Mechanizmy adaptácie rýchlorastúcich druhov drevín z rodu topoľ (Populus sp.) na stres zo sucha a kovov/polokovov
Školiteľ: doc. RNDr. Marek Vaculík, PhD.
Pracovisko: OEBR, Botanický ústav, CBRB SAV (PRIF UK)

Anotácia: V posledných desaťročiach čelíme enormne zvýšenému prísunu rôznych organických a anorganických kontaminantov, vrátane kovov a polokovov do životného prostredia. To sa deje najmä v dôsledku narastajúcej ľudskej aktivity a dopytu po prírodných zdrojoch. Preto je dôležité hľadať rôzne udržateľné spôsoby dekontaminácie pôdy a vhodného využitia takto znečistenej a degradovanej krajiny. Cieľom tejto dizertačnej práce je hľadať mechanizmy vzájomných odpovedí rýchlorastúcich druhov drevín z rodu topoľ (Populus sp.) na prítomnosť kovov v pôde a súčasne na sucho, ako jedného z hlavných dôsledkov meniacej sa klímy v stredoeurópskom regióne. Práca na téme v sebe zahŕňa hĺbkové štúdium morfologických, anatomických, fyziologických a biochemických odpovedí v snahe objasniť vnútro- a medzidruhové rozdiely rastlín vystavených meniacim sa podmienkam životného prostredia. Výsledky tohto štúdia môžu byť využité na selekciu vhodných druhov drevín pre remediáciu kontaminovaných pôd a opustených území, a súčasne môžu poslúžiť na výber vhodných druhov pre produkciu bezpečnej drevnej biomasy ako obnoviteľného zdroja energie
Kľúčové slová: abiotický stres, fytoremediácie, fytomanažment kontaminovanej krajiny, oxidačný stres, rýchlorastúce dreviny, toxické kovy a polokovy, ultraštruktúrne zmeny buniek

Navrhované metodické postupy:
- kultivácia experimentálnych rastlín v hydropónii a v kontaminovanom pôdnom substráte pochádzajúcom z konkrétnych lokalít na Slovensku
- meranie rastových parametrov a gravimetrické stanovenie produkčných charakteristík rastlín
- štruktúrna analýza rastlinných pletív s využitím svetelnej a fluorescenčnej mikroskopie
- analýza prvkového zloženia rastlinných orgánov pomocou atómovej absorpčnej spektrometrie (AAS) alebo ICP-MS
- posúdenie miery oxidačného poškodenia rastlín na základe tvorby reaktívnych foriem kyslíka, prípadne dusíka v pletivách rastlín pomocou spektrofotometrických metód
- in vivo a in vitro analýza oxidačného stresu rastlín formou merania aktivity vybraných enzymatických a neenzymatických antioxidantov
- proteomická analýza rastlinných pletív, identifikácia proteínov indukovaných na základe prítomnosti kovov a sucha pomocou spektrofotomerických a elektroforetických metód
- identifikácia a charakterizácia expresie príslušných génov zodpovedných najmä za príjem a transport kovov v rastlinách pomocou RT-PCR a Real-time PCR

Rozlúštenie záhady vnútrobunkového mananu prostredníctvom nových glykobiologických výskumných nástrojov
Školiteľ: Mgr. Jozef Mravec, PhD.
Školiteľ špecialista: Mgr. Veronika Mistríková, PhD.
Pracovisko: Ústav genetiky a biotechnológií rastlín CBRB SAV, Nitra
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)

Anotácia: Rastlinné polysacharidy sa tradične delia na polysacharidy so zásobnou funkciou (škrob) a tie, ktoré majú štrukturálnu funkciu pri tvorbe bunkovej steny (celulóza, hemicelulózy a pektíny). Nové dáta poukazujú na možnosť, že takéto rozdelenie je príliš zjednodušujúce. Napríklad jeden z hlavných komponentov bunkovej steny manan, čo je polymér manózy spojenej β-1-4 väzbou, sa u niektorých rastlín akumuluje vo vnútrobunkových štruktúrach, ktoré by mohli mať podobnú funkciu ako škrobové zrná, prípadne inú doposiaľ neznámu funkciu. Zdá sa, že tento jav je typický hlavne pre jednoklíčnolistové rastliny. Úlohou tejto doktorandskej práce bude použiť rôzne pokročilé výskumné metódy na štúdium a bližšie spoznanie funkcie takéhoto vnútrobunkového mananu a porovnať jedno- a dvojklíčnolistové rastliny. Hlavné ciele tohto projektu budú: (i) Uskutočniť detailnú charakterizáciu manan-obsahujúcich subcelulárnych štruktúr použitím najnovších zobrazovacích metód. (ii) Izolovať vnútrobunkový manan u vybraných rastlín a uskutočniť jeho profilovanie prostredníctvom monoklonálnych protilátok a novovytvorených prób, akými sú napríklad DNA aptaméry. (iii) Izolovať a fenotypovo charakterizovať mutanta modelového organizmu pre traviny – mrvice (Brachypodium distachyon), ktorý bude mať vyradený gén kódujúci manan syntázu (CSLA). Očakávame, že výsledky tejto práce prinesú lepšie pochopenie biologickej funkcie mananu u rastlín a zlepšenia potenciálu jeho využívania ako nutrične zaujímavej vlákniny
Kľúčové slová: Manan, bunková stena, organela, rastrovacia konfokálna a elektrónová mikroskopia, próba, mrvica

Navrhované metodické postupy:
- Pestovanie rastlín v kontrolovaných podmienkach a príprava vzoriek pre mikroskopické analýzy.
- Vizualizácia lokalizácie mananu pomocou imunoznačenia pre rastrovaciu konfokálnu a elektrónovú mikroskopiu.
- Vývoj, charakterizácia a použitie prób (aptamérov) prostredníctvom in vitro selekcie.
- Identifikácia mutanta v géne pre manan syntázu u mrvice a jeho fenotypová analýza.
- Izolácia vnútrobunkového mananu a analýza metódou comprehensive microarray polymer profiling (CoMPP) v spolupráci s Univerzitou v Kodani.
Téma môže byť ponúknútá aj medzinárodným študentom: áno

Molekulárna analýza úlohy synaptotagmínov v ontogenéze suchozemských rastlín
Školiteľ: Doc. RNDr. Ján Jásik, DrSc.
Pracovisko: Botanický úvstav, Centrum biológie rastlín a biodiverzity, SAV
Študijný program: Molekulárna biológia rastlín
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Anotácia: Rastlinné synaptotagmíny (SYTs) sa podobajú na živočíšne, ktoré sú známe ako vápnikové senzory v živočíšnych neurónoch. Dominantný AtSYT1 sa v modelovom organizme Arábkovka Thalova podieľa na odpovediach voči rôznym environmentálnym stresom. Úloha ostatných členov rodiny je veľmi málo preskúmaná. Špecifická expresia AtSYT génov, ktorú sme zistili v predchádzajúcich štúdiách, naznačuje, že tieto gény sú zapojené aj do regulácie vývinu pletív. Zameriame sa predovšetkým na AtSYT5 gén a všestrannou analýzou jeho mutantov a dvojitých mutantov s ostatnými AtSYTs chceme zistiť v akých vývinových programoch vyšších rastlín sú AtSYT proteíny zapojené. V projekte budeme tiež študovať homologické gény v machu Physcomitrium patens. Využijeme jedinečné výhody, ktoré ponúka tento modelový organizmus pre štúdium vývinu rastlín. Podrobne budeme charakterizovať časovo priestorovú expresiu a funkciu PpSYT homológov a vnútrobunkovú dynamiku PpSYT proteínov počas jednotlivých vývinových štádií organizmu. Pre konštrukciu línií s GUS a GFP próbami použijeme homologickú rekombináciu a pomocou CRISPR/Cas9 techník vytvoríme línie s deaktivovanými génmi. Súčasnými prístupmi reverznej genetiky, bunkovej biológie a biochémie budeme analyzovať funkcie PpSYT génov v priebehu celej ontogenézy rastliny. Projekt prispeje k poznaniu úlohy SYT génov vo vývine vyšších a nižších rastlín a k pochopeniu fylogenézy rastlinných SYT génov.
Kľúčové slová: synaptotagmíny, génová expresia, Arabidopsis, Physcomitrium, analýza mutantov, ontogenéza

Téma môže byť ponúknútá aj medzinárodným študentom: áno

Študijný program: Biológia

Stopy opeľovačov na kvetoch hospodársky významných plodín – environmentálna DNA a monitoring biodiverzity
Školiteľ: RNDr. Fedor Čiampor, PhD.
Pracovisko: Ústav zoológie, Slovenská akadémia vied
Študijný program: Ekológia a evolučná biológia
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Využívanie DNA metód v determinácii druhov a biomonitoringu je na vzostupe, stále však chýbajú presnejšie dáta o ich spoľahlivosti, možnostiach či limitoch. V súčasnosti rastie potreba rýchlych a efektívnych nástrojov na monitoring biodiverzity, pričom DNA metódy (DNA barkóding, metabarkóding) môžu byť vhodným riešením efektívneho monitoringu. Funkčnosť metodiky už bola mnohokrát potvrdená, stále však potrebujeme dáta, ktoré by testovali ich aplikáciu a prispeli by tak k rozvoju týchto metód. Opeľovače sú pre nás životne dôležitou skupinou živočíchov, ktorá je však pod silným tlakom antropogénnyc zásahov do prostredia. Záujem o opeľovače v poslednej dobe stúpa, stále však vieme relatívne málo o ich druhovom zložení, lokálnych chrakteristikách spoločenstiev či vplyvoch faktorov prostredia. Presnejšie informácie o kontakte opeľovačov s rastlinami sú kľúčové, môžu podporiť efektívne opatrenia pre ochranu a zachovanie funkcie opeľovačov, na ktorej sme do značnej miery závislí.

Ciele dizertačnej práce:
1. paralelný odber fotodokumentácie návštevy kvetov hmyzom a environmentálnych vzoriek na analýzu eDNA v teréne
2. získanie DNA z environmentálnych vzoriek (kvetov, listov), molekulárna determinácia (DNA barkóding)
3. vyhodnotenie úspešnosti potvrdenia návštevy rastliny hmyzom pomocou DNA odtlačkov, vyhodnotenie úspešnosti determinácie zdokumentovaných druhov pomocou DNA barkódov
4. porovnanie výtupov DNA analýz z jednotlivých kvetov s environmentálnymi vzorkami odobranými vrámci projektu APVV z poľnohospodárskych plodín a stanovenie potenciálu envirnmentálnej DNA z rastlín pre biomonitoring opeľovačov
5. budovanie referenčnej databázy DNA barkódov fauny Slovenska

Navrhované metodické postupy:
Terénne práce: Odbery vzoriek v teréne. Sledovaná a zdokumentovaná bude návšteva hmyzu či iných bezstavovcov na konkrétnych rastlinách, následne sa odoberú konkrétne navštívené časti rastliny (kvety, listy) a zafixujú sa etanolom (v prípade možnosti sa odchytí aj zdokumentovaný hmyz), v teréne sa zaznamenajú základné charakteristiky (napr. typ lokality, klimatické podmienky, teplota atď). Laboratórne práce: izolácia DNA z environmentálnych vzoriek (časti rastlín), amplifikácia DNA, príprava DNA knižníc, sekvenovanie pomocou NGS sekvenátorov. Spracovanie dát: Cutadapt, mBrave, Taxontabletools, R a ďalšie softvéry/aplikácie budú využité na editáciu a prípravu zdrojových dát a následné štatistické vyhodnotenie (pozitívna/negatívna izolácia DNA, pozitívna determinácia pomocou DNA barkódingu, vplyv lokálnych faktorov na úspešnú extrakciu DNA a molekulárnu determináciu druhov opeľovačov, konfrontácia získaných dát s metabarkódingovými dátami získanými vrámci riešenia APVV projektu atď.)

Opeľovače polí a sadov – využitie molekulárnych dát (DNA metabarkóding) na hodnotenie spoločenstiev bezstavovcov rôznych hospodárskych plodín
Školiteľ: RNDr. Fedor Čiampor, PhD.
Pracovisko: Ústav zoológie, Slovenská akadémia vied
Študijný program: Ekológia a evolučná biológia
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Zdôvodnenie navrhovanej témy dizertačnej práce: Opeľovače, predovšetkým hmyz, sú dnes pod výrazným tlakom spôsobeným antropogénnou činnosťou a bolo viackrát potvrdené, že rapídne klesá ich početnosť aj druhová diverzita. Zároveň sú však opeľovače „životne“ dôležité pre ľudskú populáciu, poľnohospodárstvo, ekonomiku. Záujem o túto zložku bioty Zeme v poslednej dobe stúpa, stále však vieme relatívne málo o ich druhovom zložení, lokálnych chrakteristikách spoločenstiev či vplyvoch faktorov prostredia. Tieto informácie sú kľúčové k ich ochrane a tým pádom aj zachovaniu ich funkcie, na ktorej sme do značnej miery závislí
Kľúčové slová: DNA metabarkóding, opeľovače, biodiverzita, poľnohospodárstvo, biomonitoring

Navrhované metodické postupy:
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno

DNA metabarkóding fauny dendroteliem
Školiteľ: RNDr. Fedor Čiampor, PhD.
Pracovisko: Ústav zoológie, Slovenská akadémia vied
Študijný program: Ekológia a evolučná biológia
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Zdôvodnenie navrhovanej témy dizertačnej práce: Dendrotelmy sú špecifické vodné mikrohabitaty, ktoré môžu byť osídlené charakteristickými spoločenstvami, môžu byť zdrojom lokálnej diverzity, ale aj prostredím pre šírenie parazitov či medicínsky významných druhov. Napriek tomu o zložení spoločenstiev máme stále veľmi málo informácií. Moderné, citlivé prístupy výrazne posunú naše vedomosti o týchto habitatoch, umožnia definovať ich biodiverzitný potenciál, prípadne umožnia využiť informácie o faune dendroteliem ako nástroja v ekologickom manažmente lesov.

Ciele dizertačnej práce:
1. opis biodiverzity špecifických vodných mikrohabitatov (dendroteliem) na vybranom území s využitím moderných DNA metabarkódingových postupov
2. vyhodnotenie charakteristík spoločenstiev dendroteliem (napr. podobnosť/rozdiely s inými vodnými útvarmi, závislosť od tvaru, veľkosti, umiestnenia dendroteliem, závislosť od ich hydrologického režimu a pod.)
3. vyhodnotenie a) hodnoty dendroteliem z pohľadu ochrany/rozvoja biodiverzity, b) potenciálu získaných dát prispievať k správnemu manažmentu ochrany lesných biotopov
4. budovanie referenčnej databázy DNA barkódov fauny Slovenska

Navrhované metodické postupy:
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno

Hodnotenie stavu lokálnej biodiverzity s využitím molekulárnych dát (DNA metabarkóding) pre manažment ochrany prírody
Školiteľ: RNDr. Fedor Čiampor, PhD.
Pracovisko: Ústav zoológie, Slovenská akadémia vied
Študijný program: Ekológia a evolučná biológia
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Zdôvodnenie navrhovanej témy dizertačnej práce: Genetické (DNA) dáta sa stávajú stále silnejším nástrojom na spoznávanie skutočného stavu biodiverzity okolo nás a sú tak prirodzene silným nástrojom pri plánovaní a realizácii manažmentových opatrení, smerujúcich k obnove prostredia a podpore lokálnej biodiverzity. Mnohé spoločnosti (firmy) si dnes stále viac uvedomujú potrebu realizovať takéto opatrenia vo svojich prevádzkach či v ich okolí. DNA metabarkódingové analýzy biodiverzity sú v tomto smere veľmi perspektívnym nástrojom, ktorý vie rýchlo a efektívne poskytovať kvalitné dáta o súčasnom stave biodiverzity (na Slovensku však kriticky málo využívanom). Realizácia takýchto štúdií jednak prispieva k celkovému poznaniu stavu biodiverzity v krajine, zber, akumulácia a analýza dát umožní efektívne manažmentové opatrenia, ktoré skvalitnia ochranu životného prostredia.

Ciele dizertačnej práce:
1. zhodnotenie stavu biodiverzity vybraného antropogénne výrazne ovplyvneného územia a priľahlého prirodzeného (s minimálnym vplyvom) územia s využitím DNA metabarkódingu
2. porovnanie úrovne biodiverzity študovaných lokalít, zhodnotenie zloženia a stavu lokálnej biodiverzity (napr. taxonomické zloženie, prítomnosť významných druhov, odhad vplyvu faktorov prostredia významne ovplyvňujúcich stav biodiverzity)
3. návrh, prípadne realizácia, aplikovateľných manažmentových opatrení pre podporu rozvoja lokálnej biodiverzity (v prípade realizácie overiť ich fungovanie)
4. budovanie referenčnej databázy DNA barkódov fauny Slovenska

Navrhované metodické postupy:
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno, avšak vhodnejší by mohol byť domáci študent.

Študijný program: Botanika

Diversity and interactions of bionts in lichen thalli of the genus Solenopsora (Leprocaulaceae)
Školiteľ: Mgr. Anna Bérešová, PhD.
Školiteľ špecialista: Mgr. Zuzana Fačkovcová, PhD.
Pracovisko: Ústav botaniky, Slovenská akadémia vied
Študijný program: Ekológia a evolučná biológia
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Anotácia: Traditional view of lichen thallus as a consortium of fungus and photosynthesizing alga, or cyanobacteria has changed substantially over the recent years. We know, that the holobiont system of lichen symbiosis is complex. Besides stabile, majoritarian lichen partners – mycobiont and photobiont, it includes other associated components. In particular additional fungi associated to the lichen thalli have been found to be diverse and represented by both symptomatic and asymptomatic taxa, which all constitute the lichen mycobiome. European Mediterranean and other regions with Mediterranean climate belong to one of the most important biodiversity centres of the world. Distribution of Solenopsora A. Massal. (Leprocaulaceae) species has been intensively studied within their species ranges since 2010 and we gained a clear overview enabling us to evaluate their biogeography and link it to the Mediterranean climate type. We identified mycobionts of the European taxa, which interestingly indicate polyphyly and infrageneric taxonomy. This topic remains unresolved. Another point associated with photosynthesizing partners includes open questions – disclosed photobiont lineageas are so far undescribed and the issue, whether the pattern correlates eventually with ecological guilds is still open. At last but not least, it is necessary to zoom on overall diversity of bionts of selected species from both macro- and microecological aspect. Thus the aim of the thesis is to address the following points:
resolving taxonomical issues related to polyphyletic nature of Solenopsora mycobionts

revealing whether photobiont lineages of selected Solenopsora species fit to ecological guilds

zoom on overall diversity of Solenopsora bionts across micro- and macro-ecological gradients

Proposed methods:

Most of the material was already collected for previous studies, additional field work is expected if necessary

Genetic data: Sanger sequencing – DNA isolation (for majority of samples DNA already isolated), amplification of selected regions, sequence analyses; Metagenomic profiling/metabarcoding – Isolation of environmental DNA from lichen thallus (holobiont) with high quality and necessary concentration of the product for metagenomic profiling (for part of the samples already done): regions ITS1 and ITS2; preparation of libraries, Ilumina MiSeq sequencing at commercial provider of the service; processing of amplicons through relevant pipeline implemented in SEED2

Navrhované metodické postupy:
- Analýza taxonomických otázok týkajúcich sa polyfyletického pôvodu mykobiontov rodu Solenopsora.
- Určenie, či línie fotobiontov vybraných druhov Solenopsora korelujú s ekologickými cechmi.
- Detailná analýza diverzity biontov rodu Solenopsora naprieč mikro- a makro-ekologickými gradientmi.
- Terénne práce: väčšina materiálu bola už zozbieraná v rámci predošlých štúdií, avšak ďalší zber môže byť realizovaný podľa potreby.
- Laboratórne analýzy: izolácia DNA, Sangerovo sekvenovanie, metagenomické profilovanie (metabarkóding), sekvenovanie na Illumina MiSeq.
- Bioinformatické spracovanie sekvenčných dát pomocou SEED2 a ďalších relevantných nástrojov.
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno.

Tradičné hospodárenie ako kľúč k ekologickej obnove
Školiteľ: Mgr. Monika Janišová, PhD.
Pracovisko: BÚ CBRB SAV
Študijný program: Botanika
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK
Anotácia: Obhospodarovanie trávnych porastov s nízkymi vstupmi a nízkou intenzitou je typické pre historické (tradičné) poľnohospodárske systémy. Tieto systémy, kedysi bežné po celej Európe, dnes takmer zanikli, no v niekoľkých odľahlých oblastiach východnej Európy sa dodnes zachovali. Ich uchovanie ponúka jedinečnú príležitosť na hĺbkový výskum ekologických dopadov a procesov, ktoré formujú tradičnú krajinu

Táto dizertačná práca sa sústredí na vplyv a dôsledky vybraných manažmentových praktík trávnych porastov. Objektom výskumu bude napríklad oneskorené kosenie, rôzne režimy pasenia a hnojenia pôdy a aplikácia sennej mrvy, pričom hlavným cieľom bude zhodnotiť ich vplyv na miestnu druhovú diverzitu rastlín a ich potenciál pre ekologickú obnovu. Dôraz sa bude klásť aj na tzv. poľnohospodárske dedičstvo (agricultural legacy), teda vplyv historického hospodárenia (pasenia, košarovania, orania, a absencie hospodárenia) na súčasnú biodiverzitu.

Výskum bude založený na interdisciplinárnej metodológii, ktorá prepája botanické, antropologické a historické prístupy s modernými technikami diaľkového prieskumu Zeme. Cieľom bude komplexné pochopenie tradičných poľnohospodárskych systémov a ich významu pre biodiverzitu a obnovu krajiny.
Kľúčové slová: tradičné hospodárenie, regenertívne poľnohospodárstvo, manažment trávnych porastov, interdisciplinárny výskum
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno.

Manažment a obnova druhovo bohatých trávnych porastov v karpatskej oblasti
Školiteľ: Mgr. Monika Janišová, PhD.
Konzultant: Mgr. Dobromil Galvánek, PhD.
Pracovisko: Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV, Botanický ústav
Študijný program: Botanika
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Anotácia: V celom karpatskom regióne dochádza k výraznej transformácii využívania trávnych porastov s významným dopadom na ich biodiverzitu. Druhovo-bohaté trávne porasty pôvodne viazené na tradičné obhospodarovanie sú významne ohrozené a znižuje sa ich výmera a stav. Zároveň sa objavujú alternatívne postupy využívania biotopov trávnych porastov postavené na nových moderných metódach poľnohospodárskeho využívania. Ich dopad na biodiverzitu trávnych porastov však nie je dostatočne známy. Cieľom práce je popis a analýza zmien existujúcich druhovo bohatých porastov a testovanie alternatívnych postupov ich zachovania a obnovy.
Kľúčové slová: druhovo bohaté trávne porasty, Karpaty, biodiverzita, využívanie, obnova

Navrhované metodické postupy:
Predpokladané publikačné výstupy: Restoration Ecology, Biological Conservation, Applied Vegetation Science
Anglický názov témy: Management and restoration of species-rich Carpathian grasslands
Keywords: species-rich grasslands, Carpathians, biodiversity, land use, restoration
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno

Skrytá diverzita, ekológia a fylogenéza menej známych vreckatých húb radu Helotiales v strednej Európe
Školiteľ: Mgr. Viktor Kučera, PhD.
Konzultant: doc. RNDr. Michal Tomšovský, Ph.D. (Masarykova univerzita, Brno)
Pracovisko: Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV, v.v.i., organizačná zložka Botanický ústav
Študijný program: Botanika
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Anotácia:
Huby radu Helotiales patria medzi najrozmanitejšie a druhovo najbohatšie z celej triedy Leotiomycetes. Do radu Helotiales sa aktuálne radí približne 4 000 druhov. Tieto huby sú celosvetovo rozšírené, vyskytujú sa v tropických až arkticko-alpských oblastiach s vlhkým až suchým podnebím. Životný štýl je prevažne saprotrofný, ale často sa vyskytujú aj endofytické, parazitické, alebo mykorízne druhy. Plodnice sú väčšinou miskovité, typu apotécium (inoperkulátne diskomycéty). Tvorba drobných plodníc alebo rast v biotopoch ktoré mykológovia často nenavštevujú, sú pravdepodobne dôvodom prečo nie sú dostatočne zastúpené v oficiálnych herbárových zbierkach. Nedostatok genetických údajov pri mnohých taxónoch, viacero rodov s neistým systematickým zaradením a prítomnosť nepomenovaných ale dobre podporených fylogenetických línií naznačujú, že v blízkej budúcnosti dôjde na základe nových poznatkov k taxonomickým zmenám. Z tohto predpokladu vyplývajú základné otázky ktoré sa budú riešiť v práci: a) existujú vo vybranej skupine doposiaľ neznáme, neopísané taxóny? b) dajú sa metódami kultivácie a „vital taxonomy“ odhaliť kryptické druhy? c) vieme definovať nové evolučné línie? d) pozorujeme koreláciu medzi morfologickými znakmi a fylogenetickými vzťahmi? e) vieme určiť vzťah medzi vegetačnými zónami a životnou stratégiou vybraných druhov?

Metódy klasickej taxonómie neumožňujú pozorovať všetky podstatné morfologické znaky, ako sú vakuolárne telieska, cytoplazmatické telieska rozpustné v KOH, distribúcia tukových teliesok, alebo pigmentácia. Pozorovanie v živom stave pomáha pri rozpoznávaní druhov a môže odhaliť potenciálne druhové komplexy. Aby sa údaje dali porovnávať v širšom kontexte, treba študovať aj materiál v suchom stave. Sterilná kultivácia zabezpečí dostatočné množstvo tkaniva a obmedzí kontamináciu pri izolovaní DNA, pretože plodnice sú často menšie ako 0,5 mm a zvyknú rásť v spoločnosti iných druhov húb. Pre fylogenetické analýzy sú oblasti ITS a LSU jadrovej DNA zvyčajne dostatočné na rozpoznanie druhov. Ďalšie gény kódujúce proteíny (RPB2 a TEF1) obyčajne podporujú vzťahy vo vyšších taxonomických jednotkách.

Cieľom dizertačnej práce bude objasnenie fylogenetických vzťahov vybraných skupín v rámci radu Helotiales, delimitácia a opis nových druhov alebo fylogenetických línií a objasnenie potencionálnych vzťahov medzi distribúciou a životnou stratégiou. Študované budú vybrané saprotrofné, lignikolné a xerotolerantné taxóny vo všetkých vegetačných zónach strednej Európy.
Navrhované metodické postupy:
Základné metodické postupy budú založené na zbere a morfologickom (makro/mikro) štúdiu čerstvého a/alebo suchého materiálu postupom “vital taxonomy”, kultivácii, morfometrických analýzach, sekvenovaní a fylogenetických analýzach získaných dát.
- zber materiálu vo všetkých vegetačných zónach strednej Európy so zreteľom na vybrané saprotrofné, lignikolné a xerotolerantné taxóny
- položky budú študované mikroskopicky a makroskopicky v živom a suchom stave podľa postupov „vitálnej taxonómie“; údaje budú spracované viacrozmernými morfometrickými analýzami
- kultivácie budú realizované na konvenčných rastových médiách (PDA, MEA, WA), v prípade potreby ošetrených antibiotikami; kultúry sa budú získavať z multispórových izolátov z vypadaných askospór alebo zo suspenzií konídií; pre nové taxóny budú kultúry uložené v oficiálnych úložiskách
- sekvenovanie viacerých génových lokusov (ITS, LSU a gény kódujúce proteín RPB2, TEF1); Sangerova metóda
- genetické údaje budú spracované v softvéri na analýzu fylogenetických dát (Geneious, MAFFT, IQtree2)
- ak to bude potrebné a možné, vykoná sa morfologická revízia a sekvenovanie typového materiálu
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno

Študijný program: Zoológia

Systematika a fylogenéza vybraných rodov Elmidae (Insecta: Coleoptera) Južnej Ameriky s využitím multilokusových DNA dát
Školiteľ: RNDr. Fedor Čiampor, PhD.
Pracovisko: Ústav zoológie, Slovenská akadémia vied
Študijný program: Zoológia
Téma pre: PriF UK

Anotácia: Kvalitné, spoľahlivé a presné informácie o taxonómii, systematike a fylogenéze organizmov sú základnou podmienkou pre ich efektívnu ochranu. Biodiverzita je pod silným antropogénnym tlakom a v súčasnosti zaznamenávame výrazný úbytok druhov, čo sa logicky najviac prejavuje v tropických oblastiach, ktoré sú považované na biodiverzitné centrá (hotspots). Negatívne zmeny sa najvýraznejšie prejavujú práve v sladkovodných ekosystémoch, ktoré sú domovom aj pre chrobáky čeľade Elmidae. Spracovanie a analýza bohatého materiálu z viacerých oblastí Južnej Ameriky, s využitím moderných molekulárnych prístupov, prinesie mnoho významných výsledkov (napr. opis nových druhov, objasnenie fylogenetických vzťahov) a prispeje tak k ochrane svetovej biodiverzity.

Ciele
1. DNA barkóding jedincov vodných chrobákov čeľade Elmidae z viacerých krajín Južnej Ameriky s využitím MinION sekvenovania, stanovenie druhovej diverzity
2. formálna deskribcia identifikovaných druhov prípadne vyšších taxónov (rodov)
3. analýza fylogenetických vzťahov v rámci rodov ako aj zapojenie do celkového systému čeľade s využitím vicerých genetických markerov
Kľúčové slová: Coleoptera, Elmidae, NGS sekvenovanie, Oxford Nanopore, biodiverzita, taxonómia, fylogenéza, Južná Amerika
Navrhované metodické postupy:
- DNA barkóding jedincov vodných chrobákov čeľade Elmidae z viacerých krajín Južnej Ameriky s využitím MinION sekvenovania, stanovenie druhovej diverzity.
- Formálna deskripcia identifikovaných druhov, prípadne vyšších taxónov (rodov).
- Analýza fylogenetických vzťahov v rámci rodov ako aj zapojenie do celkového systému čeľade s využitím viacerých genetických markerov.
Literatúra/References:
- Hebert, P.D.N., Cywinska, A., Ball, S.L., deWaard, J.R. 2003. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Biological Society 270: 313–321.
- Hinton, H.E., 1972a. New species of Neoelmis from South America (Coleoptera, Elmidae). Papéis Avulsos de Zoologia 26 (9): 117–135, pls. I–II.
- Marx, V., 2023. Method of the year: long-read sequencing. Nat Methods 20, 6–11. https://doi.org/10.1038/s41592-022-01730-w
- Srivathsan, A., Baloğlu, B., Wang, W., Tan, W.X., Bertrand, D., Ng, A.H.Q., Boey, E.J.H., Koh, J.J.Y., Nagarajan, N., Meier, R., 2018. A MinIONTM-based pipeline for fast and cost-effective DNA barcoding. Molecular Ecology Resources 18, 1035–1049. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12890
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno

Študijný program: Biotechnológie

Molekulárne klonovanie a charakterizácia proteázy z mäsožravej rosičky
Školiteľka: Mgr. Monika Danchenko, PhD.
Školiteľka špecialistka: Ing. Jana Libantová, CSc.
Pracovisko: Ústav genetiky a biotechnológií rastlín, CBRB SAV, Nitra
Študijný program: Biotechnológie
Téma neprístupná pre: externé štúdium (len interné štúdium)
Téma pre: PriF UK

Anotácia: U mäsožravých rastlín sa vyvinuli listy so špecializovanou funkciou trávenia zachytenej hmyzej koristi a absorbovania požadovaných živín, ktorá umožňuje ich rast v pôde chudobnej na živiny. Rosičky (druhy rodu Drosera), ktoré patria do tejto skupiny, vylučujú bohatú zmes tráviacich enzýmov stopkovými žľazami listovej pokožky – tentakulami. Genómy jednotlivých druhov, vrátane génov zapojených do trávenia, boli doteraz málo preskúmané. Z dôvodu, že dodnes sa izolovalo a dôkladne popísalo len niekoľko rastlinnýc enzýmov na rozklad bielkovín s potenciálnym biotechnologickým využitím, hlavnou úlohou dizertačnej práce bude transkripčná, biochemická a funkčná charakterizácia rekombinantnej proteázy, zúčastňujúcej sa na trávení koristi. Cieľmi práce budú: (i) izolácia vybraného génu kódujúceho hydrolázu Drosera sp. a identifikácia transkripčného profilu v jednotlivých orgánoch rastliny, (ii) produkcia rekombinantného enzýmu v eukaryotickom expresnom systéme, (iii) charakterizácia biochemických a funkčných vlastnosti purifikovanej proteázy pomocou najmodernejších analytických metód. Získané výsledky dizertačnej práce budú rozvíjať špecifickú vedeckú oblasť fyziológie trávenia v mäsožravých rastlinách. Táto práca ponúka okrem nadobudnutia rozsiahlych experimentálnych zručností a odbornej prípravy aj možnosť sa zúčastniť medzinárodných konferencií a stáže.
Kľúčové slová: heterologická expresia proteínov, hydrolytické enzýmy, mäsožravé rastliny, proteázov aktivita, transkripčný profil

Navrhované metodické postupy:
- Získanie kompletnej génovej sekvencie z mäsožravej rosičky a určenie transkripčnej dynamiky vybranej hydrolázy (kultivácia rosičiek v aseptických podmienkach, extrakcia nukleových kyselín z rastlinného materiálu, metóda pochodovania po genóme, reverzná transkripcia a kvantitatívna PCR).
- Expresia rekombinantnej proteázy v eukaryotickom systéme a potvrdenie jej enzymatickej aktivity (molekulárne klonovanie do expresných vektorov, transformácia buniek, purifikácia rekombinantného enzýmu, zymografia).
- Charakterizácia biochemických vlastností rekombinantnej proteázy (kinetické profilovanie optimálnej teploty, pH, kofaktorov a citlivosti voči inhibítorom).
- Potvrdenie biologickej funkcie purifikovaného enzýmu v procesoch trávenia koristi (proteomická analýza pomocou kvapalinovej chromatografie spojenej s hmotnostnou spektrometriou)
Téma môže byť ponúknutá aj medzinárodným študentom: áno

Ďalšie užitočné informácie o doktorandskom štúdiu.

Ďalšie užitočné informácie o pracovných skupinách.

Naši doktorandi v školskom roku 2023/2024

Ďuricová Viktória: Kombinácia kosenia a pasenia ako nástroj podpory biodiverzity trávnych porastov, školiteľka: Monika Janišová

Gajdošová Zuzana: Evolučná história, genetická variabilita a reprodukčné aspekty západokarpatského endemického druhu Daphne arbuscula Čelak. (Thymeleaceae), školiteľ: Marek Slovák

Gelatičová Karolína: Akustická diverzita ako prediktor variability diverzity flóry a vegetácie a kvality ekosystémových služieb: porovnanie oblastí s intenzívnymi a regeneratívnymi manažmentovými prístupmi, školiteľka: Mária Šibíková

Heldesová Katarína: Štúdium dynamiky bunkových stien počas somatickej embryogenézy, školiteľ: Jozef Mravec

Ivascu Alina-Sorina: Biokultúrne dedičstvo karpatských trávnych porastov –interdisciplinárna štúdia, školiteľka: Monika Janišová

Kale Rohan Arjun: Leaf development in carnivorous sundews: Proteomics for the discovery of novel hydrolytic enzymes, školiteľ: Maksym Danchenko

Klačanová Simona: Analýza faktorov ovplyvňujúcich diverzitu flóry a vegetácie lyžiarskych zjazdoviek, školiteľka: Jana Májeková

Kumar Ajay: Vymedzenie funkcie arábkovkových génov SYNAPTOTAGMIN 4 a 5 vo vývine rastlín a v odpovediach na environmentálne stresy, školiteľ: Ján Jásik

Kusá Zuzana: Funkčná analýza rastlinných synaptotagmínov a ich interakčnej siete s ohľadom na odpovede rastlín voči environmentálnym stresom, školiteľ: Ján Jásik

Lisinovičová Monika: Vyhodnotenie účinku kremíka na zvýšenie odolnosti rastlín láskavca (Amaranthus spp.) voči abiotickému stresu, školiteľka: Andrea Hricová

Michalková Michaela: Vplyv časopriestorového vývoja lesných fragmentov na diverzitu lesných biotopov, školiteľka: Mária Šibíková

Mikitová Veronika: Chitinázy mäsožravých rastlín a ich využitie z hľadiska ochrany rastlín voči biotickému stresu, školiteľka: Jana Libantová

Mishra Shubhi: Impact of chronic ionizing radiation on the tolerance of water plants to pests and pathogens, školiteľ: Maksym Danchenko

Shapkin Vasilii: Testing alternative molecular markers for metabarcoding of fungi, školiteľ: Slavomír Adamčík

Zaib Shanza: Soil microbial community changes along an elevational gradient in Beech forests of central Slovakia, školiteľ: Miroslav Caboň

Vladimír Nemček: Impact of land use and air pollution on multitaxonomical diversity in forest ecosystems, školiteľ: Jozef Šibík

Doktogrant

Podporené projekty v r. 2023

M.Sc Rohan Arjun Kale: Discovery of novel hydrolytic enzymes in carnivorous plants.

Podporené projekty v r. 2022

Mgr. Veronika Mikitová: Charakterizácia biochemických a antifungálnych vlastností chitinázy z rosičky rozvetvenej (Drosera binata)

MSc. Vasilii Shapkin: Comparison of various DNA regions (molecular markers) in fungal metabarcoding of diverse groups of soil fungi (the Agaricomycotina) on Illumina sequencing platform

Mgr. Simona Klačanová: The impact of artificial snowmaking on topsoil properties in mountainous areas

Mgr. Zuzana Gajdošová: Diversity of endophyte fungal symbionts in the root system of endemic Daphne arbuscula (Thymelaeaceae) from extreme rocky habitats

Podporené projekty v r. 2021

Mgr. Zuzana Gajdošová: Is a rare case of whole-genome duplication in the predominantly diploid genus Daphne L. associated with ecological niche shifts?

M.Sc Shubhi Mishra: The effect of chronic ionizing radiation on protein carbonylation in Phragmites australis

Mgr. Adam Kantor: Vplyv štvrtohorných klimatických zmien a introgresie na diverzitu rastlín na Balkáne: poznatky na základe fylogeografického výskumu vysokohorského druhu Cardamine acris

Podporené projekty v r. 2020

MSc Vidya Chirappurathu Sukumaran Nair: Do antimony and silicon share same uptake pathway in plants?

Podporené projekty v r. 2019

Mgr. Miroslav Klobučník: Genetická štruktúra a diverzita predpokladaných hybridných rojov borovice lesnej (Pinus sylvestris L.) a borovice horskej – kosodreviny (P. mugo Turra) na severnom Slovensku

MSc Vidya Chirappurathu Sukumaran Nair: Role of arbuscular mycorrhizae in the alleviation of Sb toxicity in maize

Výročný seminár doktorandov CBRB SAV

rok 2023

1. miesto: Mgr. Michaela Michalková

2. miesto: Mgr. Veronika Mikitová

3. miesto: Mgr. Adam Kantor

Súťaž doktorandov a doktorandiek SAV

Do súťaže sa v roku 2023 zapojili: Mgr. Lucia Čahojová – Novel approaches in the delineation of habitats of the system of protected areas of the European Union – Natura 2000

Viac informácií

Iné ocenenia doktorandom

Kumar Ajay 2022

Grant from Youth Travel Fund of FEBS Oceňovateľ: Federation of European Biochemical Societies Opis: Cena udelená v súťaži na podporu účasti v kurze FEBS “Microspectroscopy: Functional Imaging of Biological Systems”

Mishra Shubhi 2022

Zuzana Fačkovcová 2015

„Carlo Gaggi award“

Oceņovateľ: Società Lichenologica Italiana

Cena udelená za prvé miesto v medzinárodnej súťaži doktorandských prác s lichenologickou tematikou.