 |
|
Vývojová úloha koaktivátoru MBF1 Koaktivátory zprostředkují vliv DNA-vazebných transkripčních faktorů na aktivitu RNA polymerasy. Ačkoli jsou koaktivátory pro řízení exprese genů důležité, jejich úlohy in vivo jsou zatím málo prozkoumané. Ukázali jsme, že evolučně konservovaný koaktivátor MBF1 kooperuje s bZIP transkripčním faktorem TDF (Tracheae defective) při diferenciaci tracheální a nervové soustavy. MBF1 funguje jako můstek mezi TDF a TATA-box vezebným proteinem (TBP). Transkripce reportérského genu závislého na TDF je snížená o 80% v embryích postrádajících gen mbf1. Recesivní alela tdf se stává haploinsuficientní v mbf1- mutantních embryích, což způsobuje narušení vývoje tracheální a centrální nervové soustavy. Tyto výsledky jsou první genetickou analýzou funkce MBF1 v mnohobuněčném organismu a ukazují kritickou úlohu MBF1 v organogenesi. (Liu et al., Development 2003)
|
| První trvale haploidní mnohobuněčný organismus. Naprostá většina vyšších organismů je diploidní, to znamená, že jejich buňky obsahují dvě sady chromosomů a tedy dvě sady molekul DNA. Pouze pohlavní buňky, gamety, jsou haploidní, a každá z nich při oplození přispívá novému organismu jednou sadou chromosomů. Toto zdvojení dědičné informace není samoúčelné, neboť poskytuje svému nositeli ochranu před projevem škodlivých změn (mutací), ať už zděděných od předků či nově vzniklých během života rodičů. Další velkou předností diploidie je kombinace rodičovských znaků zvyšující variabilitu v přírodních populacích. Z těchto důvodů bylo považováno za samozřejmé, že mezi mnohobuněčnými organismy (Metazoa) nebyl znám žádný případ trvalé či alespoň dlouhodobé existence samičích jedinců v haploidním stavu. Ve spolupráci se zahraničními kolegy (University of Amsterdam) jsme pomocí fluorescenční mikroskopie a molekulární genetiky prokázali, že obávaný škůdce řady ekonomicky významných kulturních plodin v tropech a subtropech amerického kontinentu, roztoč Brevipalpus phoenicisblue, je výjimkou z tohoto pravidla. Jeho populace jsou tvořeny výhradně haploidními, partenogeneticky (bez oplození) se množícími samicemi; samci jsou též haploidní, vyskytují se však jen sporadicky. Tato reprodukční anomálie je způsobena neznámou endosymbiotickou baktérií, jež dosud nezjištěným způsobem řídí vývoj pohlaví. U této skupiny roztočů je běžný haplo-diploidní způsob rozmnožování: z oplozených vajíček se vyvíjejí diploidní samice, z neoplozených haploidní samci. Haploidní roztoči druhu Brevipalpus phoenicis jsou tedy z genetického hlediska samci, ale přítomností baktérie dochází k jejich feminizaci.
more ... |
| Extracellular adenosine is an important drosophila growth regulator Objevili jsme skupinu 6 proteinů u D. melanogaster podobných enzymu adenosin deamináze a nazvaných ADGF-A,-A2, -B,-C,-D,-E. Zjistili jsme, že se tyto proteiny účastní regulace buněčného dělení a pro tuto funkci potřebují svou enzymatickou aktivitu. Kontrola růstu tkání pomocí sekrece jednotlivých ADGF zřejmě probíhá mechanismem regulace hladiny extracellulárního adenosinu. ADGF mají u člověka, kromě adenosin deaminázy (17% shoda), ještě velmi blízký homologický protein, nazvaný CECR1 (32-36% shoda s ADGF), jehož poškození je spojováno se vznikem dvou vážných dědičných poruch – syndromu CES (Cat eye syndrom) a syndromu DiGeorgova. Výzkum mechanismu působení ADGF u drozofily pomáhá vysvětlit mechanismus vzniku těchto těžkých genetických onemocnění u člověka.
|
| Hostitelská specializace herbivorního hmyzu v tropických lesích  Naše výzkumy na Papui-Nové Guineji, jež zahrnovaly sběr několika desítek tisíc jedinců herbivorního hmyzu z jejich živných rostlin a studium jejich potravních preferencí v laboratoři, ukazují, že jenom nevelký počet druhů tropického hmyzu jsou specialisté, omezení pouze na jediný druh živné rostliny. Většina herbivorních druhů je schopna využívat několik blízce příbuzných rostlin (obvykle řazených do stejného rodu). Tyto výsledky naznačují, že mimořádně vysoká druhová rozmanitost ve společenstvech tropického hmyzu není udržována tím, že by se konkurence mezi jednotlivými druhy vyloučila jejich specializací na různé zdroje potravy.
more ... |
| Genetická transformace bource morušového Výzkum hmyzu nemůže pokročit bez genetických manipulací, které by přinesly kauzální důkazy o funkci genů. Proto provádíme stabilní genetickou transformaci zárodečné linie bource transposonem piggyBac. Transgen je značen genem pro zelený fluorescenční protein (GFP) z medusy. GFP je vidět v očích bource, protože je regulovaný konservovaným proteinem Pax-6, nezbytným pro vývoj oka. Kromě tohoto markeru vkládáme do chromosomů bource geny, jejichž funkce nás zajímá, pod kontrolou tepelně indukovaného promotoru hsp70 z drosofily. Poprvé ukazujeme, že exprese transgenu může být indukovaná teplotním šokem in vivo u hmyzu mimo drosofilu. Připravujeme tak systém pro budoucí genetické studie.
Tuto práci publikovali Uhlirova M., Asahina M., Riddiford L.M. and Jindra M. (2002) Heat-inducible transgenic expression in the silkmoth Bombyx mori. Dev. Genes Evol. 212, 145-151.
|
| První zjištění odpudivého působení semiochemických látek mezi larvami dravého hmyzu Studium chování larev mšicožravých slunéček ukázalo, že je odpuzují stopy zanechané jinými larvy téhož druhu. Při výzkumu jsme použili monitorovací videosystém ETHOVision, který umožnil automaticky zaznamenávat a vyhodnocovat pohyb jednotlivých larev v prostoru s čistým a kontaminovaným substrátem. Larvy druhu Cycloneda limbifer Say (Coleoptera: Coccinellidae) spolehlivě rozlišovaly substráty se stopami prvních instarů téhož druhu od substrátů beze stop. Larvy čtvrtého instaru se na kontaminovaných substrátech zdržovaly kratší dobu a ulezly menší průměrné vzdálenosti než na čistých substrátech. Jejich chování ukazuje na přítomnost odpudivé feromonální látky ve stopách larev vlastního druhu. Repelentní účinek sekrece, kterou larvy zanechávají ve svých stopách, tak dodatečně koriguje předchozí, rovněž semiochemicky řízenou distribuci vajíček samicemi predátora. Opuštění méně vhodné kolonie mšic může, zvláště u starších larev, přispět zvláště ke snížení kanibalismu předkukel a kukel. Při stále se měnících poměrech hustot mšic a predátorů umožňuje aktivní rozptyl larev jejich vlastními látkami optimálnější rozmístění dravých stadií do zdrojů potravy podle jejich kvality. Protože výskyt larev konkurenčních druhů někdy představuje větší riziko než larvy vlastního druhu, bude žádoucí zaměřit pozornost na studium mezidruhového působení stop larev. Publikace: Růžička Z., Zemek R. (2007) Deterrent effects of larval tracks on conspecific larvae in Cycloneda limbifer. DOI 10.1007/s10526-007-9109-x BioControl.
|
| Pravděpodobný výskyt recentního permafrostu v Čechách Česká republika je díky své geologické a geomorfologické stavbě a poloze ve středu Evropy klíčovým územím ve výzkumu kamenitých sutí. Entomologický ústav se podílí na výzkumu mikroklimatu kamenitých sutí a jejich společenstev bezobratlých živočichů. Interdisciplinární mezinárodní výzkumný projekt SCREECOS (SCRe ECOSystems) byl zaměřen na zoologický, mikroklimatologický a geofyzikální průzkum lokalit Kamenec a Klíč v severních Čechách. Na dolních okrajích těchto sutí se vyskytují chladnomilné severské a horské druhy pavouků (Bathyphantes simillimus, Diplocentria bidentata, Lepthyphantes tripartitus) a roztočů (Rhagidia gelida). Jak několikaleté kontinuální měření teplot ve výškovém profilu suťového svahu, tak geofyzikální měření (refraction seismic tomography, 2-dimensional DC resistivity tomography) dokládají pravděpodobný výskyt trvale zmrzlého jádra na lokalitě Klíč (Gude et al. 2003).
Gude M., Dietrich S., Mäusbacher R., Hauck C., Molenda R., Růžička V. & Zacharda M. 2003: Probable occurrence of sporadic permafrost in non-alpine scree slopes in central Europe. In Phillips M., Springman S. M. & Arenson L. U. (eds.) Proceedings of the 8th International Conference on Permafrost. Lisse (NL), pp. 331-336.
|
| Umlčení genu pomocí virem zprostředkované RNAi RNA interference (RNAi) je cestou, jak umlčet geny a tak prokázat jejich funkci i u ne-modelových organismů, kde chybí možnost cílené mutagenese. Problémem je vnesení interferující dvouvláknové RNA, která by spustila degradaci cílové mRNA, do buněk organismu. Tento problém jsme vyřešili použitím rekombinantního viru Sindbis. Sindbis je RNA virus, který v hostitelské buňce replikuje svůj genom včetně námi vloženého genu v obou směrech, takže vznikající dvouvláknová RNA může spouštět degradaci endogenní mRNA pro tento gen a tak ho umlčet. Tento proces se nám poprvé podařilo prokázat in vivo u bource morušového. Umlčením genu pro transkripční faktor Broad-Complex (BR-C) jsme narušili kuklení bource morušového (obrázek) a dva typy procesů během metamorfosy: (i) diferenciaci křídel, očí a nohou dospělců z larválních primordií, a (ii) programovanou smrt larválních snovacích žlaz. Tyto defekty odpovídají účinkům mutací v genu BR-C u drosofily a tudíž ukazují, že úloha genu BR-C při metamorfose hmyzu je evolučně konservovaná. Vedle toho naše výsledky prokázaly, že virus Sindbis je užitečným nástrojem pro genetické „knock-outy“ u ne-modelových druhů. (Uhlirova et al. 2003; P.N.A.S. 100, 15607-15612).
|
| Allee efekt v populacích rostlin a živočichů V ekologii běžně pracujeme s pojmy konkurence a negativní hustotní závislost. Negativní hustotní závislost znamená, že se zvyšující se velikostí populace klesá darwinovská fitness (zdatnost) každého jejího člena. Konkurence o společné zdroje je jedním z mechanismů vedoucích k takovéto závislosti. Ukazuje se však, že zejména při malých populačních velikostech, kdy je konkurence slabá, to mnohdy platit nemusí. V takové situaci může docházet ke zcela opačnému jevu, kdy se zvyšující se velikostí populace zdatnost každého jejího člena roste. Tento jev se nazývá Allee efekt (podle amerického ekologa W. C. Alleeho) a může vést až ke vzniku kritické populační velikosti, která je nutná k přežití populace jako celku: klesne-li velikost populace pod tuto hodnotu, pak populace s velkou pravděpodobností vymírá. Existuje řada mechanismů, které vyvolávají Allee efekt, například potřeba nalézt partnera pro páření, úspěšně se vyhnout predaci či modifikovat nepříznivé (např. toxické) prostředí. Ačkoliv první práce s tématikou Allee efektu se objevily již ve 20. letech minulého století, až donedávna byl tento jev na okraji zájmu ekologů, ve stínu negativní hustotní závislosti. To se však v posledním desetiletí radikálně změnilo, zejména díky devastaci životního prostředí a následnému důrazu na ochranu ohrožených populací. Jsme tak svědky stále většího počtu studií zabývajících se Allee efektem a pokrývajících stále širší spektrum biologických disciplín jako jsou ekologie populací a společenstev, populační genetika, evoluční biologie, konzervační biologie a management populací, parazitologie či dokonce sociální vědy. Kniha Allee effects in ecology and conservation (Courchamp et al. 2008) předkládá detailní pohled na tento v dnešní době velmi důležitý jev, včetně jeho historické expozice, plejády mechanismů, které jej vyvolávají, a jeho důsledků pro ekologii populací a společenstev, evoluci či management populací, včetně kontroly škůdců, ochrany ohrožených druhů a využívání ekonomicky významných druhů. Podstatná část toho, co víme o těchto důsledcích, je založena na matematických modelech. To je také případ práce Berec et al. (2007), která nejen podává přehled populací, u kterých můžeme pozorovat několik mechanismů vyvolávajících Allee efekt současně, ale také, pomocí matematického modelu, ukazuje, že interakce těchto mechanismů mohou nabýt různých forem. Například, i když žádný ze dvou přítomných mechanismů nevede sám o sobě ke vzniku kritické populační hustoty, jejich interakce může ke vzniku takové hustoty vést. Pokud naopak oba mechanismy samy o sobě ke vzniku kritické populační hustoty vedou, vede k nim i jejich interakce, avšak výsledná kritická hustota může být výrazně vyšší než každá z jednotlivých kritických hustot. Je zřejmé, že díky takovým interakcím může mít nezahrnutí všech přítomných mechanismů vyvolávajících Allee efekt negativní důsledky pro účinnost managementu ohrožených či ekonomicky využívaných populací. Allee efekt také výrazně ovlivňuje dynamiku interakce dravec-kořist, kde obecně destabilizuje rovnovážnou koexistenci obou druhů (Boukal et al. 2007).
Berec, L., Angulo, E., Courchamp, F. 2007. Multiple Allee effects and population management. Trends in Ecology & Evolution 22:185-191
Boukal, D. S., Sabelis, M. W., Berec, L. 2007. How predator functional responses and Allee effects in prey affect the paradox of enrichment and population collapses. Theoretical Population Biology 72: 136-147
Courchamp, F., Berec, L., Gascoigne, J. 2008. Allee effects in ecology and conservation. Oxford University Press.
more ... |
| Ilustrovaný Katalog mšic Korejského poloostrova Vyšlá kniha je prvním dílem rozsáhlé publikace: Ilustrovaný katalog mšic Korejského poloostrova, která je výsledkem tříleté spolupráce české a korejské afidologie. Toto dílo shrnuje poznatky o fauně mšic, morfologii, biologii, ekologii (především vazby na hostitelské rostliny) a údaje o rozšíření jednotlivých druhů v této kromobyčejně zoogeograficky zajímavé oblasti. První díl obsahuje údaje o 241 druzích podčeledi Aphidinae. Z toho 206 druhů bylo zjištěno na území Korejské republiky a 116 na území KLDR. 31 druhů je zcela nových pro Korejský polostrov. Kniha obsahuje mikrofotografie taxonomicky důležitých znaků na mikroskopických preparátech všech popsaných druhů. Kromě toho více než 180 barevných snímků živých mšic. Jsou na nich zachyceny různé vývojové formy 89 druhů, jakož i hálky, listové deformace a jiná charakteristická poškození rostlin, která mšice způsobují.
Lee, S. H., Holman, J., and Havelka, J.
Illustrated Catalogue of Aphididae in the Korean Peninsula.
Part I, Subfamily Aphidinae (Hemiptera: Sternorrhyncha).
Insects of Korea, KRIBB & CIS, Series 9, 1-329.
|
| Adaptivní chování jedinců stabilizuje populační dynamiku Lotka-Volterrova modelu Lotka-Volterrův model populační dynamiky dravce a jeho kořisti je jedním z prvních pokusů o matematické vysvětlení mechanismů zabezpečujících druhovou koexistenci. Populační cykly, které tento model predikuje (Obrázek A), je možné nalézt v řadě učebnic ekologie. Dr. Vlastimil Křivan, matematický ekolog pracující v Biologickém centru v Českých Budějovicích dokázal, že adaptivní chování dravců a jeho kořisti vede ke stabilizaci Lotka-Volterrovy populační dynamiky (Obrázek B).
Klasický model dravce a jeho kořisti uvažuje, že síla interakcí mezi oběmi populacemi je stále stejná. Empirická pozorování však ukazují, že jedinci adaptivně reagují na zvyšující se predační riziko a tím ovlivňují svoji darwinovskou fitnes. Například, při zvyšujícím se riziku predace, kořist často snižuje svoji pohybovou aktivitu nebo využívá různé úkryty. Toto antipredační chování snižuje ovšem současně možnost získávání potravy což vede nutně ke kompromisu mezi antipredačním a potravním chováním (tzv. "foraging-predation risk trade-off"). Tento článek ukazuje, že takové kompromisní chování může mít značný význam na populační dynamiku. Zatímco isokliny (tj. křivky nulového populačního růstu) jsou v případě klasického Lotka-Volterrova modelu přímky(tečkované čáry v obr. A), "foraging-predation risk trade-off" vede k isoklinám, které mají horizontální
(v případě isokliny pro dravce) a vertikální (v případě isokliny pro kořist) segment (tečkované křivky v obr. B). Rosennzweig a MacArthur ve své práci týkající se grafické analýzy stability modelů dravce a jeho kořisti postulovali, že uvedený typ isoklin má stabilizující účinky na populační dynamiku, poněvadž omezuje amplitudu maximálních fluktuací v Lotka-Volterrově modelu. Současný článek ukazuje, že ve skutečnosti tyto fluktuace mohou být kompletně eliminovány. "Ačkoliv matematické modely jsou karikaturami skutečného světa, mohou indikovat hlavní mechanimsmy regulující biodiverzitu", říká V. Křivan.
Krivan, V. 2007. The Lotka-Volterra predator-prey model with foraging-predation risk trade-offs. American Naturalist 170: 771-782.
|
| Pohlavně specifická predace a dynamika interakce dravec-kořist Mnoho druhů zvířat se vyznačuje pohlavním dimorfismem a řada predátorů loví kořist na základě její velikosti, nápadnosti nebo chování, takže u řady druhů by měly v kořisti převažovat samci nebo samice. David Boukal, Luděk Berec a Vlastimil Křivan z oddělení teoretické ekologie se tomuto fenoménu věnují v článku, který 16. července uveřejnil časopis PloS ONE. Na propojení modelů populační dynamiky s přehledem dostupných dat ukazují, že u většiny kořisti můžeme očekávat stabilizující účinek predace zaměřené především na samce (to znamená, že populace pod jejím vlivem dosáhnou rovnovážného stavu), zatímco predace zaměřená především na samice má obvykle účinek opačný a může vést k zániku populace predátora a kořisti. Vedle role pohlavního výběru může tento nový argument představovat alternativní nebo doplňující vysvětlení toho, proč jsou samci většinou častější kořistí než samice.
Boukal, D. S., Berec, L., Krivan, V. 2008. Does sex-selective predation stabilize or destabilize predator-prey dynamics? PloS ONE 3(7): e2687
more ... |
| První identifikace ovipozičně deterentního feromonu u mšicožravých slunéček Pomocí biotestů byla provedena první chemická identifikace kladení odpuzujícího feromonu u dravého hmyzu. Ve stopách larev mšicožravého slunéčka Cheilomenes sexmaculata byl aktivní složkou odpuzující kladení (Z)-pentacos-12-en. Alkaloid coccinellin ani nasycené uhlovodíky přítomné ve stopách i extraktu larev, které byly také individuálně testovány, nebyly účinné. Podrobnosti postupu identifikace a syntézy (Z)-pentacos-12-enu byly publikovány: Klewer N., Růžička Z., Schulz S., 2007: J. Chem. Ecol., 33: 2167-2170.
|
|
|
|
english version 
