Vedoucí: Mgr. Pavel Přibyl, Ph.D.

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace

Výzkumná témata

• Taxonomie a diverzita sinic a řas
• Ekologie a ekofyziologie sinic a řas v extrémních podmínkách
• Fyziologie a biochemie sinic a řas

Vybrané výsledky z posledních let

1/ Hibberdia magna (Chrysophyceae): perspektivní sladkovodní producent fukoxanthinu a vícenenasycených mastných kyselin

Práce přináší nový pohled na biotechnologický potenciál sladkovodních autotrofních bičíkovců, zjm ze třídy Chrysophyceae. Primární screening desítek kmenů obrátil naši pozornost ke zlativce Hibberdia magna. Provedli jsme komplexní sadu kultivačních experimentů za pomoci zkřížených gradientů teplota × světlo, abychom určili vliv těchto faktorů na produktivitu cílových látek (fukoxanthin, PUFA). H. magna vykázala různé optimální podmínky pro produkci biomasy, fukoxanthinu i mastných kyselin.

Spolupracující subjekt: Laboratory of Algal Biotechnology, Institute of Microbiology of the Czech Academy of Sciences – Center Algatech, Trebon, Czech Republic, Charles University, Faculty of Science, Department of Ecology, Czech Republic

• Střížek A., Přibyl P., Lukeš M., Grivalský T., Kopecký J., Galica T. & Hrouzek P. 2023: Hibberdia magna (Chrysophyceae): a promising freshwater fucoxanthin and polyunsaturated fatty acid producer. Microbial Cell Factories 22, 1 – 19. doi:10.1186/s12934-023-02061-x

 

Střední hodnoty obsahu (nahoře) a produktivity (dole) fukoxanthinu u Hibberdia magna při optimalizaci pomocí zkřížených gradientů teploty a světla

 

2/ Trebonskia zoosporica, nový rod a druh Goniochloridales (Eustigmatophyceae, Stramenopiles) s neobvyklým způsobem rozmnožování

Polyfázickým přístupem byl popsán a charakterizován nový rod a druh eustigmatofytní řasy ze skupiny Goniochloridales, Trebonskia zoosporica. Tato řasa se morfologicky podobá některým již popsaným zástupcům této skupiny, oproti kterým však vykazuje neobvyklý způsob rozmnožování – obligátní zoosporogenezi. Fylogenetická pozice byla potvrzena sekvenací dvou markerů, 18S rDNA a rbcL.

Spolupracující subjekt: Charles University, Faculty of Science, Department of Ecology, Czech Republic

• Přibyl P. & Procházková L. 2023: Trebonskia zoosporica, gen. et sp. nov., a new member of the Goniochloridales (Eustigmatophyceae, Stramenopiles) with an unusual mode of reproduction. European Journal of Phycology 58, 199 – 213. doi:10.1080/09670262.2022.2089913

Mikrofotografie buněk Trebonskia zoosporica zobrazující jednotlivá stádia životního cyklu

 

3/ Mastné kyseliny s velmi dlouhým řetězcem

Mastné kyseliny s velmi dlouhým řetězcem jsou důležitou složkou různých lipidů většiny organismů včetně některých řas. Tento souhrnný článek pojednává o jejich výskytu a analýze v různých organismech, i o možnosti získání standardů z přírodních zdrojů. Důraz je kladen na biosyntézu těchto zajímavých a dosud ne plně prozkoumaných látek.

• Kyselová L., Vítová M. & Řezanka T. 2022: Very long chain fatty acids. Progress in Lipid Research 87, 1 – 16. doi:10.1016/j.plipres.2022.101180.

Biosyntetické dráhy mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem (VLC-FA) a vícenenasycených mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem (VLC-PUFA).

 

4/ Laktylovaný kyselý exopolysacharid produkovaný sinicí Nostoc cf. linckia

Sladkovodní sinice Nostoc cf. linckia byla kultivována a byl získán surový exopolysacharid (EPS) v koncentraci 5.4 g L^-1. Jedna jeho frakce byla strukturně analyzována – 4 dominantní cukry, glukóza, galaktóza a xylóza vytváří kostru spojenou 1,4-vazbou s navázanými bočními řetězci zbytků mannózy. Kromě toho na každé druhé glukóze je navázána přes 6. uhlík O-lactyl-β-D-glukuronová kyselina. Dva in-vitro testy potvrdily antioxidační vlastnosti tohoto EPS.

• Uhliariková I., Matulová M., Košťálová Z., Lukavský J. & Capek P. 2022: Lactylated acidic exopolysaccharide produced by the cyanobacterium Nostoc cf. linckia. Carbohydrate Polymers 276, 1 – 11. doi:10.1016/j.carbpol.2021.118801.

 

5/ Dynamika fosforu během časného vývoje půdy v chladných pouštích: pochopení díky izotopům kyslíku ve fosfátech

Práce se zabývá procesy, jak půdní mikroorganismy ovlivňují množství a oběh organického i anorganického půdního fosforu v časové sekvenci na čele ledovce Chamser Kangri, Západní Himaláj. Biologická transformace P byla studována pomocí izotopového složení kyslíku ve fosfátech na 4 lokalitách různého stáří od 0 do 100-150 let. Výsledky ukazují, že mikroorganismy mají důležitou úlohu v redistribuci primárního P do půdních zásob anorganického i organického fosforu, zejména z hlediska krátkodobé dynamiky P.

• Frkova Z., Pistocchi C., Vystavna Y., Capkova K., Dolezal J. & Tamburini F. 2022: Phosphorus dynamics during early soil development in a cold desert: insights from oxygen isotopes in phosphate. Soil 8, 1 – 15. doi:10.5194/soil-8-1-2022

 

Časová sekvence přední části ledovce Chamser Kangri v Indii (náčrtek převzat z coloringhome.com) s vyznačenými lokalitami sběru vzorků (M pro půdní a W pro vodní a z čela ledovce) na satelitní mapě (35_5705500 N, 78_2402500 E. © Google Earth, CNES/Airbus, 12 duben 2016).

 

6/ Časně jarní toky vodního sloupce probíhající pod ledovcem podporují primární produkci pod litorálním ledovcem na Svalbardu

Je známo, že stoupání spodní vody bohaté na živiny pod ledovcem udržuje zvýšenou primární produkci v systémech litorálních ledovců ve fjordech v letním období. Byl vyhodnocen vliv podmořského toku na primární produkci v sezónně zaledněném fjordu na Svalbardu ovlivněnou odtokem z litorálního ledovce v dubnu a květnu 2019. Práce jasně prokázala tok a stoupání vody pod ledovcem a také jejich podstatný dopad na ekosystém fjordu a primární produkci v tomto ročním období.

• Vonnahme T. R., Persson E., Dietrich U., Hejduková E., Dybwad C., Elster J., Chierici M. & Gradinger R. 2021. Early spring subglacial discharge plumes fuel under-ice primary production at a Svalbard tidewater glacier. Cryosphere 15, 2083 – 2107. doi:10.5194/tc-15-2083-2021.

Schématické znázornění C-cyklu na studovaných lokalitách SG (okraj ledu litorálního ledovce Nordenskiöld) a IE (okraj Adolfbukty a Billefjordu). Jednotky hodnot jsou miligramy C, medián uveden v kroužcích a šipkách a minimální a maximální hodnoty jsou uvedeny v závorkách dole. Šedá plocha představuje mořský led, světle modrá vrstvu brakické vody a tmavší modrá hlubší slané vodní vrstvy.

 

7/ Protikladné vzorce půdního chemismu a vegetačního pokryvu určují změny v rozmanitosti půdních fototrofů podél výškového gradientu v tropické Africe

Výsledky pomohly odhalit přehlížený aspekt půdní rozmanitosti v hlavních tropických ekosystémech a objasnit úlohu některých ekologických filtrů ve strukturování společenstev fototrofních mikrobů v tropických půdách.

• Řeháková K., Čapková K., Altman J., Dančák M., Majeský L. & Doležal J. 2021. Contrasting Patterns of Soil Chemistry and Vegetation Cover Determine Diversity Changes of Soil Phototrophs Along an Afrotropical Elevation Gradient. Ecosystems: 1-17.

Nejvyšší vrcholy vulkanického pohoří Mt. Cameroon v Africe (A), srážky klesají s nadmořskou výškou a vzdáleností od moře, nedostatek srážek mezi 2300-3200 m.n.m. má za následek vznik afroalpinské savany (B). Změny v biodiverzitě morfotypů půdních řas a sinic (C) a jejich celkového množství v µm³*mg suché půdy (D).

 

8/ Život v extrémních podmínkách, pohled na biologické schopnosti

Od hlubin oceánských příkopů a zeměpisných pólů až po vesmír lze nalézt organismy žijící v pozoruhodně extrémních podmínkách. Tato kniha poskytuje popis těchto systémů a jejich mimořádných obyvatel, extremofilů.

• Di Prisco G., Edwards H. G. M., Elster J. & Huiskes A. H. L. (eds.) 2020: Life in Extreme Environments, Insights in Biological Capability. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1 – 364.

 

9/ Fotoprotektivní a fotosyntetické pigmenty půdních mikrobiálních společenstev z různých nadmořských výšek Západního Himálaje

Pro ochranu před silným UV zářením produkují půdní mikrobiální společenstva fotoprotektivní pigmenty. My jsme studovali výskyt a složení ochranných pigmentů u mikroorganismů v půdách Západaního Himaláje – jak se jejich výskyt mění ve výškách mezi 4300 – 6000m, tedy od chladných pouští, přes stepi, alpínské a subnivální pásmo. Hlavním pigmentem napříč všemi habitat byl scytonemin. Nalezli jsme i vzácně se vyskytující bacteriochlorophyll a. Nejvetší diversita pigmentů se vyskytovala v alpínském pásmu a nejvíce závisí na celkové koncentraci dusíku a obsahu kationtů v půdě.

• Řeháková K., Čapková K., Hrouzek P., Koblížek M. & Doležal J. 2019: Microbial photosynthetic and photoprotective pigments in Himalayan soils originating from different elevations and successional stages. Soil Biology and Biochemistry 132: 153-164.

Studovaná lokalita v oblasti Ladaku, Indie, Tibetská náhorní plošina: Habitaty a nadmořské výšky, ze kterých byly extrahovány mikrobiální fotoprotektivní pigmenty v půdách.

 

10/  Diverzita a ekologie cyanobakterii a řas půd ve vysoké Arktidě

(Ve spolupráci s University of Liège, Belgie)

Oblast Arktidy je vystavena klimatickým změnám. Sinice a řasy jsou důležitou součástí půdního ekosystému. Práce přináší přehled diverzity sinic a řas na třech rozdílných lokalitách: vyzvednutá mořská terasa se zapojenou vegetací, vrchol nunataku bez vegetace a předpolí ledovce bez vegetace v centrální části Svalbardu. Diverzita a ekologie sinic a řas na těchto lokalitách byla porovnána na základě morfologické diverzity a sekvence sinicové 16S rRNA a 18S rRNA u eukaryotických řas. Současně byly popsány ekologické rozdílnosti studovaných biotopů. Sinice (Leptolyngbya spp.) převládají v málo vyvinutých půdách, řasy (zelené a xanthophytní) jsou naopak dominantní v půdě zapojené tundry.

• Pushkareva E, Wilmotte A, Laska K, Elster J. (2019) Comparison of Microphototrophic Communities Living in Different Soil Environments in the High Arctic. Front. Ecol. Evol. 7:393, doi: 10.3389/fevo.2019.00393

Předpolí ledovce Hørbye (Svalbard). Foto J. Kavan