Prírodovedecká fakultaUniverzita Komenského v Bratislave

Témy Bc. prác pre akademický rok 2020/2021

TÉMY BC. PRÁC PRE AKADEMICKÝ ROK 2020/2021

Bc. práce na fyziológii rastlín 

Ponuka tém písomných prác pre bakalárske štátnice 2020/2021 na Katedre fyziológie rastlín.

Prosíme Vás, vyplnené prihlášky odovzdajte na sekretariáte Katedry fyziológie rastlín – B2-119 buď vhodením do obálky pre vyplnené prihlášky, alebo priamo  sekretárke p. Jarmile Šramkovej do 26.3.2020.

Automaticky ste pozvaní na ústny pohovor, ktorý sa uskutoční 27.3.2020, v miestnosti B2-121 o 10:00 hod.

 

Ak máte vlastnú zaujímavú tému, na ktorej by ste chceli pracovať, tak Vaše návrhy sú vítané :o) V tom prípade sa obráťte na ktoréhokoľvek pracovníka Katedry fyziológie rastlín.

 

Viac informácií:

–       v AIS2

 

De novo regenerácia rastlín

Školiteľ: doc. RNDr. Alžbeta Blehová, CSc., PriF UK, KFR, B2-113

alzbeta.blehova@uniba.sk 

Rastlinné somatické bunky sa po poranení reprogramujú a výsledkom je vývin nových pletív a orgánov. Po zachytení indukčných signálov diferencované somatické bunky zvyčajne reinicujú svoju schopnosť deliť sa a výsledkom je proliferácia nových pletív v mieste poranenia. Podstatou regenerácie rastlín v podmienkach in vitro je diferenciácia nových výhonkov a/alebo koreňov procesom, ktorý sa nazýva de novo organogenéza. Základom sú meristémy a modulácia endogénnej hladiny fytohormónov, ktorá súvisí so spustením ich biosyntézy. Kľúčovú úlohu pri determinácii vývinových procesov hrajú auxíny a cytokiníny. Exogénna aplikácia týchto rastlinných hormónov zvyšuje regeneráciu in vitro uľahčením aktivácie špecifických vývinových programov.

 

Interakcia koreňov rastlín s hubami a mikroorganizmami v rizosfére

Školiteľ: RNDr. Marek Vaculík, PhD., PriF UK, KFR, B2-120

marek.vaculik@uniba.sk 

Rizosféra predstavuje komplexný a dynamický systém v ktorom interagujú tri hlavné biotické zložky, korene rastlín, huby a mikroorganizmy s abiotickou časťou pôdy. Korene rastlín do svojho okolitého prostredia vylučujú protóny alebo koreňové exudáty na báze organických kyselín alebo rôznych iných látok, čím zvyšujú mobilitu živín ale súčasne ovplyvňujú rast iných mikroorganizmov. Tie môžu prispievať k zmene bioprístupnosti látok alebo ich rozkladu v procese nazvanom rizodegradácia. Okrem toho, špecifická skupina mikroorganizmov, nazývaná endofyty, dokáže aktívne žiť aj vo vnútri koreňa v rastlinných pletivách. Dôležitosť vzťahov medzi koreňmi vyšších rastlín a húb dokazuje aj proces nazývaný mykoríza. Cieľom bakalárskej práce je priblížiť všetky známe vzájomné asociácie jednotlivých zložiek rizosféry a poodhaliť ich vzájomné fungovanie v rámci tohto komplexného a dynamického systému.


Úloha fytochelatínov a metalotioneínov v detoxikácii ťažkých kovov a toxických prvkov v rastlinách

Školiteľ: RNDr. Marek Vaculík, PhD., PriF UK, KFR, B2-120

marek.vaculik@uniba.sk 

Zvyšujúce sa zaťaženie znečistenia životného prostredia rôznymi škodlivými látkami spôsobuje, že rastliny sú vystavené stresu. Jednu skupinu takýchto abiotických stresorov predstavujú ťažké kovy a toxické prvky. Rastliny sa voči ich škodlivému pôsobeniu prirodzene bránia pomocou rôznych mechanizmov. Jedným z nich je aj syntéza rôznych chelatačných látok na báze proteínov, ako sú fytochelatíny alebo metalotioneíny, ktorých úloha je vychytávať voľné ióny nebezpečných prvkov v cytoplazme a detoxikovať bunku pomocou ukladania ich chelátovaných foriem najmä do vakuol. Cieľom bakalárskej práce je vytvoriť komplexný literárny prehľad o mechanizmoch syntézy, pletivovej a bunkovej distribúcie týchto chelatačných zlúčenín a ich priamom zapojení do rôznych detoxikačných procesov prebiehajúcich v rastlinách.

 

Aplikácia upravených prírodných aditív do pôdy s cieľom zlepšiť podmienky pre rast a vývin rastlín

Školiteľ: RNDr. Jana Kohanová, PriF UK, KFR, B2-128

jana.kohanova@uniba.sk

Pôda ako zdroj živín pre rast a vývin rastlín môže byť v dôsledku rôznych činiteľov (záplavy, antropogénna činnosť, vyčerpanie živín v dôsledku nekontrolovaného pestovania plodín) ochudobnená o dôležité minerálne látky. Zdravý vývin rastlín a v prípade poľnohospodárskych plodín zvýšenie úrodnosti možno docieliť nielen pridávaním klasických hnojív do pôdy, ale aj pomocou  upravených prírodných materiálov (biochar/biouhlie, šungit, vermikulit, zeolit). Dôležitou vlastnosťou týchto substrátov je sorpcia napr. herbicídov, pesticídov, ale aj ťažkých kovov a ovplyvnenie ďalších procesov, ktoré sú spojené so sorpciou ako je uvoľňovanie a disipácia súvisiaca s následným (toxickým) účinkom na rastliny. Cieľom práce je zosumarizovať z dostupnej literatúry doterajšie poznatky o využívaní alternatívnych doplnkov so zámerom zlepšenia vlastností pôdy.

 

“Cell fate” v rastlinách

Školiteľ: Mgr. Viktor Demko, PhD., PriF UK, KFR, B2-123

viktor.demko@uniba.sk 

Tak ako v živočíchoch, aj rastlinné embryo vzniká po splynutí samčej a samičej pohlavnej bunky.  Jednobunková zygóta sa následne začne deliť a množiace sa bunky embrya dávajú vznik jednotlivým tkanivám/pletivám a orgánom. Proces pri ktorom embryonálne bunky nadobúdajú novú identitu a začínajú sa odlišovať (diferencovať) od nediferencovaných kmeňových buniek označujeme ako “cell fate specification”. Je to nepochybne jeden z kľúčových procesov vo vývine organizmu. Na rozdiel od živočíchov, rastlinné bunky počas embryogenézy nemigrujú a ich pozícia je určená orientáciou bunkového delenia a následnou expanziou bunkovej steny. Nadobudnutá identita buniek musí byť následne udržiavaná počas ďalšieho post-embryonálneho vývinu. Cieľom práce bude analýza dát a experimentov, ktoré odhalili molekulárne komponenty špecifikácie bunkovej identity v rastlinách. Táto práca má priamy súvis s projektami, ktoré riešime v našom tíme na Katedre. Študenti sa teda budú môcť priamo zapojit do experimentov v laboratóriu. Pre bližšie informácie kontaktujte Dr. Viktora Demka.

 

Kalpaínové proteázy – esenciálne a zároveň smrteľne nebezpečné

Školiteľ: Mgr. Viktor Demko, PhD., PriF UK, KFR, B2-123

viktor.demko@uniba.sk

Kalpaíny sú proteázy (enzýmy, ktoré štiepia iné proteíny) s esenciálnymi funkciami v živočíchoch, vrátane človeka, a tiež v rastlinách. V živočíchoch je niekoľko typov kalpaínov. Podieľajú sa na bunkovej signalizácii, vytváraniu synaptických prepojení v mozgu, dynamike svalových buniek, migrácii buniek – napríklad počas hojenia rán, a mnohých ďaších procesoch.  Na rozdiel od živočíchvov, rastliny majú len jeden typ kalpaínu, tzv. DEK1 kalpaín, ktorý je absolútne nevyhnutný pre rast a vývin už od skorých fáz embyogenézy a tiež počas post-embyonálneho vývinu. Keď sa však kalpaíny dostanú spod kontroly, začnú byť mimoriadne nebezpečné. Ich nekontrolovaná aktivita je priamo zodpovedná za symptómy neurodegeneratívnych ochorení, svalových distrofií a niektorých typov rakoviny. Experimentálne zmenená aktivita DEK1 kalpaínu v rastlinách má za následok dramatické zmeny vo vývine, od embryonálnej letality (smrť embrya) až po zmeny v tvare a veľkosti rastlinných orgánov. Cieľom tejto práce bude analýza dát a experimentov, ktoré odhaľujú mechanizmy regulácie aktivity kalpaínov v živočíchoch a rastlinách. Táto práca má priamy súvis s projektami, ktoré riešime v našom tíme na Katedre vrámci štúdia rastlinného kalpaínu DEK1. Študenti sa teda budú môcť priamo zapojit do experimentov v laboratóriu. Pre bližšie informácie kontaktujte Dr. Viktora Demka.

 

Biosyntéza a význam lignínu v rastlinách

Školiteľ: RNDr. Zuzana Lukačová, PhD., PriF UK, KFR, B2-130

zuzana.lukacova@uniba.sk

Lignín je po celulóze druhý najrozšírenejší biopolymér suchozemských rastlín. Ide o pomerne veľkú skupinu aromatických polymérov ukladaných najmä v bunkovej stene sekundárne hrubnúcich buniek, čoho následkom je ich pevnosť a nepriepustnosť. Rastlinám, ktoré v rámci evolúcie boli schopné syntetizovať lignín, bol umožnený prechod z vodného na suchozemský spôsob života. Lignín je nevyhnutný pre štruktúrnu integritu bunkovej steny, jej pevnosť a taktiež ju robí nepriepustnou pre vodu, čím sa zabezpečuje transport vody a solútov cez vodivé pletivá. Na druhej strane hrá lignín významnú úlohu v rámci ochrany rastlín pred patogénmi a v kontrolovaní vtoku iónov do centrálneho cylindra koreňov. Napriek tomu, že sa vynaložilo pomerne veľké úsilie na vysvetlenie mechanizmu biosyntézy lignínu, viaceré aspekty sú v tejto oblasti doposiaľ neznáme.

 

Aplikácia in vitro kultúr rastlín vo fytoremediáciách

Školiteľ: RNDr. Zuzana Lukačová, PhD., PriF UK, KFR, B2-130

zuzana.lukacova@uniba.sk

Ľudstvo je svedkom zvyšujúcej sa kontaminácie pôd, ktoré sú miestami, kde rastú rastliny, jeden zo zdrojov našej obživy. Schopnosť rastlín tolerovať, detoxikovať alebo ukladať ťažké kovy, polokovy alebo iné toxické látky v pletivách je mimoriadne dôležitá z hľadiska aplikácií fytoremediačných techník, ktoré môžu napomôcť očistiť prostredie alebo získať bezpečné potraviny. Nanešťastie, väčšina tzv. hyperakumulátorov sú vzrastom malé, pomaly rastúce druhy nevhodné pre použitie v praxi. In vitro kultúry na druhej strane poskytujú možnosť kultivovať rastliny relatívne rýchlo a bez mikroorganizmov. Tieto techniky sú bežným laboratórnym nástrojom používaným pre fytoremediačné štúdie nielen pre striktne kontrolované aseptické podmienky kultivácie, ale aj preto, že sme schopný rozlíšiť odpovede samotných buniek rastlín, a nie mikroorganizmov normálne osídľujúcich rizosféru koreňa. Pletivové kultúry nezahŕňajú všetky vlastnosti celej rastliny, a teda ani nie sú náhradou za intaktné rastliny rastúce v pôde, naopak, sú dobrým modelovým systémom na zhromaždenie informácií užitočných v následných pôdnych pokusoch.

 

Majú rastlinné peroxidázy viac funkcií ako švajčiarsky nôž?

Školiteľ: RNDr. Zuzana Lukačová, PhD., PriF UK, KFR, B2-130

zuzana.lukacova@uniba.sk

Rastlinné peroxidázy sú prítomné vo všetkých suchozemských rastlinách. Zahŕňajú členov multigénovej rodiny, majú vysoké množstvá izoforiem a heterogénnu reguláciu expresie a sú zapojené v širokom zábere rôznych fyziologických procesov počas celého životného cyklu rastliny. Peroxidázy môžu buď generovať reaktívne formy kyslíka (ROS) alebo regulovať hladiny H2O2 jeho redukciu na vodu. Polymerizujú komponenty bunkových stien, čím prispievajú k budovaniu pevnej bunkovej steny alebo ju môžu rozvoľňovať produkovanými ROS. Sú tiež zahrnuté v množstve reakcií, ktoré pomáhajú rastline vystavenej stresu. Napokon, sú prítomné v rastlinách od prvých hodín ich života až po ich zánik a aj keď niektoré ich funkcie vyznievajú paradoxne, sú veľmi dobre regulované.

 

Heterologická expresia rastlinných proteínov

Školiteľ: Mgr. Boris Bokor, PhD., PriF UK, KFR, B2-129

boris.bokor@uniba.sk

Heterologická expresia predstavuje identifikáciu génov určitého organizmu a ich klonovanie do hostiteľa, kde dochádza ku syntéze proteínov. Výber expresného systému a vektora je najdôležitejším a kritickým krokom, od ktorého závisí úspešná produkcia vybraných proteínov. Expresné systémy sa teda vyberajú podľa toho, či je cieľom kvantita, alebo skôr štúdium funkčných charakteristík vybraných proteínov. Dôležitú úlohu zohrávajú aj fyzikálno-chemické vlastnosti proteínov pri ich produkcií v hostiteľoch. Bakalárska práca je biotechnologicky zameraná na súhrn poznatkov o heterologickej expresii predovšetkým rastlinných proteínov, ktorých produkcia je zložitá v iných organizmoch ako sú baktérie, kvasinky alebo aj samotné rastlinné organizmy.

 

Cytokiníny ako súčasť obranného systému rastlín

Školiteľ: RNDr. Karin Kollárová, PhD., Chemický ústav SAV

karin.kollarova@savba.sk

Objav cytokinínov súvisel s ich schopnosťou stimulovať bunkové delenie. Neskôr sa zistilo, že tieto rastlinné hormóny ovplyvňujú procesy rastu a vývinu rastlín. Najnovšie objavy ukázali, že cytokiníny nie sú prítomné len v rastlinách, ale produkujú ich aj baktérie. Niektoré patogény produkujú vlastné cytokiníny alebo cielene ovplyvňujú endogénnu hladinu cytokinínov hostiteľskej rastliny. Zdá sa, že signalizácia cytokinínov úzko súvisí s obranným systémom rastlín. Pod vplyvom niektorých stresových faktorov dochádza k zníženiu hladiny cytokinínov. Zistilo sa, že exogénne aplikované cytokiníny chránia rastliny v podmienkach stresu z vysokých teplôt. Paradoxne, rastliny so zníženou hladinou cytokinínov, resp. s negatívne ovplyvnenou signalizáciou cytokinínov, sú rezistentnejšie voči suchu. Cieľom bakalárskej práce je prinesť prehľad načrtnutej problematiky.

 

Mikroplasty ako environmentálne riziko pre rast a vývin rastlín

Školiteľ: Mgr. Danica Kučerová, PhD., Chemický ústav SAV

danica.kucerova@savba.sk

Prítomnosť malých čiastočiek plastov v životnom prostredí sa zaradila medzi závažné environmentálne problémy v roku 2004, keď Thompson publikoval článok opisujúci distribúciu mikroskopických úlomkov plastov v morskej vode. Predmetom výskumu sa stali vodné ekosystémy. V posledných rokoch sa pozornosť vedcov presunula na ekosystémy súše. Mikroplasty sa našli v mnohých z nich, vrátane poľnohospodárskych pôd. Podľa definície sa za mikroplasty považujú všetky syntetické vo vode nerozpustné pevné častice alebo polymérne formy s veľkosťou od 1 μm do 5 mm, ktorých primárnym alebo sekundárnym zdrojom je priemysel. Vzhľadom na to, že pri výrobe plastov sa do nich pridáva mnoho toxických látok za účelom zvýšenia kvality výsledného materiálu, prispievajú plasty ku kontaminácii životného prostredia. Prvé experimenty potvrdili, že mikroplasty v pôde môžu ovplyvniť rast a vývin rastlín. Cieľom bakalárskej práce bude pripraviť prehľad reakcií rastlín na mikroplasty a charakterizovať cesty, akými môžu mikroplasty ovplyvňovať rastliny.

 

Od rastlín k materskému mlieku a späť - interdisciplinárny pohľad na biologicky aktívne oligosacharidy

Školiteľ: Mgr. Danica Kučerová, PhD., Chemický ústav SAV

danica.kucerova@savba.sk

Biologicky aktívne oligosacharidy - oligosacharíny boli objavené v 80-tych rokoch minulého storočia. Ukázalo sa, že oligosacharidové fragmenty uvoľňované po napadnutí rastliny patogénnou hubou z polysacharidov poškodených bunkových stien slúžia ako signálne molekuly stimulujúce obranný systém rastlín. Neskôr sa zistilo, že sú schopné interagovať s rastlinnými hormónmi a ovplyvňovať procesy rastu a vývinu rastlín. Oligosacharidová signalizácia však nie je len záležitosťou rastlinnej ríše. Niektoré oligosacharidy sú schopné stimulovať rast probiotických baktérií v tráviacom trakte človeka, a tak našli využitie ako prebiotiká v probiotických preparátoch. Veľké množstvo biologicky aktívnych oligosacharidov s prebiotickou aktivitou bolo objavené v materskom mlieku. Zdá sa, že niektoré z rastlinných oligosacharínov by mohli stimulovať aj imunitný systém človeka. Pektínové oligosacharidy sú schopné naviazať sa na Gal-3 -  lektínový receptor, ktorý je jedným z kľúčových onkomarkerov pre niektoré druhy rakoviny. Je pravdepodobné, že aj v rastlinách by sa oligosacharidy mohli viazať na receptory lektínového typu. Cieľom bakalárskej práce bude priniesť interdisciplinárny pohľad na problematiku biologicky aktívnych oligosacharidov, nájsť možné paralely medzi pôsobením oligosacharidov v oblasti fyziológie živočíchov a človeka a rastlinnej fyziológie a navrhnúť nové prístupy k štúdiu pôsobenia biologicky aktívnych oligosacharidov v rastlinách.

 

Príčiny a fyziologické dôsledky rastlinnej „replant disease“

Školiteľ: Mgr. Eva Labancová, Chemický ústav SAV

eva79.labancova@gmail.com

Znižovanie rastlinnej biomasy a výnosu po vysadení rastlín na tú istú lokalitu je známy fenomén, ktorý bol zaznamenaný už v 17. storočí. Tento fenomén sa  označuje aj ako „replant disease“ či ochorenie pôdy (soil sickness). Napriek tomu, že je stáročia pozorovaný a vedecky skúmaný, doteraz nie sú jeho dôsledky i pôvod dostatočne vysvetlené. Staršie hypotézy hovoria o tom, že k znižovaniu úrodnosti pôd dochádza v dôsledku používania ťažkých poľnohospodárskych strojov, ktoré zasahujú príliš hlboko a narúšajú pôdnu štruktúru. Najnovšie výskumy však naznačujú, že dôležitú úlohu pri vzniku tohto stresu zohrávajú alelopatiká produkované pôdnymi mikroorganizmami, prípadne samotnými rastlinami (autoalelopatiká). Patrí sem napr. amygdalín, prípadne iné cyanoglykozidy. Ďalšie hypotézy hovoria skôr o zmenách zloženia mikrobiómu v okolí koreňov vplyvom koreňových exudátov, alebo o strate obranyschopnosti rastlín voči prirodzeným patogénom. Cieľmi bakalárskej práce sú pripravenie prehľadu najnovších i starších publikácií o vzniku tohto „ochorenia“ v rastlinách a bližšie charakterizovanie rastlinných a mikrobiálnych metabolitov, či samotných mikroorganizmov podieľajúcich sa na znižovaní úrody. Práca by mala zároveň obsahovať prehľad dôležitých plodín postihovaných týmto stresom i jeho fyziologické dôsledky (napr. zmenšovanie koreňového systému).

 

Zmeny bunkovej steny vplyvom nedostatku vlahy v pôde

Školiteľ: Mgr. Kristína Šípošová, Chemický ústav SAV

siposova.kika@gmail.com

Nedostatok vlahy v pôde, nielen v aridných oblastiach predstavuje jeden z celosvetových problémov, ktoré negatívne ovplyvňujú rast a produkciu rastlín. Zmeny klímy a znečistenie prostredia prispievajú k zvyšovaniu výskytu náhlych a prudkých období sucha a nedostatku vlahy na celom svete. Život v takýchto nepriaznivých podmienkach viedol rastliny k vývinu rôznych obranných mechanizmov, ktoré sa prejavujú na viacerých úrovniach. Odpoveďou rastlín na sťažené podmienky môžu byť napríklad dynamické zmeny prebiehajúce v apoplazmickom priestore, t. j. na úrovni bunkových stien. Bunkové steny sú esenciálnou štruktúrou rastlinných buniek dodávajúcou im pevnosť a tvar. Pod vplyvom vonkajších alebo vnútorných podnetov sa môže meniť pomer jednotlivých zložiek bunkových stien, taktiež aj ich mechanicko-fyzikálne vlastnosti. Tieto zmeny vznikajúce v dôsledku sucha predstavujú problematiku dôležitú pre viaceré priemyselné odvetvia. Bunkové steny rastlín sa používajú napríklad ako vlákna v textíliách, na tepelnú izoláciu v stavebnom priemysle, a tiež sú zložkou lignocelulózovej biomasy využívanej na produkciu biopalív. Cieľom bakalárskej práce je zosumarizovať doterajšie poznatky o zmenách vlastností a pomeru jednotlivých zložiek bunkových stien spôsobených nedostatkom vlahy v pôde.