Integrace experimentální a populační biologie pomocí nových metod v mezioborové problematice – cesta k excellenci s mladými vědci (reg.č.: CZ.1.07/2.3.00/30.0048)

Botanický ústav Akademie věd ČR, v.v.i. ve spolupráci s projektovými partnery zahájil dne 1. 12. 2012 realizaci projektu reg.č.: CZ.1.07/2.3.00/30.0048 financovaného z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu ČR podpořeného v rámci OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Projekt je realizován v úzké spolupráci s partnery:
Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i.
Ústav biologie obratlovců AV ČR, v. v. i.

Projekt je zaměřen na realizaci dvou hlavních aktivit ve vazbě na cíle OP VK:

A) Podpora vytváření kvalitních týmů výzkumu a vývoje a jejich dalšího rozvoje, zejména inicializačních pracovních pozic a startovacích pracovních pozic (v rámci projektu se jedná o klíčové aktivity č. 03 a 04 – dále jen „KA“).

B) Podpora intersektorální mobility, zejména mobility mezi výzkumnými institucemi a soukromým a veřejným sektorem (v rámci projektu se jedná o KA05).

Konkrétně budou postdoktorandi zapojeni do těchto klíčových aktivit:

• Zahajovací a závěrečný seminář, prezentace výstupů projektu (KA02)
• Podpora vytváření kvalitních týmů – Téma 1 – Invaze a paraziti (KA03, část postdoktorandů)
• Podpora vytváření kvalitních týmů – Téma 2 – Velikost geonomu a poliploidizace (KA04, část postdoktorandů)
• Podpora intersektorální mobility, zejména mobility mezi výzkumnými institucemi a soukromým a veřejným sektorem (KA05)
• Doktorandské kurzy, semináře a konference (KA06)

Projekt byl zahájen 1. 12. 2012 a bude ukončen k 30. 6. 2015. Celková výše podpory je stanovena na 36.620.798,50 Kč. Projekt je financován z Evropského sociálního fondu (ESF) a státního rozpočtu ČR v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost ve výši 100% uznatelných způsobilých nákladů.

Cíle projektu

• Umožnit rychlý rozvoj doktorandů a mladých vědeckých pracovníků směrem k metodicky a oborově obohacenému a obecně perspektivnějšímu výzkumu (pomocí mezioborové kooperace a témat mezioborového a mezihierarchického výzkumu v oblastech populační, reprodukční, vývojové a molekulární biologie).
• Pozitivně ovlivňovat zaměření výzkumu doktorandů a ostatních vědeckých pracovníků zúčastněných institucí.
• Zvýšení funkčnosti vědecké výchovy.
• Podpora a formování nových špičkových mladých vědců.

Výstupy projektu (indikátory)

• Počet podpořených osob – pracovníků v dalším vzdělávání: 651 osob
• Počet podpořených osob v počátečním vzdělávání – studentů celkem: 475 osob
• Počet úspěšně podpořených osob v počátečním vzdělávání – studenti: 48 osob

Cílové skupiny projektu

• Mladí vědečtí pracovníci (do 45 let, primární skupina)
• PhD. Studenti (primární skupina)
• Ostatní VŠ studenti (sekundární skupina)
• Ostatní vědečtí pracovníci VŠ (sekundární skupina)

Místo realizace projektu

• Středočeský kraj (Průhonice)§  Jihočeský kraj (Třeboň)
• Jihomoravský kraj (Brno)
• Olomoucký kraj (Olomouc)
• Vysočina (Studenec)

Seznam projektových témat

V rámci projektu budou řešena následující témata:

Téma 1

Subtéma 1.a.1. Postdoktorand 1:
Cílem projektu je kvantitativně sledovat zisky a výdaje plynoucí ze vzájemného vztahu mezi kaprovitými rybami hořavkami a sladkovodními mlži. Hořavky kladou jikry do žaberní dutiny mlžů a mlži prochází larválním stádiem, které parazituje na rybách. Pilotní studie ukázala, že v tomto koevolučním vztahu může mít výhodu jak ryba, tak mlž, a role hostitele a parazita mohou být převráceny. Projekt zahrnuje respirometrické, histologické, genetické i behaviorálně ekologické metodiky a je založen na srovnávacím přístupu na mezidruhové a mezipopulační úrovni. Terénní práce budou probíhat v Evropě a Číně.

Subtéma 1.a.2 Postdoktorand 2:
Cílem projektu je analyzovat vztah mezi variabilitou imunitní odpovědi (zejména na úrovni imunitních genů) a diverzitou společenstva patogenů s využitím komparativních přístupů a moderních metod genetické analýzy (next-generation sequencing). Data budou interpretována v ekologickém a evolučním kontextu – ve vztahu k životní historii, ekologii druhů a geografickým proměnným. Modelové taxony budou tvořit druhově bohaté skupiny evropských a afrotropických pěvců a myšovitých hlodavců.

Subtéma 1.b.1 Postdoktorand 3:
Cílem výzkumu budou vztahy mezi poloparazityckými rostlinami a jejich rostlinnými hostiteli se zaměřením na taxonomickou a funkční diverzitu hostitelského společenstva v podmínkách různé produktivity a se zaměřením na fylogenetické vztahy poloparazitů a jejich hostitelů. Terénní pozorování budou porovnávány s manipulativními experimenty prováděnými jak v terénu tak v laboratoři. V interakcích poloparazit-hostitel bude kladen důraz na druhově specifické rozdíly. K určení odpovědi na hostitele na parazitaci se bude využívat analýza zásobních látek (nestrukturálních polysacharidů) hostitelů.

Subtéma 1.b.2 Postdoktorand 4:
Tým se zabývá výzkumem populační biologií rostlin (s důrazem na kriticky ohrožené druhy), identifikací kritických fází životního cyklu, interakcí rostlin s herbivory a mykorhitickými houbami, a významem polyploidie pro populační biologii a úspěšnost rostlin v krajině. V rámci dosavadních studií se podařilo získat množství dílčích poznatků, které poskytují dobrý obraz o populační biologii, interakcích a roli polyploidie pro vybrané druhy. Jejich prediktivní použití na větší soubory druhů je však velkou nevyřešenou otázkou, která zatím brání jejich širšímu použití pro porozumění rozšíření druhů v krajině, jejich úbytku (u kriticky ohrožených druhů) nebo naopak invaznímu šíření. Proto tato existující (důkladná, ale omezená na relativně malý soubor druhů) data bude třeba napojit na existující databázové informace o těchto modelových druzích, a pomocí technik data mining se pokusit o jejich extrapolaci na širší soubory druhů. K tomu budou sloužit existující popisné údaje o velkých souborech druhů. Další rozvoj tohoto slibného tématu proto není možný bez masivního zapojení těchto technik. Propojení těchto témat by umožnilo prediktivní použití již existujících populačně biologických informací, a na základě toho dosáhnout skutečnému porozumění rozšíření většiny druhů v krajině, úbytku ochranářsky zajímavých druhů a invaznímu šíření.

Téma 2

Subtéma 2.a.1. Postdoktorand 5:
Analýza přechodu mezi vegetativní a reprodukční fází životního cyklu u různých zástupců rodu Chenopodium. Integrace fylogenetiky a sudia ontogeneze (tzv. evo-devo) s využitím transkriptomiky za účelem objasnění evoluce kvetení u tohoto velmi rozmanitého rodu zahrnujícího druhy o různém stupni ploidie.

Subtéma 2.a.2. Postdoktorand 6:
Studium koexistence několika linií arbuskulárně mykorhizních hub v kořenovém systému vyšších rostlin. Využití transkriptomických a genomických přístupů k pochopení vzájemných vztahů a interakcí mezi houbovými symbionty a hostitelskou rostlinou.

Subtéma 2.a.3. Postdoktorand 7:
Využiti metod sekvenování dalších generací pro studium vysoce komplexních rostlinných genomů, obsahujících repetice v důsledku polyploidizace, genové duplikace nebo rekombinace. Integrace genomických a transkriptomických dat vedoucí ke stanovení diferenciální exprese, vytvoření trankripčních map vybraných genomických úseku a odlišení exprese rodičovských genomů polyploida.

Subtéma 2.b.1 Postdoktorand 8:
Cílem projektu je osvětlit, jak procesy na úrovni celého genomu (polyploidizace, změny v množství jaderné DNA, hybridizace) ovlivňují vlastnosti, které podmiňují invazní chování zavlečených druhů rostlin. Studium bude probíhat pomocí spektra cytogenetických, molekulárních a ekologických technik (průtoková cytometrie, karyologie, metody in situ hybridizace, AFLP, masivní paralelní sekvenování – 454, Solexa, srovnávací kultivační experimenty). Vhodný kandidát by měl mít praktické zkušenosti s uvedenými metodickými postupy a dobré statistické znalosti. Postdoktorand bude zodpovědný zejména za následující činnosti:

• analýzy absolutní i relativní velikosti genomu a stupně ploidie pomocí průtokové cytometrie, doplněné stanovením počtu chromozómů
• podrobnější studium karyotypu s využitím technik in situ hybridizace (FISH, GISH)
• fylogeografické analýzy s využitím tradičních molekulárních technik (AFLP, sekvenace vybraných chloroplastových a jaderných markerů)
• srovnávací analýzy genomu s využitím dat z masivního paralelního sekvenování (454, Solexa)
• kultivační experimenty srovnávající populace z původního a sekundárního areálu
• srovnávací terénní studium populací invazních druhů v různých fázích invaze ve střední Evropě
• interpretace ekologických a fenetických dat ve fylogenetickém kontextu

Subtéma 2.b.2 Postdoktorand 9:
Cílem projektu je osvětlit, jak se procesy na úrovni celého genomu (polyploidizace, změny v množství jaderné DNA, hybridizace) podílejí na diferenciaci rostlinných skupin, které prodělaly rychlou adaptivní radiaci. Studium bude probíhat pomocí spektra cytogenetických a molekulárních technik (průtoková cytometrie, karyologie, metody in situ hybridizace, AFLP, masivní paralelní sekvenování – 454, Solexa). Vhodný kandidát by měl mít praktické zkušenosti s uvedenými metodickými postupy a dobré statistické znalosti.Postdoktorand bude zodpovědný zejména za následující činnosti:

• analýzy absolutní i relativní velikosti genomu a stupně ploidie pomocí průtokové cytometrie, doplněné stanovením počtu chromozómů
• fylogenetické a fylogeografické analýzy s využitím tradičních molekulárních technik (AFLP, sekvenace vybraných chloroplastových a jaderných markerů)
• podrobnější studium karyotypu s využitím technik in situ hybridizace (FISH, GISH)
• analýzy genomu s využitím dat z masivního paralelního sekvenování (454, Solexa)
• interpretace cytogenetických dat ve fylogenetickém kontextu

Subtéma 2.b.3 Postdoktorand 10:
V současné době je mezigenerační plasticita (způsobena epigenetickymi změnami) považována za důležitý mechanismus umožňující fenotypové přizpůsobení sexuálně vzniklých jedinců lokálním podmínkám.  Přestože byl dosud tento fenomén studován pouze u neklonálních rostlin, my předpokládáme, že transgenerační plasticita může hrát důležitou roli i u vegetativně odvozených potomků. Tato hypotéza bude poprvé testována na modelovém druhu klonální rostliny. Za pomoci manipulačních experimentů bude studován vliv transgenerační plasticity na chování vegetativně vzniklých potomků v podmínkách různé kompetice. Navrhovaný projekt poskytne zcela nový pohled na časovou dimenzi fenotypové plasticity klonálních rostlin a přispěje k porozumění ekologii a evoluci klonality. Jako modelovy druh bude vybrána klonalní rostlina odnožující z kořenů.

Kontakty

Dr. Jiří Doležal (koordinátor projektu)
Botanický ústav Akademie věd ČR, v. v. i.
dolezal@butbn.cas.cz

Jiří Kahl (projektový manažer)
Botanický ústav Akademie věd ČR, v. v. i.
jiri.kahl@ibot.cas.cz