Seznam anotací:

1. Metamorfosa holometabolního hmyzu (Biologické centrum, Entomologickýústav)
2. Prostorová heterogenita obohacení vody v listu Eucalyptus pauciflora o deuterium (Biologické centrum)
3. Evoluce prvoka Leishmania donovani, původce závažných onemocnění člověka (Biologické centrum)
4. Denní vertikální přesuny, rozmístění a ontogeneze hlubinné vrstvy plůdku okouna říčního (Perca fluviatilis L.) v údolních nádržích (Biologické centrum)
5. Úloha archeí v procesech tvorby a spotřeby skleníkových plynů v půdě (Biologické centrum)
6. Průtoková cytometrie rostlin a její využití v biosystematice, ekologii a populační biologii rostlin (Botanický ústav)
7. Invaze bolševníku velkolepého (Heracleum mantegazzianum) v Evropě (Botanický ústav)
8. Studium koloběhu sinic, řas a bakterií v údolí ledovce Werenskoilbreen na Špicberkách (Botanický ústav)
9. Diverzita a evoluce rodu Hieracium (čeleď Asteraceae) (Botanický ústav)
10. Koevoluce mezi hnízdním parazitem a jeho hostiteli (Ústav biologie obratlovců)
11. Nové onemocnění (brucelóza) hraboše polního (Microtus arvalis), vyvolané novým bakteriálním druhem Brucella microti (Ústav biologie obratlovců)
12. Hranostaji (Mustela erminea) poskytují důkaz o přirozené kolonizaci Irska (Ústav biologie obratlovců)
13. Závislost hodnoty Q10 na hloubce měření teploty půdy. (Ústav systematické biologie a ekologie)
14. Ekofyziologická kontrola ekosystémové výměny uhlíku ve smrkovém porostu. Porovnání účinků přímé a difuzní sluneční radiace (Ústav systematické biologie a ekologie)
15. Změny v krajině způsobené zemědělskou politikou; vliv na biodiverzitu a služby ekosystémů (Ústav systematické biologie a ekologie)
16. Struktura dimerického N-glycosylatu isolovaného z houbové beta-N-acetylhexosaminidásy získané na základě počítačového modelování vibrační spectroscopie a biochemických studií (Ústav systematické biologie a ekologie)

6.1 Metamorfosa holometabolního hmyzu

(Biologické centrum)

Metamorfóza holometabolního hmyzu, jako jsou např. brouci nebo motýli, je nápadnou změnou mezi juvenilními stadii (larvou, kuklou) a dospělcem. Tato proměna usnadňuje larvám účinně využít zdroje potravy a létajícím dospělcům pak šířit potomstvo. Znalost metamorfózy je nutná nejen pro pochopení vývoje organismů obecně, ale také pro účinnou regulaci hmyzích škůdců. Spuštění metamorfózy závisí na ekdysteroidech, které stimulují morfogenezi, a na protichůdně působícím juvenilním hormonu (JH). Že přítomnost JH brání metamorfóze, je známo, avšak mechanismus působení JH zůstal záhadou, neboť receptor JH ani jeho signální dráhu se dosud nepodařilo odhalit. Na modelu brouka Tribolium castaneum autoři ukázali, že gen Methoprene-tolerant (Met), původně objevený jako mutace způsobující resistenci k JH u mušky Drosophila, realizuje antimetamorfní účinek tohoto hormonu. Potlačení funkce Met totiž u brouka nejen navodí necitlivost vůči JH, ale na rozdíl od drosofily také předčasný vstup larev do procesu metamorfózy. Met může, jak se ukázalo, řídit průběh metamorfosy tak, že v odpověď na JH reguluje expresi genu Broad-Complex, který je pro přeměnu hmyzí larvy v kuklu a dospělce absolutně nezbytný. Autoři tak poprvé prokázali klíčovou roli genu Met při řízení hmyzí metamorfózy juvenilním hormonem a významně tím podpořili dosud zpochybňovanou funkci Met v recepci nebo signalizaci JH. Konopová, B., Jindra, M.: Juvenile hormone resistance gene Methoprene-tolerant controls entry into metamorphosis in the beetle Tribolium castaneum. - Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104: 10488-10493 (2007)
Konopová, B., Jindra, M.: Broad-Complex acts downstream of Met in juvenile hormone signaling to coordinate primitive holometabolan metamorphosis. – Development, 135: (in press) (2008)

Kontaktní osoba: doc. RNDr. Marek Jindra, CSc., 387775232, jindra@entu.cas.cz

6.2 Prostorová heterogenita obohacení vody v listu Eucalyptus pauciflora o

(Biologické centrum)

Voda v listech suchozemských rostlin je významným způsobem obohacena o těžké stabilní izotopy vodíku (deuterium) a kyslíku (^18O) oproti vodě, kterou rostlina přijímá z půdy. Toto obohacení je důležitým parametrem modelů, které si kladou za cíl zjišťovat toky uhlíku v globálním měřítku a ověřovat úlohu terestrické a oceánské flóry při pohlcování antropogenně uvolňovaného CO₂> při spalování fosilních paliv. O obohacení vody v listu o deuterium se ví, že obsah deuteria exponenciálně stoupá od báze listu, kde je blízký půdní vodě, ke špičce listu, kde je nejvyšší. Proto je bez znalosti mechanismu, který rozhoduje o této heterogenitě obtížné předpovědět střední hodnotu obohacení vody v celém listu. Naším cílem bylo analyzovat přirozený výskyt deuteria prostorově (bod po bodu) tj. tak, aby bylo možné zkonstruovat dvourozměrnou mapu ukazující obohacení listové vody o deuterium. Jako modelová rostlina nám k výzkumu sloužily dvouleté semenáčky blahovičníku (Eucalyptus pauciflora). Protože víme z řady dřívějších prací, že obohacení listové vody je závislé na atmosférických podmínkách, v kterých rostlina roste, pěstovali jsme rostliny při dvou kontrastních vlhkostech – v suchém nebo ve vlhkém vzduchu. Výsledky analýz shrnuje obrázek. Pokusy modelovat nárůst obohacení podél listu pomocí existujících modelů nedávaly uspokojivé výsledky. Navrhli jsme modifikaci modelu (zařazením variabilního parametru P, tzv. Pécletova čísla), která předpovědi průměrného obohacení listové vody zlepšovala.

Prostorová heterogenita obohacení vody v listu Eucalyptus pauciflora o deuterium: Relativní obsah deuteria (D) ve vodě v daném místě listu vzhledem k obsahu D ve standardu (střední oceánské vodě, V-SMOW. A - list Eucalyptus pauciflora pěstovaný v suché (40%) atmosféře, B – list pěstovaný ve vlhké (80% relativní vlhkosti) atmosféře

Šantrůček J., Květoň J., Šetlík J., Bulíčková L.: Spatial variation of deuterium enrichment in bulk water of Eucalyptus pauciflora leaves. - Plant Physiology 143: 1-10, (2007). IF(06): 6,125

Kontaktní osoba: Jiří Šantrůček, +420 387772353, jsan@umbr.cas.cz

6.3 Evoluce prvoka Leishmania donovani, původce závažných onemocnění člověka

(Biologické centrum)

Leishmanióza je vážné onemocnění člověka se stále se zvyšujícím výskytem. Ročně se jí v současnosti nakazí kolem 2 milionů lidí, dalších 350 milionů v 88 zemích je jí ohroženo. Onemocnění je způsobeno prvokem rodu Leishmania z řádu Kinetoplastida, který se na člověka přenese při sání samičky flebotoma (Diptera: Phlebotominae). Okolo 20 druhů rodu Leishmania je patogenních pro člověka. Nemoc se může projevit jako kožní vřed (kutánní leishmanióza), v horším případě pak jako viscerální neboli útrobní forma, která je letální, pokud se neléčí. Původci této choroby patří do komplexu Leishmania donovani a byli doposud klasifikováni jako 4 druhy: L. archibaldi, L. chagasi, L. donovani a L. infantum, a to na základě jejich vektorů, přenašečů a patologie. Pomocí fylogenetické a populačně genetické analýzy rozsáhlého souboru dat s cca 18000 znaky pro každý z 25 vybraných kmenů provedli autoři zásadní taxonomickou revizi komplexu L. donovani a formulovali zcela novou hypotézu vzniku tohoto komplexu, jeho evoluce a rozšíření. Zjistili jsme, že existuje velmi silná korelace mezi klastrováním kmenů a jejich geografickým původem, překvapivě však nebyl prokázán žádný vztah mezi klinickým projevem choroby, klasifikací konkrétního druhu leishmanie a jejich vzájemnými příbuzenskými vztahy. Navržená klasifikace pak rozeznává pouze dva druhy komplexu, L. donovani v Africe a Indii, a L. infantum v Evropě. Dle našeho evolučního scénáře pak předchůdce celého komplexu vznikl ve střední Americe asi před 46–36 miliony let, diverzifikoval se v Asii asi před 1,2–0,7 miliony let a do Evropy a Afriky doputoval někdy před 600–400 a 500–300 tisíci let. Dá se předpokládat, že vzhledem k postupujícím změnám klimatu dojde k rozšíření leishmaniózy i do oblastí Evropy, kde se dosud přenašeči této choroby kvůli nízkým teplotám nemohli usadit.

Lukeš, J., Mauricio, I.L., Schonian, G, Dujardin J.C., Soteriadou, K., Dedet, J.P., Kuhls, K., Tintaya, K.W.Q., Jirků, M., Chocholová, E., Haralambous, C., Pratlong, F., Oborník, M., Horák, A., Ayala, F.J., Miles, M.A.: Evolutionary and geographical history of the Leishmania donovani complex with a revision of current taxonomy. – Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 104: 9375–9380 (2007)
Zemanová, E., Jirků, M., Mauricio, I.L., Horák, A., Miles, M.A., Lukeš, J.: The Leishmania donovani complex: Genotypes of five metabolic enzymes (ICD, ME, MPI, G6PDH, and FH), new targets for multilocus sequence typing. – International Journal for Parasitology 37: 149–160 (2007)
Mauricio, I.L., Yeo, M., Baghaei, M., Doto, D., Pratlong, F., Zemanová, E., Dedet, J.P., Lukeš, J., Miles, M.A.: Towards multilocus sequence typing of the Leishmania donovani complex: Resolving genotypes and haplotypes for five polymorphic metabolic enzymes (ASAT, GPI, NH1, NH2, PGD). – International Journal for Parasitology 36: 757–769 (2006)
Zemanová, E., Jirků, M., Mauricio, I.L., Miles, M.A., Lukeš, J.: Genetic polymorphism within the Leishmania donovani complex: Correlation with geographic origin. – American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 70: 613– 617 (2004)

Kontaktní osoba: Miroslav Oborník, 38 777 5428, obornik@paru.cas.cz

6.4 Denní vertikální přesuny, rozmístění a ontogeneze hlubinné vrstvy plůdku okouna říčního (Perca fluviatilis L.) v údolních nádržích

(Biologické centrum)

Zjistili jsme, že v pelagiálu údolních nádrží vytváří plůdek okouna říčního (Perca fluviatilis L.) současně dvě rozdílné komunity – hladinovou a hlubinnou. Hladinový plůdek okouna tráví celých 24 hodin v horních vrstvách vodního sloupce (tj. nad skočnou vrstvou), zatímco hlubinný plůdek okouna vykonává denní vertikální přesuny s amplitudou přes 10 m, v noci přebývá v relativně teplé vodě epilimnia, ve dne se stěhuje do studené vody hypolimnia. V této době je hlubinný plůdek okouna přítomen coby silná odrazová vrstva, kterou lze sledovat echolotem. Hladinový plůdek okouna zůstává v pelagiálu do června nebo července, a pak se přesouvá do příbřežních oblastí. Naopak hlubinný plůdek okouna zůstává v pelagiálu až do podzimu. Navíc, oproti hlubinnému plůdku, hladinový plůdek okouna nemusí být vůbec přítomen v nádržích, kde byla díky větru a povodňové situaci narušena stratifikace. Fenomén hlubinného plůdku okouna byl po desetiletí přehlížen a byl omezen jen do role interferujícího šumu na obrazovkách komerčních rybářských echolotů. S použitím vědeckých echolotů a doprovodných síťových odlovů byl hlubinný plůdek okouna zjištěn na většině podélného profilu řady kaňonovitých nádrží (až 55 km dlouhých). Velikost, početnost a hejnové chování hlubinného plůdku okouna významně vzrůstá ve směru od hráze k přítoku, a sleduje tak trofický gradient v nádrži. Přítomnost hlubinného plůdku okouna v horních částech nádrží je ovlivněna lokálními povodněmi nebo studenou vodou vypouštěnou z hypolimnia nádrží postavených výše v kaskádě.

Čech, M., Kratochvíl, M., Kubečka, J., Draštík, V., Matěna, J.: Diel vertical migrations of bathypelagic perch fry. - Journal of Fish Biology 66: 685-702 (2005).
Čech, M., Kubečka, J.: Ontogenetic changes in the bathypelagic distribution of European perch fry Perca fluviatilis monitored by hydroacoustic methods. - Biologia, Bratislava 61, 2: 211-219 (2006).
Čech, M., Kubečka, J., Frouzová, J., Draštík, V., Kratochvíl, M., Matěna, J., Hejzlar, J.: Distribution of the bathypelagic perch fry layer along the longitudinal profile of two large canyon-shaped reservoirs. - Journal of Fish Biology 70: 141-154 (2007).
Čech, M., Kubečka, J., Frouzová, J., Draštík, V., Kratochvíl, M., Jarošík, J.: Impact of flood on the distribution of bathypelagic perch fry layer along the longitudinal profile of large canyon-shaped reservoir. - Journal of Fish Biology 70: 1109-1119 (2007).


Kontaktní osoba: RNDr. Martin Čech, PhD., 387775870, carcharhinusleucas@yahoo.com

6.5 Úloha archeí v procesech tvorby a spotřeby skleníkových plynů v půdě

(Biologické centrum)
V rámci dlouhodobého výzkumu tvorby a spotřeby tzv. skleníkových plynů v půdě autoři ověřili předpoklad, že v pastevní půdě vystavené silné zátěži paseným skotem dochází k obohacení půdního mikrobiálního společenstva metanogenními archei (jedná se o skupinu mikroorganismů, která hraje klíčovou roli v tvorbě metanu, významného skleníkového plynu) a zjistili, že půda obohacená těmito mikroorganismy je významným zdrojem emisí metanu. Fylogenetická analýza mcrA genu kódujícího klíčový enzym metyl koenzym M reduktázu potvrdila, že zdrojem těchto mikroorganismů je mikroflóra zažívacího traktu paseného skotu. Navazující současný výzkum je zaměřen na roli půdních archeí nejen v produkci, ale i spotřebě skleníkových plynů a intenzivně se zabývá také rolí archeí v přeměnách forem dusíku v půdě. Výsledky výzkumu, který je veden na podhorské pastvině sloužící jako zimoviště paseného skotu, upozorňují na význam tohoto typu ekosystému při výzkumu tvorby a spotřeby skleníkových plynů v půdě. Smyslem tohoto výzkumu je objasňování role půdních mikroorganismů v procesech tvorby a spotřeby skleníkových plynů ve vybraných zemědělsky využívaných ekosystémech, které by mělo přinést společenský prospěch ve formě doporučení, jak je co nejlépe využívat s ohledem na co nejnižší emise skleníkových plynů.

Radl, V., Gattinger, A., Chroňáková, A., Němcová, A., Čuhel, J., Šimek, M., Schloter, M., Elhottová, D. : Effects of cattle husbandry on abundance and activity of methanogenic archaea in upland soils. - Nature ISME J., 1: 443-452 (2007).

Kontaktní osoba: Dana Elhottová, 387775764, danael@upb.cas.cz

6.6 Průtoková cytometrie rostlin a její využití v biosystematice, ekologii a populační biologii rostlin

(Botanický ústav)
Milníkem v rozvoji oboru je metodická a shrnující příručka k využití průtokové cytometrie na rostlinném materiálu (Doležel et al., Flow Cytometry with Plant Cells 2007), jež vznikla za významné účasti Botanického ústavu AV ČR, v. v. i. Pomocí této metody byly objasněny četné rysy populační proměnlivosti rostlin, jejichž zkoumání bylo jinými metodami nedostupné. Průtoková cytometrie je moderní technika, která umožňuje velice rychlou detekci různých optických parametrů izolovaných částic. Navzdory rozsáhlým možnostem a rutinnímu využívání v biomedicínském výzkumu se aplikace v biologii rostlin začínají objevovat až v posledních desetiletích. Mezi perspektivní směry cytometrického výzkumu patří především studium příčin a důsledků polyploidizace, variability ve velikosti jaderného genomu a způsobech reprodukce (Kron et al. 2007). Podrobné analýzy ploidní variability ukázaly, že cytotypová diverzifikace v přírodních populacích je často výrazně větší, než se předpokládalo (Suda et al., Amer. J. Bot. 2007). Zejména v kombinaci s molekulárními metodami dovoluje cytometrie stanovit centra diverzity a kolonizační historii druhů/cytotypů (Eidesen et al. 2007). Klíčovým předpokladem takových studiích je analýza rozsáhlých populačních vzorků, která by jinými technikami byla jen obtížně proveditelná. Důležitou charakteristikou organismů je množství jejich jaderné DNA. Tento parametr může sloužit k odhalení kryptických druhů (Schönswetter et al. 2007), determinaci taxonů ve skupinách s komplikovanou evoluční historií (Leong-Škorničková et al. 2007) nebo ke stanovení vzájemných příbuzenských vztahů (Suda et al., Ann. Bot. 2007). Nezbytnou součástí všech cytometrických studií je samozřejmě použití optimální metodiky pro daný rostlinný materiál (Doležel et al., Nature Protocols 2007). Získaná data přispějí k lepšímu pochopení biodiverzity v přírodních populacích rostlinných druhů a k poznání procesů, které se na utváření diverzity podílely a stále podílejí.

Princip měření obsahu jaderné DNA pomocí průtokové cytometrie. Jádra studovaného vzorku a interního standardu jsou mechanicky vyizolována z pletiv a obarvena DNA-selektivním barvivem. Suspenze částic poté prochází laserovým paprskem. Výsledná fluorescence a rozptyl světla jsou kvantifikovány a výsledky jsou zobrazeny ve formě histogramů nebo 2D či 3D grafů

Doležel, J., Greilhuber, J., Suda, J.: Flow cytometry with plant cells: Analysis of genes, chromosomes and genomes. – Wiley-VCH, Weinheim, 455 pp. (2007);
Kron, P., Suda, J., Husband, B. C: Applications of flow cytometry to evolutionary and population biology. – Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 38: 847–876 (2007);
Eidesen, P. B., Alsos, I. G., Popp, M., Stensrud, Ø., Suda, J., Brochmann, C.: Nuclear vs. plastid data: complex Pleistocene history of a circumpolar key species. – Molecular Ecology 16: 3902–3925 (2007);
Schönswetter, P., Suda, J., Popp, M., Weiss-Schneeweiss, H., Brochmann, C.: Circumpolar phylogeography of Juncus biglumis (Juncaceae) inferred from AFLP fingerprints, cpDNA sequences, nuclear DNA content and chromosome numbers. – Molecular Phylogenetics and Evolution 42: 92–103 (2007);
Suda, J., Weiß-Schneeweiß, H., Tribsch, A., Schneeweiß, G., Trávníček, P., Schönswetter, P.: Complex distribution patterns of di-, tetra- and hexaploid cytotypes in the European high mountain plant Senecio carniolicus Willd. (Asteraceae). – American Journal of Botany 94: 1391–1401 (2007);
Leong-Škorničková, J., Šída, O., Jarolímová, V., Sabu, M., Fér, T., Trávníček, P., Suda, J.: Chromosome numbers and genome size variation in Indian species of Curcuma L. (Zingiberaceae). – Annals of Botany 100: 500–526 (2007);
Suda J., Krahulcová, A., Trávníček, P., Rosenbaumová, R., Peckert, T., Krahulec, F.: Genome size variation and species relationships in Hieracium subgen. Pilosella (Asteraceae) as inferred by flow cytometry. – Annals of Botany 100: 1323-1335 (2007)
Doležel, J., Greilhuber, J., Suda, J: Estimation of nuclear DNA content in plants using flow cytometry. – Nature Protocols 2: 2233–2244 (2007).

Kontaktní osoba : Jan Suda, 271 015 490, 221 951 640, suda@natur.cuni.cz

6.7 Invaze bolševníku velkolepého (Heracleum mantegazzianum) v Evropě

(Botanický ústav)
Bolševník velkolepý (Heracleum mantegazzianum), zavlečený z Kavkazu, je jedním z nejobtížnějších invazních druhů evropské flóry. V rámci projektu 5. rámcového programu GIANT ALIEN se autoři zabývali biologickými, ekologickými, genetickými a biogeografickými aspekty invaze toho druhu. Podíleli se na shrnutí současných poznatků o invazi tří druhů bolševníků v Evropě a jejich chování v původním areálu. V invadovaném areálu byla zjištěna velká genetická variabilita těchto druhů, která svědčí o tom, že docházelo k jejich opakovaným introdukcím do Evropy. Proběhlo zjištění a ověření použitelnosti markerů pro bolševník velkolepý. Jeho invazní schopnost je založena na kombinaci řady vlastností, zejména reprodukčních: velká produkce vysoce klíčivých semen, přetrvávající semenná banka, schopnost samoopylení, rychlý růst, dobré šíření a vysoká regenerační schopnost. Porovnání teoretických simulací populační dynamiky se skutečnými daty z leteckých snímků ukázalo, že zhruba 2,5 % semen se šíří na větší vzdálenost, což zajišťuje dynamické obsazování nových ploch. Bolševník velkolepý má značnou regenerační schopnost; při mechanické kontrole invazních populací hraje proto klíčovou roli načasování zásahu. Pokud je příliš brzký, rostliny regenerují, pokud je proveden pozdě, semena dozrají i po posečení. Výsledky jsou důležité pro management a kontrolu bolševníku.

Vlastnosti podmiňující invazní úspěch bolševníku velkolepého, projevující se v jednotlivých fázích životního cyklu monokarpické rostliny. I – půdní semenná banka; II – stádium vzcházení semenáčů; III – fáze vegetativního růstu; IV – produkce semen

Pyšek, P., Cock, M. J. W., Nentwig, W. & Ravn, H. P.: Ecology and management of Giant Hogweed (Heracleum mantegazzianum). – CAB International, Wallingford, 331 pp. (2007);
Jahodová, Š., Trybush, S., Pyšek, P., Wade, M., Karp, A.: Invasive species of Heracleum in Europe: an insight into genetic relationships and invasion history. – Diversity and Distributions 13: 99–114 (2007);
Pyšek, P., Krinke, L., Jarošík, V., Perglová, I., Pergl, J., Moravcová, L.: Timing and extent of tissue removal affect reproduction characteristics of an invasive species Heracleum mantegazzianum. – Biological Invasions 9: 335–351 (2007);
Nehrbass, N., Winkler, E., Müllerová, J., Pergl, J., Pyšek, P., Perglová, I.: A simulation model of plant invasion: long-distance dispersal determines the pattern of spread. – Biological Invasions 9: 383–395 (2007);
Henry, P., Provan, J., Goudet, J., Guisan, A., Jahodová, Š., Besnard, G.: A set of primers for plastid indels and nuclear microsatellites in the invasive plant Heracleum mantegazzianum (Apiaceae) and their transferability to Heracleum sphondylium. – Molecular Ecology Resources 8: 161–1633 (2008);
Jahodová, Š., Fröberg, L., Pyšek, P., Geltman, D., Trybush, S., Karp, A.: Taxonomy, identification, genetic relationships and distribution of large Heracleum species in Europe. – In: Pyšek P. et al. (eds), Ecology and management of giant hogweed (Heracleum mantegazzianum), CAB International, Wallingford, p. 1–19 (2007);
Pyšek, P., Müllerová, J., Jarošík, V.: Historical dynamics of Heracleum mantegazzianum invasion on regional and local scales. – Ibid., p. 42–54;
Perglová, I., Pergl, J., Pyšek, P.: Reproductive ecology of Heracleum mantegazzianum. – Ibid., p. 55–73;
Moravcová, L., Pyšek, P., Krinke, L., Pergl, J., Perglová, I., Thompson, K.: Seed germination, dispersal and seed bank in Heracleum mantegazzianum. – Ibid., p. 74–91;
Pyšek, P., Perglová, I., Krinke, L., Jarošík, V., Pergl, J., Moravcová, L.: Regeneration ability of Heracleum mantegazzianum and implication for control. – Ibid., p. 112–125;
Moravcová, L., Gudžinskas, Z., Pyšek, P., Pergl, J., Perglová, I.: Seed ecology of Heracleum mantegazzianum and H. sosnowskyi, two invasive species with different distributions in Europe. – Ibid., p. 157–169;
Pyšek, P., Cock, M. J. W., Nentwig, W., Ravn, H. P.: Master of all traits: Can we successfully fight giant hogweed? – Ibid., p. 297–312.

Kontaktní osoba: Petr Pyšek, 271015266, pysek@ibot.cas.cz

6.8 Studium koloběhu sinic, řas a bakterií v údolí ledovce Werenskoilbreen na Špicberkách

(Botanický ústav) V oblasti ledovce Werenskoildbreen byla studována sukcese fototrofních mikroorganismů a bakterií na nově odledněných půdách, v subglaciálních a proglaciálních sedimentech a v mokřadech v okolí ledovce. Hlavní pozornost byla věnována koloběhu buněk mezi jednotlivými biotopy a jejich schopnosti přežívat přenos na nově odledněná území, či do subglaciálních systémů a jak se podílejí na primární kolonizaci půd. Bylo zjištěno, že v subglaciálních půdách se nacházejí životaschopné buňky sinic a řas, které mohou sloužit jako inokulum v počátečních fázích sukcese nově odledněných půd. Významným zdrojem sinic a řas, které jsou nacházeny v subglaciálních systémech jsou kryokonity na povrchu ledovce a mokřady v blízkosti ledovce. Buňky jsou mezi jednotlivými biotopy přenášeny v letních měsících vodou a větrem na podzim.
Dále byla studována sezónní a diurnální dynamika fotosyntetické aktivity sněžné řasy Chlamydomonas nivalis. Cílem výzkumu bylo zjistit jak reaguje tato sněžná řasa na vysoké ozáření, kterému je vystavena na povrchu sněžných polí a jak je přizpůsobena k přežívání za nízkých teplot, které se pohybují okolo 0°C. Bylo zjištěno, že všechny 3 typy buněk, které se vytvářejí během životního cyklu u Chlamydomonas nivalis, jsou fotosyntyeticky aktivní, dokonce i spóry, sloužící k přežívání nepříznivých podmínek. Zároveň byly zaznamenány změny v fotosyntetické aktivitě jak sezonální, tak diurnální. Získaná data jsou významným příspěvkem k pochopení osidlování nově odledněných územích, kterých v současnosti přibývá vlivem globálního oteplování a tento problém se netýká pouze území v Arktidě a Antarktidě, ale i Evropských ledovců. Získané výsledky byly opublikovány ve 3 článcích v odborných časopisech a zároveň bylo předneseno 5 popularizačních přednášek pro veřejnost.

Pohled do subglaciálního systému Isfjellva osvětleného přirozeným světlem procházejícím přes tenkou vrstvu ledu. b. Kanály na povrchu ledovce Werenskoildbreen: vstup do subglaciálních systémů. c. detail subglaciálních půd s mikroskopickým sklíčkem jako měřítkem (subglaciální systém Kvisla) d. vnitřek subglacální jeskyně Tone s sezónními usazeninami vrstvev sněhu a jemných prachových částic (Foto. St. Řehák)

Stibal, M., Elster, J., Šabacká, M., Kaštovská, K.: Seasonal and dial changes in photosynthetic activity of the snow algae Chlamydomonas nivalis (Chlorophyceae) from Svalbard determined by PAM fluorometry. – FEMS Microbioloy Ecology 59: 265–273 (2007);
Šabacká, M., Elster, J.: Response of cyanobacteria and algae from Antarctic wetland habitats to freezing and desiccation stress.. – Polar Biology 30: 31–37 (2006);
Kaštovská, K., Stibal, M., Šabacká, M., Černá, B., Šantrůčková, H., Elster, J.: Microbial community structure and ecology of subglacial sediments in two polythermal Svalbard glaciers characterized by epifluorescence microscopy and PLFA. – Polar Biology 30: 277–287 (2007)

Kontaktní osoba: Josef Elster, 384721156, jelster@butbn.cas.cz, Klára Řeháková, klarakub@yahoo.com , 384721156

6.9 Diverzita a evoluce rodu Hieracium (čeleď Asteraceae)

(Botanický ústav)
Rod jestřábník (Hieracium) patří k těm druhově nejbohatším a nejvíce složitým v evropské květeně. Příčiny tohoto bohatství jsou ve spojitosti s kombinací různých způsobů rozmnožování (sexualita, apomixe, vegetativní šíření), hybridizace a polyploidie. V posledních letech probíhá intenzivní výzkum právě rodů se zastoupením různých rozmnožovacích způsobů a strategií. V roce 2007 byl publikován soubor prací, kde jsou využity nové techniky pro studium jestřábníků. Zásadní význam pro poznání evoluce jestřábníků podrodu Pilosella má dokončení rekonstrukce fylogenetických vztahů pomocí několika molekulárních znaků. Na základě sekvenování vybraných úseků chloroplastové DNA autoři rozlišili 2 skupiny haploidních genotypů (haplotypů), které neodpovídají doposud přijímaným klasifikacím; výsledky sekvenování úseků ITS jaderné DNA jsou naopak ve shodě s morfologií a zřejmě odrážejí skutečnou evoluci (Fehrer et al. 2007). V roce 2000 bylo publikováno review shrnující poznatky o příčinách variability jestřábníků podrodu Pilosella. Vývoj poznatků v posledních letech byl ale tak rychlý, že tým z Botanického ústavu byl požádán o příspěvek do souborné knihy o apomiktech. Zde jsou shrnuty veškeré poznatky o této skupině rostlin, takže není nutno hledat v originálních pramenech (Fehrer et al. 2007). V souvislosti s rozvojem metody průtokové cytometrie, která umožňuje stanovit velikost genomu (a tím pak určit i ploidii rostlin) byla zpracována rozsáhlá kolekce rostlin pěstovaných v BÚ. Byly sledovány jak druhy a hybridy z přírody, tak i uměle vzniklé hybridy získané v experimentech. Bylo ukázáno, že ve velikosti genomu jsou v podrodu Pilosella velké mezidruhové rozdíly, které se projevují i u hybridů. Tím může být velikost genomu používána jako doplňkový znak při určování (Suda et al. 2007). V rámci podrodu Hieracium bylo dokončeno taxonomické zpracování horské apomiktické skupiny Hieracium nigrescens v sudetských pohořích a v Západních Karpatech, při kterém autoři využili vedle morfologických a geografických dat i výsledky analýzy isoenzymů, která ukázala vztah mezi rozlišenými enzymovými fenotypy a morfologicky vymezenými typy (Chrtek et al. 2007, Chrtek & Mráz 2007).

Ukázka variability potomstva křížení jestřábníku červeného a chlupáčku (Hieracium rubrum a H. pilosella)

Fehrer J., Gemeinholzer B., Chrtek J. Jr & Bräutigam S.: Incongruent plastid and nuclear DNA phylogenies reveal ancient intergeneric hybridization in Pilosella hawkweeds (Hieracium, Cichorieae, Asteraceae). – Molecular Phylogenetics and Evolution 42: 347–361 (2007);
Fehrer J., Krahulcová A., Krahulec F., Chrtek J. Jr., Rosenbaumová R. & Bräutigam S.: Evolutionary aspects in Hieracium subgenus Pilosella. – In: Grossniklaus U., Hörandl E., Sharbel T., van Dijk P. (eds.) Apomixis: Evolution, Mechanisms and Perspectives. Regnum Vegetabile, Koeltz, Königstein. 147: 359–390 (2007);
Suda J., Krahulcová A., Trávníček P., Rosenbaumová R., Peckert T. & Krahulec F.: Genome size variation and species relationships in Hieracium subgen. Pilosella (Asteraceae) as inferred by flow cytometry. – Annals of Botany 100: 1323–1335 (2007);
Chrtek J. jr., Tonková M., Mráz P., Marhold K., Plačková I., Krahulcová A. & Kirschner J.: Morphological and allozyme diversity in the Hieracium nigrescens group (Compositae) in the Sudety Mountains and the Western Carpathians. – Botanical Journal of the Linnean Society 153: 287–300 (2007);
Chrtek J., jun. & Mráz P.: Taxonomic revision of Hieracium nigrescens agg. in the Western Carpathians. – Preslia 79: 45–62 (2007)

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): J. Chrtek, 271015254, chrtek@ibot.cas.cz; F. Krahulec, 271015283, krahulec@ibot.cas.cz

6.10 Koevoluce mezi hnízdním parazitem a jeho hostiteli

(Ústav biologie obratlovců)
Mezidruhový hnízdní parazitismus u ptáků představuje významnou selekční sílu ovlivňující životní historie mnoha druhů drobných pěvců (hostitelů) z rozmanitých pohledů. Během koevolučního zápasu mezi kukačkou obecnou a jejími hostiteli se objevilo mnoho adaptací a protiadaptací a tento scénář představuje vhodný model pro studium koevolučních procesů. Jednou z podstatných otázek adaptačních mechanismů u hostitelů je rozpoznání a odstranění parazitického vejce z jejich hnízd. Autoři testovali tuto schopnost u vybraných druhů hostitelů: pěnice černohlavé a drozda zpěvného. Pomocí experimentů odhalili, že kombinace UV a viditelné části barevného spektra spolu se specifickými znaky skořápky parazitického vejce hrají velkou roli v evoluci diskriminačních procesů, stejně jako i v evoluci mimikry parazitického vejce. Experimentálně dále prokázali vysokou konzistenci v opakovaných reakcích hostitelů vůči parazitickému vejci. Populace některých druhů hostitelů se zjevně vyhýbají parazitismu, zatímco pro některé populace je charakteristická vysoká parazitační zátěž. Proto byly zkoumány populace rákosníka obecného v rámci Evropy. Tato studie byla první, která analyzovala interakce mezi hostitelem a kukačkou v širokém geografickém měřítku u konkrétního hostitelského druhu. Výsledky indikují, že četnost hostitelů nad specifickým prahem je rozhodující pro výskyt parazitismu bez ohledu na jiné faktory uplatňující se v tomto systému. U hnízdního parazita autoři studovali dvě adaptace, jmenovitě vyhazovací chování mláděte a žadonění. Odhalili význam a působení různých faktorů ovlivňujících a spouštějících toto evolučně významné chování, pomocí něhož dochází k eliminaci kompetice mezi mládětem hnízdního parazita a „sourozenci“. Další taktikou, která vylučuje vliv kompetice mláďat o potravu, je chování spojené se žadoněním o potravu. Kromě projevů typických pro mláďata mnoha druhů popsali autoři speciální hlasový projev, který mláďata kukaček vydávala v nepřítomnosti pěstounů. Toto zjištění vnáší nové pohledy do konfliktu potomek-rodič a do evoluce signalizace u ptáků.

Hostitel (rákosník obecný) a mládě hnízdního parazita (kukačka obecná). Foto O. Mikulica

1) Honza, M., Polačiková, L., Procházka, P: Ultraviolet and green parts of the colour spectrum affect egg rejection in the song thrush (Turdus philomelos). – Biological Journal of the Linnean Society 92, 2: 269−276 (2007)
2) Honza, M., Požgayová, M., Procházka, P., Tkadlec, E.: Consistency in egg rejection behaviour: Response to repeated brood parasitism in the blackap (Sylvia atricapilla). – Ethology 113, 4: 344−351 (2007)
3) Honza, M., Vošlajerová, K., Moskat, C.: Eviction behaviour of the common cuckoo Cuculus canorus chicks. – Journal of Avian Biology 38, 3: 385-389 (2007)

Kontaktní osoba: Ing. Marcel Honza, Dr. 543422542, honza@brno.cas.cz

6.11 Nové onemocnění (brucelóza) hraboše polního (Microtus arvalis), vyvolané novým bakteriálním druhem Brucella microti

(Ústav biologie obratlovců)
V létech 1999-2003 se vyskytovalo na jižní Moravě neznámé onemocnění v populaci hraboše polního (Microtus arvalis ), vyznačující se otokem končetin příležitostně s mokvajícími vředy, záněty kloubů, mízních uzlin a varlat, perforacemi kůže po praskání vředů, a granulomy v břišní dutině. V klinických vzorcích byly pozorovány malé Gram-negativní kokobacily, které byly z ložisek izolovány, a určeny pomocí soupravy API 20NE a citlivosti na kolistin jako Ochrobactrum intermedium. Pokusná infekce laboratorních myší tímto mikrobem vedla k úhynu poloviny naočkovaných zvířat, z nichž bylo možno agens reizolovat. Avšak následná sekvenční analýza nukleotidů genů rrs (16S rRNA) a recA (rekombináza A) dvou vybraných izolátů (CCM 4915; CCM 4916) překvapivě prokázala, že se jedná o druh brucely se 100% shodou s ostatními brucelami. Kmeny reagovaly s brucelovým M-monospecifickým antisérem a byly lyzovány bakteriofágy Tb, F1 a F25. Příslušnost k rodu Brucella byla potvrzena pomocí DNA-DNA hybridizace. Izoláty byly podrobeny polyfázické taxonomické studii. Biochemické testy odhalily vysoký stupeň enzymatické aktivity a metabolické vlastnosti neobvyklé u jiných brucel. Kmeny reagovaly s brucelovým M-monospecifickým antisérem a byly lyzovány bakteriofágy Tb, F1 a F25. Různé molekulární techniky (AMOS PCR, sekvencování genů omp2a, omp2b a bp26, Southern blotting, srovnávací multilokusová analýza VNTR, multilokusová sekvenční typizace) odhalily, že tyto izoláty tvoří samostatný shluk v rámci rodu Brucella. Oba kmeny mohou být jasně odlišeny od všech známých druhů a biovarů tohoto rodu pomocí jak fenotypových tak i molekulárních vlastností, a představují proto nový druh, pro nějž autoři navrhli jméno Brucella microti, a jehož typovým kmenem je CCM 4915^T. Brucely patří k velmi obávaným patogenům člověka a domácích zvířat. Objev jejich nového druhu má proto celosvětový význam.

Zadní končetina hraboše polního s edémem.
Foto M. Škorič

Mokvající vřed na noze hraboše polního.
Foto M. Škorič

Hnis ze zadní končetiny hraboše polního, Gramovo barvení.
Foto Z Hubálek

Roztěr krve ze srdce hraboše, Gramovo barvení.
Foto Z Hubálek

Hubálek, Z., Scholz, H. C., Sedláček, I., Melzer, F., Sanogo, Y. O., Nesvadbová, J.: Brucellosis of the common vole (Microtus arvalis). - Vector-borne and Zoonotic Diseases 7, 679-688 (2007)
Scholz H. C., Hubálek Z., Sedláček I., Vergnaud G., Tomaso H., Al Dahouk S., Melzer F., Kämpfer P., Nöckler K., Neubauer H., Cloeckaert A., Marquart M., Zygmunt M. S., Whatmore A., Falsen E., Bahn P., Pfeffer M., Busse H. J.: Characterization of two Brucella strains isolated from the common vole (Microtus arvalis) and proposal of Brucella microti sp. nov. - International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, v tisku

Kontaktní osoba: Prof. RNDr. Zdeněk Hubálek, DrSc., 519 352 961, zhubalek@brno.cas.cz

6.12 Hranostaji (Mustela erminea) poskytují důkaz o přirozené kolonizaci Irska

(Ústav biologie obratlovců)
Současná irská biota má kontroverzní původ. Během vrcholu poslední doby ledové (last glacial maximum, LGM) bylo Irsko z velké části pokryté ledem a možná v pozdějším období už vůbec nemělo pevninské spojení s kontinentální Evropou nebo Británií. Jelikož je kolonizace Irska suchozemskými živočichy kromě introdukce člověkem potenciálně složitá, zvolili jsme hranostaje (Mustela erminea) jako možný modelový druh tolerantní k chladným podmínkám, který by mohl přirozeně kolonizovat Irsko během LGM. Hranostaji v současnosti žijí v Irsku i Británii a v Holarktické oblasti včetně Arktidy. Studovali jsme variabilitu mitochondriální DNA (1771 bp) v celé oblasti rozšíření tohoto druhu (186 jedinců a 142 lokalit) se zaměřením na Britské ostrovy a kontinentální Evropu. Irští hranostaji měli výrazně vyšší nukleotidovou a haplotypovou diverzitu než populace z Británie. Bayesovské datování určilo, že kolonizace Irska během LGM je možná a že Británie byla kolonizována později. Tato pozdější kolonizace představovala pravděpodobně nahrazení jedné linie jinou (replacement event), které rovněž vysvětluje proč patří irští a britští hranostaji k různým morfologicky definovaným poddruhům. Molekulární údaje ukazují, že Irsko bylo kolonizováno přirozeně a genetická variabilita tamní populace reflektuje akumulaci mutací během expanze populace na ostrově.

Martínková, N., Searle, J. B. 2006: Amplification success rate of DNA from museum skin collections: a case study of stoats from 18 museums - Molecular Ecology Notes, 6: 1014-1017.
Martínková, N. McDonald R. A., Searle, J. B. 2007: Stoats (Mustela erminea) provide evidence of natural overland colonization of Ireland - Proceedings of the Royal Society, London, Series B, 274: 1387-1393.

Kontaktní osoba: Mgr. Natália Martínková, PhD, 568 423 192, va@ivb.cz

6.13 Ekofyziologická kontrola ekosystémové výměny uhlíku ve smrkovém porostu. Porovnání účinků přímé a difuzní sluneční radiace

(Ústav systematické biologie a ekologie)
Proces akumulace biomasy a tedy ukládání uhlíku z atmosféry je dynamickou výměnou uhlíku mezi lesním porostem a atmosférou. Dynamika výměny je dána bilancí mezi procesy příjmu (fotosyntéza) a výdeje (respirace) uhlíku. Tato výměna je silně ovlivněna měnícími se podmínkami vnějšího prostředí. Zásadní význam má sluneční radiace (řídí proces fotosyntézy) a její typ. Za podmínek difusní radiace dochází ke zvýšenému příjmu uhlíku lesním porostem v porovnání s podmínkami přímé sluneční radiace. To je dána několika příčinami: 1/účinnější asimilace při difusní radiaci,která lépe penetruje do korunové prostoru a zvyšuje se ozářenost asimilačního aparátu 2/ za podmínek difusní radiace je lesní porost chladnější a tak se snižuje respirace.

Urban, O., Janous, D., Acosta, M., Czerny, R., Marková, I., Pavelka, M., Navrátil, M., Šprtová, M., Špunda, V., Zhang, R, Grace, J and Marek, M.V.: Ecophysiological controls over the net ecosystem exchange of mountain spruce stand. Comparison of the response in direct versus diffuse solar radiation- Global Change Biol. 13:157-168, 2007

Kontaktní osoba: Mgr. Otmar Urban, PhD., 543211560, otmar@usbe.cas.cz

6.14 Změny v krajině způsobené zemědělskou politikou; vliv na biodiverzitu a služby ekosystémů

(Ústav systematické biologie a ekologie)
Ukázali jsme, že disperze u myrmekofilních mšic probíhá podstatně později, ale že variabilita v maximálních abundancích není signifikantně menší než u mšic nemyrmekofilních. Změna hostitele měla podobný vlvi jako myrmekofilie.

Kindlmann P., Hullé M. & Stadler B. (2007): Timing of dispersal: effect of ants on aphids. Oecologia 152: 625-631.

Kontaktní osoba: Kindlmann, 604 753 397, pavel.knidlmann@centrum,.cz

6.15 Struktura dimerického N-glycosylatu isolovaného z houbové beta-N-acetylhexosaminidásy získané na základě počítačového modelování vibrační spectroscopie a biochemických studií

(Ústav systematické biologie a ekologie)
Dimerizace a N- glycolysace jsou strategie hobové beta-N-acetylhexosaminidasy při katalické stabilizaci podjednotek. Disulfidický můstek , který spojuje Cys(448) s Cys(483) stabilizuje stěžejní oblast flexibilním zámkem směrem k aktivnímu místu, což je exklusivní vlastností houbových enzymů, nevyskytujících se u řas a savců. Tento zámek hraje roli substrátového vazebného místa, zakotveného disulfickým můstkem, což ochraňuje vazebné místo substrátu oproti flexibilnímu pohybu zámku.

Ettrich R, Kopecky V, Hofbauerova K, et al.: Structure of the dimeric N-glycosylated form of fungal beta-N-acetylhexosaminidase revealed by computer modeling, vibrational spectroscopy, and biochemical studies. BMC Structural Biology 7 : Art. No. 32, 2007

Kontaktní osoba: R. Ettrich, ettrich@greentech