Symetrie buněk a buněčných kolonií zelených řas jako projev adaptivní plasticity fenotypu při planktonním způsobu života

• Název práce v češtině: Symetrie buněk a buněčných kolonií zelených řas jako projev adaptivní plasticity fenotypu při planktonním způsobu života
• Název v anglickém jazyce: Symmetry of green algal cells and their colonies resulting from adaptive phenotypic plasticity under planktonic life history
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra botaniky (31-120)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Jiří Neustupa, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 29.10.2022
• Datum zadání: 31.10.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 27.01.2023

Zásady pro vypracování

Phycology II
Geometrická morfometrika

Předběžná náplň práce

Planktonní řasy v různých fylogenetických liniích nápadně vytvářejí biradiální i vícečetné radiální morfotypy. Zároveň se ovšem v přírodních populacích typicky projevuje zřetelná variabilita, která často vede k vývoji asymetrických odchylek od ideálně symetrického „bauplanu“. Je tato variabilita projevem selekčně neutrální či adaptivní plasticity v rámci individuálních genomů? Je naopak možné, že různé genotypy v rámci jednotlivých druhů jsou více či méně symetrické?
Diplomová práce má za úkol pokusit se pomocí kvantitativní analýzy tvaru (biological shape analysis) zodpovědět alespoň některé aspekty tohoto problému. Bude zejména testovat nulovou hypotézu, že míra symetrie není závislá na planktonním či bentickém prostředí, v němž se mohou vyvíjet konkrétní buňky či kolonie, a neovlivňuje rychlosti klesání (sinking rates) konkrétních morfotypů ve vodním sloupci. Udržuje-li planktonní způsob života v rámci normy reakce jednotlivých druhů vysokou míru symetrie buněk, pak by tyto nulové hypotézy měly být zamítnuty.
Základními modelovými organismy budou jednotlivé genotypy zelených řas z čeledí Hydrodictyaceae (rody Monactinus či Pseudopediastrum) a Scenedesmaceae (zejména rod Desmodesmus). Jejich podstatnou výhodou je dobrý růst v kulturách a jejich dobrá dostupnost v přírodním prostředí (sladkovodní eutrofní fytoplankton). Práce bude založena experimentech s klonálními kulturami, makroskopických 3D modelech jednotlivých morfotypů a geometricko-morfometrické analýze a kvantifikaci jejich tvarové variability a radiálních symetrií. Kultivační experimenty budou zejména modelovat bentické a planktonní prostředí, a to zejména pomocí uměle modulované turbulence v médiu. Makroskopické 3D rekonstrukce tvarů buněk (resp. cenobií) modelované podle reálně detekovaných tvarů a vytvořené např. pomocí 3D tisku budou sloužit k testování klesacích rychlostí pomocí dobře zavedené metody ve větších objemech glycerolu.

Vedle standardních rizik (časová náročnost, schopnost orientovat se v odborné problematice) jsou zřetelnými úskalími práce:
- nutnost izolovat dostatek kmenů z přírody a udržet je v čistotě,
- potřeba zvládnout teoretické základy geometrické morfometriky, analýzy biologické symetrie a statistické interpretace těchto dat,
- metodologie tvorby použitelných makroskopických 3D rekonstrukcí.

Podaří-li se těmto úskalím vyhnout nebo je zdárně překonat, pak by práce měla poskytnout zajímavá data a výsledky, jež by měly tvořit základ pro kvalitní diplomový projekt.