Témata studentských prací

Studenti si své práce obvykle vybírají v druhém (případně ve třetím) ročníku bakalářského studia. Bakalářská práce je koncipována jako literární rešerše, která je užitečným předstupněm k navazující práci diplomové (magisterské). Témata prací ale také lze mezi jednotlivými stupni studia měnit.

Diplomové práce mají podobu výzkumných projektů (na nichž je možné začít pracovat již během bakalářského studia). Při jejich řešení se studenti naučí různé metody terénního výzkumu, laboratorně-experimentální postupy i způsoby zpracování, hodnocení a prezentace získaných výsledků.

Podle svých preferencí si každý student může vybrat práci zaměřenou spíše terénně, či laboratorně. K dispozici je fungující zázemí zahrnující několik moderně vybavených laboratoří (průtoková cytometrie, molekulární metody, karyologie), herbářové sbírky, experimentální zahradu i skleník.

Aktuální nabídka témat:

Evoluce a hybridizace masožravých bublinatek (rod Utricularia)

Vedoucí: Zdeněk Kaplan (BÚ AV ČR Průhonice, kaplan@ibot.cas.cz)
Konzultant: Judith Fehrer (BÚ AV ČR Průhonice, fehrer@ibot.cas.cz)

Masožravé rostliny z rodu Utricularia jsou ve střední Evropě zastoupeny několika druhy. Až na jednu výjimku se jedná o velmi ohrožené rostliny vázané na specifické biotopy. Kromě fertilních rostlin se vzácně vyskytují i sterilní populace rostlin intermediárních znaků, které jsou patrně hybridogenního původu. Taxonomické hodnocení těchto rostlin je nejednotné. Není jasné, jestli se jedná o starý polymorfní druh nebo polytopně vznikající hybridní klony. Cílem bakalářské práce je zejména rešerše literatury. Cílem navazující diplomové práce je s využitím molekulárních metod odhalit evoluční původ morfologicky přechodných populací a vymezit rozlišitelné druhy. Výhodou je dobrá znalost o rozšíření bublinatek a dostupné vzorky z různých částí Evropy. Výsledky práce budou mít velký význam rovněž pro ochranu přírody.

Ploidní variabilita a diferenciace v okruhu Stellaria media

Vedoucí: Zdeněk Kaplan (BÚ AV ČR Průhonice, kaplan@ibot.cas.cz)

Na území ČR jsou rozlišovány 3 druhy ptačinců z okruhu Stellaria media: diploidní druhy S. neglecta (druh hlavně vlhčích listnatých lesů) a S. pallida (druh sušších trávníků) a tetraploidní (a možná i oktoploidní) S. media (běžný druh širokého spektra stanovišť). Morfologické hranice mezi jednotlivými druhy jsou však neostré. Rozšíření obou vzácnějších druhů je proto dosud nejasné. Kromě toho v poslední době přibývá lokalit rostlin morfologicky podobných těmto vzácnějším druhům, není však jisté, zda se nejedná jen o extrémní morfotypy široce rozšířeného druhu S. media. Cílem diplomové práce je provést cytometrický screening celé morfologické variability tohoto komplexu v ČR a zjistit vztah mezi jednotlivými cytotypy, jejich morfologickými znaky a spektrem obývaných stanovišť.

Metody a cíle práce:

Morfologická a ekologická diferenciace a rozšíření taxonů z okruhu Galium mollugo

Vedoucí: Zdeněk Kaplan (BÚ AV ČR Průhonice, kaplan@ibot.cas.cz)

V rámci okruhu Galum mollugo jsou v ČR rozeznávány dva druhy svízelů primárně podle ploidní úrovně: diploidní G. mollugo a tetraploidní G. album. Ty jsou však morfologicky velmi málo diferencované a proto dosud není známé ani jejich rozšíření, ani spektrum osidlovaných stanovišť. Druh G. album se dále dělí na dvě morfologicky definované a ekologicky poněkud diferencované subspecie. Kromě toho se na některých reliktních stanovištích (skalní údolí, slatiny) vyskytují taxonomicky ne zcela jasné populace. Cílem práce je provést cytometrický screening na území ČR, zjistit variabilitu ve velikosti genomu, rozšíření všech dosud rozlišovaných taxonů a jejich ekologickou charakteristiku a upřesnit znaky použitelné k praktickému určování. V případě zájmu a dostupného financování je možné téma rozšířit o molekulární nadstavbu, případně jde tímto směrem pokračovat v postgraduálním studiu.

Metody a cíle práce:

Experimentální hybridizace v rodu Dactylorhiza

Vedoucí: Tomáš Urfus (Tomas.Urfus@seznam.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Biosystematická studie Cotoneaster integerrimus agg.

Vedoucí: Tomáš Urfus (Tomas.Urfus@seznam.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Ekologické aspekty polyploidie u Urtica dioica

Vedoucí: Tomáš Urfus (Tomas.Urfus@seznam.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Variabilita ve velikosti genomu a míra introgrese v hybridních populacích prvosenek ze sekce Primula

Vedoucí: Veronika Konečná, Marek Slovák (konecnv@natur.cuni.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitelů.

Adaptace na hadcový substrát u Arabidopsis arenosa

Vedoucí: Veronika Konečná, Martin Čertner, Filip Kolář (konecnv@natur.cuni.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitelů.

Biosystematická studie okruhu Crocus vernus ve střední Evropě

Vedoucí: Jindřich Chrtek (BÚ AV ČR Průhonice, jindrich.chrtek@ibot.cas.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Evoluční procesy v rodu Hieracium - je křížení polyploidních apomiktů a diploidních sexuálů zdrojem variability nebo jen slepou evoluční uličkou?

Vedoucí: Jindřich Chrtek (BÚ AV ČR Průhonice, jindrich.chrtek@ibot.cas.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Sirotek nebo vetřelec? Evoluce hybridogenních druhů rodu Hieracium na příkladu alpsko-západokarpatského druhu Hieracium halleri

Vedoucí: Jindřich Chrtek (BÚ AV ČR Průhonice, jindrich.chrtek@ibot.cas.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Biosystematická studie okruhu Minuartia verna

Vedoucí: Jindřich Chrtek (BÚ AV ČR Průhonice, jindrich.chrtek@ibot.cas.cz)

Bližší informace budou poskytnuty u školitele.

Taxonomie, fylogeneze a biogeografie komplexu Allium ericetorum

Vedoucí: Patrik Mráz (mrazpat@natur.cuni.cz)

Taxonomický komplex skupiny česneku bledožlutého zahrnuje několik nejasně rozlišených taxonů rozšířených od západní Evropy na východ po Ukrajinu a Moldavsko. Některé z taxonů zřejmě představují druhy s poměrně dobře ohraničeným areálem a vazbou na určitý typ habitatu - skalní nebo luční biotopy. Cílem práce bude kritická taxonomická revize a objasnení fylogenetických vztahů a biogeografie této skupiny. Jako metodologické přístupy budou použity: studium herbářového (včetně typového) a vlastního materiálu z terénu, experimentální kultivace rostlin, analýza ploidní úrovně (karyologie a průtoková cytometrie) a molekulární analýzy. Toto téma je vhodné pro studenty se zájmem o taxonomii / systematiku, kteří rádi kombinují terénní výzkum s experimentálním přístupem.

Jaká je frekvence smíšené reprodukční strategie a neopolyploidizace u pravých jestřábníků?

Vedoucí: Patrik Mráz (mrazpat@natur.cuni.cz)

Rod jestřábník (Hieracium s.str.) je notoricky známý tím, že převážná většina jeho zástupců je polyploidních (tri- a tetraploidních) a rozmnožujících se téměř výlučně nepohlavní tvorbou semen – apomixií. Během našeho nedávného výzkumu v rumunských Karpatech jsme našli jednou populaci vysokohorských jestřábníků, u které byl zjištěn poměrně častý smíšený způsob rozmnožovaní. Většina potomstva sice stále vzniká nepohlavně, ale nezanedbatelné procento semen vzniká i po následném opylení neredukované gamety za vzniku takzvaných aditivních hybridů vyznačujících se zvýšeným počtem chromozomů. Tento proces by teoreticky mohl vést k mnohoploidním řadám, které se však na lokalitě, jak se zdá, nevyskytují. Cílem této magisterské práce, která bude kombinovat terénní výzkum v atraktivním prostředí rumunských Karpat s experimentálním křížením, karyologií a průtokovou cytometrií, je zodpovědět na tyto otázky:

Tato práce je vhodná pro studenty kladoucí si otázky spojené s výhodami / nevýhodami sexuálního a apomiktického rozmnožování a s důsledky polyploidizace na evoluční potenciál neopolyploidů.

Je možný přenos apomixie na sexuálně se rozmnožující jestřábníky?

Vedoucí: Patrik Mráz (mrazpat@natur.cuni.cz)

Apomixie je nepohlavní tvorba semen, výsledkem které je geneticky shodné potomstvo (klon). Navzdory tomu, že tento způsob rozmnožování má dalekosáhlé evoluční (snížený adaptační potenciál) a ekologické důsledky (zvýšená kolonizační schopnost), stále nevíme, jak dochází ke vzniku apomixe, jak je její exprese kontrolována (geneticky / epigeneticky) a jak segregují její navzájem propojené elementy (tvorba neredukovaných gamet – apomeioza, nepohlavní vznik embrya z neredukované gamety – partenogeneze, u některých zástupců i autonomní vznik funkčního endospermu). Cílem bakalářské práce bude literární rešerše shrnující dosavadní výsledky experimentálních křížení v apomiktických komplexech zejména s ohledem na její dědičnost a segregací jednotlivých elementů. Možná navazující magisterská práce (obě práce možno řešit i samostatně) by se zabývala experimentálním křížením v rodě Hieracium s.str. Cílem této práce je zjistit

Metodologickým východiskem práce bude kontrolované křížení jestřábníků, analýza ploidie rodičovských rostlin a potomstva (včetně semen) průtokovou cytometrií a počítáním chromozomů, analýza způsobu rozmnožování a tvorby semen a statistické vyhodnocení experimentálního křížení.

Příležitostný sex? Když ano, jak často a za jakých podmínek?

Vedoucí: Patrik Mráz (mrazpat@natur.cuni.cz)

Rod jestřábník (Hieracium s.str.) je notoricky známý tím, že převážná většina jeho zástupců je polyploidních (tri- a tetraploidních) a rozmnožujících se téměř výlučně nepohlavní tvorbou semen – apomixií. Apomixie u jestřábníků je často spojená s předčasnou embryonií, jevem kdy dochází ke vzniku embrya nepohlavní cestou z neredukované gamety ještě před samotným otevřením květu. To znamená, že k opylení a oplození zárodečného vaku ani nemůže dojít. Předpokládá se, že předčasná embryonie u polyploidních rostlin je zapříčiněná asynchronní expresí genů zapojených v tvorbě květních orgánů a v samotném kvetení, včetně vývoje zárodečného vaku. U polyploidních apomiktických jestřábníků by se to mělo projevit v urychlení kvetení (a jeho jednotlivých fází), přičemž kvetení a vývoj zárodečného vaku u diploidních jestřábníků by měl probíhat zřetelně pomaleji. Asynchronní hypotéza apomixie předpokládá, že je způsobená kombinací jinak adaptovaných genů kvetení a embryogeneze u polyploidních zástupců a do jisté míry může být modifikovatelná i vnějšími podmínky, zejména fyziologickým stresem (kupř. sucho). Ten může vyvolávat jednak častější tvorbu redukovaných (meiotických) zárodečných vaků a také může mít vliv na časování kvetení, což může vést k častějšímu sexu u apomiktů.
Cílem této práce je testovat výše zmíněnou asynchrónní hypotézu u diploidního a autotriploidního druhu Hieracium alpinum. Oba cytotypy se vyznačují stejně velkými úbory a spolehlivě kvetou za pokusných podmínek. Jednotlivé fáze tvorby úborů a kvetení květů budou zaznamenávány fotograficky (manuálně, případně časosběrné snímky) na rostlinách pěstovaných za kontrolovaných podmínek. Fáze vývinu zárodečného vaku budou analyzovány cytoembryologicky (prosvětlovací techniky). Vliv vnějších faktorů na kvetení a tvorbu meiotických zárodečných vaků a pohlavní rozmnožování bude testován jednak na výše zmíněném druhu H. alpinum a jednak na nedávno nalezených polyploidných rostlinách jiných jestřábníků, které si umí užívat příležitostného sexu a to oplozením redukované, nebo neredukované samičí gamety. Materiál (rostliny, semena) je k dispozici.

Sirotek nebo vetřelec? Evoluce hybridogenních druhů rodu Hieracium na příkladu alpsko-západokarpatského druhu Hieracium halleri

Vedoucí: Patrik Mráz (mrazpat@natur.cuni.cz)

Hieracium halleri (jestřábník Hallerův) je snadno poznatelný hybridogenní druh, rozšířený v Alpách a Západních Karpatech. Vznikl pravděpodobně křížením H. alpinum a H. intybaceum, a následným přechodem k apomiktickému způsobu rozmnožování, tj. tvorbě semen bez oplození. A zatímco první z rodičů, H. alpinum, ho doprovází jak v Alpách, tak i v Západních Karpatech, H. intybaceum roste pouze v Alpách, ze Západních Karpat nebylo nikdy doloženo. Jak Hieracium halleri vznikalo? První scénář předpokládá opakovaný nezávislý vznik v jednotlivých pohořích (křížením místních genotypů H. alpinum a H. intybaceum), pak budou populace z různých pohoří zřejmě navzájem geneticky odlišné, a naopak budou odpovídat místním genotypům H. alpinum a H. intybaceum. To ale nevysvětluje výskyt H. halleri v Západních Karpatech – je ale možné, že se H. intybaceum v Karpatech v minulosti vyskytovalo. Druhý scénář předpokládá monofyletický původ H. halleri – ke křížení rodičovských druhů došlo pouze jednou, zřejmě někde v podhůří Alp, po přechodu k apomixii se staly rostliny plně plodné a nezávislé na rodičích a rozšířily se do celých Alp a Západních Karpat. Je ale potřeba mít na paměti, že jde o „krajní případy“, možné je i cokoliv mezi…
Cílem práce je na základě genetické variability, morfologie, karyologie a cytogenetického mapování jaderného genomu (FISH s vybranými sondami) objasnit evoluční historii druhu Hieracium halleri, zejména otázku monofyletického versus polyfyletického původu a vztahy mezi alpskými a západokarpatskými populacemi.

Metodické přístupy

Metody jsou optimalizované, k dispozici je i část rostlin.
Téma je možné rozšiřovat i na další hybridogenní druhy jestřábníků, v případě zájmu je možné pokračovat v rámci disertační práce.

Další aktuální témata naleznete ZDE.

Seznam ve formátu pdf (2014) najdete zde.
Na ostatní aktuální témata se můžete doptat u jednotlivých vyučujících.

Témata jsou rozdělena do několika okruhů:

Polyploidní komplexy Fylogeneticko – biogeografická témata Různé Témata pro učitelské kombinace a OŽP

Rozhodně se však nejedná o témata jediná možná; pokud byste se rádi věnovali jinému (zde neuvedenému) problému, neváhejte kontaktovat členy oddělení, kteří Vám poradí a Váš záměr buď podpoří nebo se pokusí ho rozmluvit...