Výzkumné skupiny: Katedra botaniky

Biologie semen a domestikace rostlin

Přeměnu planých druhů rostlin v plodiny lze považovat za zrychlenou evoluci, která je výsledkem lidského a přírodního výběru. Tyto procesy vedly k tzv. domestikačnímu syndromu, který zahrnuje změny vzhledu rostlin, jejich obranyschopnosti a využitelnosti. Za klíčové jsou považovány dva znaky: omezení samovolného šíření a odstranění dormance semen. Omezení šíření bylo u většiny plodin předmětem selekce, aby se usnadnila sklizeň, zatímco u planě rostoucích rostlin je šíření semen zásadní strategií přežití. Stejně tak ve volné přírodě semena klíčí až po uplynutí určitých podmínek, zatímco plodiny mají tendenci klíčit ihned po zasetí.

Semena zásadním způsobem přispěla ke zlepšení reprodukčního potenciálu a schopnosti šíření rostlin. Zvláštní význam má především osemení semen, které zajišťuje ochranu v semeni ukrytého embrya před vniknutím patogenů nebo nepříznivými vlivy prostředí. Osemení představuje fyzikálně-chemickou ochrannou bariéru semen. Semena planě rostoucích a kulturních rostlin se svým vzhledem a vlastnostmi nápadně odlišují, především vlastnosti jejich osemení se v průběhu domestikace zásadně změnily. Schopnost semen přetrvávat v půdě po dlouhou dobu bez rozkladu je do značné míry dána vlastnostmi osemení. Tyto procesy studujeme pomocí kombinace srovnávací anatomie, metabolomiky, genetického mapování a profilování transkriptomu planých předků a příslušných plodin s cílem identifikovat geny a dráhy podílející se na ztrátě dormance semen a pukavosti (dehiscenci) lusků u hrachu, čočky a cizrny.

Zajímáme se také o planě rostoucí příbuzné plodin (Crop Wild Relatives, CWR), zejména luskovin. Je známo, že během domestikace došlo ke snížení diverzity. To vedlo k tomu, že moderní plodiny jsou náchylné k chorobám a škůdcům. CWR zůstávají významným zdrojem genetické rozmanitosti pro zlepšování plodin a tolerance vůči biotickým a abiotickým stresům.

Aktuální projekty

Hilum - the seeds Achilles heel? The enigma of hilum formation and polyphenol oxidase function in seeds (Grantová agentura české republiky, 24-10730S, 2024-2026, hlavní řešitel: Petr Smýkal)

Towards Next Generation Crops (TANGENC) (OPJAK, MSMT CZ, 2024-2028, řešitel: Petr Smýkal)

Mezinárodní spolupráce

Eric von Wettberg, University of Vermont, USA

Kirstin Bett, Thomas Warkentin, University of Saskatchewan, Canada

Donal O´Sullivan, University of Reading, UK

Jerome Verdier, INRAE, Angers, France

Juan Pablo Renzi, INTA, Bahia Blanca, Argentina

Jens Berger, Matthew Nelson, CSIRO Perth, Australia

Clarice Coyne, USDA, Pullman, USA

Charlotte Seal, Millenium Seed Bank, Kew, UK

Personální složení

Vedoucí skupiny

prof. Ing. Petr Smýkal, Ph.D.

Vědecký pracovník

Mgr. Jana Balarynová, Ph.D.

Ph.D. studenti

Mgr. Barbora Klčová

Ing. Denisa Konečná

Ing. Lenka Zablatzká

RNDr. Pavel Kopecký

Biosystematika a ekologie rostlin

Diverzita rostlin na Zemi je spjata se třemi významnými evolučními jevy. Jsou jimi hybridizace, polyploidizace a apomixie. Naše skupina zkoumá, jakým způsobem se tyto jevy projevují v evoluci rostlin, jak ovlivňují jejich vlastnosti a jak se odráží v jejich diverzitě. Zaměřujeme se na rostlinné rody s výskytem polyploidie a současně s různým zastoupením nepohlavního a sexuálního rozmnožování: (a) taxony s převládajícím asexuálním způsobem reprodukce prostřednictvím apomixie (Hanguana, Poa, Rubus, Taraxacum), (b) taxony kombinující sexuální a vegetativní způsob rozmnožování (Allium, Ficaria, Gagea, Muscari, Ornithogalum, Salix) a (c) taxony s převládajícím sexuálním způsobem rozmnožování (Crocus, Dactylorhiza, Pulmonaria, Sciaphila, Thismia).

Dále studujeme ekologii populací a společenstev cévnatých rostlin s důrazem na klimatickou změnu. V důsledku toho se mění podmínky prostředí, následně pak vzájemné vztahy mezi druhy ve společenstvech a celkově pak biodiverzita na různých časoprostorových úrovních. Studium dynamiky lesních rostlinných společenstev a jejich biodiverzity opíráme o informace o změnách společenstev v horizontu desítek let, což umožňuje další okruh systematicky sbíraných informací. Všechna data jsou vyhodnocována za použití statistických metod a se zaměřením na změny biodiverzity – taxonomických a funkčních změn rostlinných společenstev.

Při našem výzkumu používáme široké spektrum terénních, laboratorních i statistických metod a přístupů, např. morfometrickou analýzu, fytocenologické snímkování, počítání chromozomů, průtokovou cytometrii, metody založené na sekvenování DNA, statistické modelování nik a mnoho dalších. Slouží nám k tomu dobře vybavené laboratoře, skleníky, experimentální pozemek a herbář (OL). Rostliny studujeme na všech úrovních organizace, od jejich DNA po rostlinná společenstva. Zaměřujeme se především na rostliny ve střední a jižní Evropě a jihovýchodní Asii.

Intenzivně se zároveň podílíme na výuce botanických předmětů na katedře a při popularizaci botaniky před širokou veřejností a na základních a středních školách.

Aktuální projekty

Genetická diverzita kriticky ohroženého snědku pyrenejského kulatoplodého jako podklad k přípravě záchranného programu (Technologická agentura ČR, 2024–2026, hlavní řešitel: Michal Hroneš)

Objevování nových druhů – opravdu nás to nezajímá? Rod Thismia (Thismiaceae) na Borneu a Sumatře (Grantová agentura ČR, 2023-2025, členové řešitelského týmu: Michal Hroneš, Michal Sochor).

A good servant, but a bad master: brambles (Rubus L., Rosaceae) as a model for studies on apomixis and plant invasions (Juniorský grant UPOL, 2024-2026, hlavní řešitel: Michal Sochor).

Personální složení

Vedoucí skupiny

RNDr. Martin Duchoslav, Ph.D.

Pracovníci

Bc. Terezie Hahnová

Mgr. MgA. Radim Hédl, Ph.D.

RNDr. Zbyněk Hradílek, Ph.D.

RNDr. Michal Hroneš, Ph.D.

Mgr. Lucie Kobrlová, Ph.D.

Bc. Barbora Kovalová

Mgr. Martina Oulehlová, Ph.D.

Mgr. Michal Sochor, Ph.D.

Doc. RNDr. Bohumil Trávníček, Ph.D.

Doc. RNDr. Radim J. Vašut, Ph.D.

RNDr. Vladimír Vinter, Ph.D.

Ph.D. studenti

Mgr. Kateřina Vojtěchová

Mgr. Michaela Konečná

Mgr. Marika Halmová

Evoluce a systematika sinic a řas

Planetu Zemi obývají miliardy druhů mikroorganismů. Značnou část z nich tvoří sinice a řasy, které jsou zodpovědné za polovinu globální primární produkce. V naší skupině se zabýváme otázkami souvisejícími s biodiverzitou a evolucí sinic a řas (zejména zlativek a rozsivek). Zajímají nás konkrétně faktory, které ovlivňují distribuci, diverzifikaci, vývoj druhů sinic a řas a jejich adaptaci na nehostinné podmínky, například sucho. K objasnění evolučních jevů používáme metody na úrovni fenotypu (zejména morfologie), genomu, transkriptomu, epigenomu a proteomu. Evoluční vztahy rekonstruujeme pomocí jednotlivých genů a celých genomů. Důležitou součástí našeho výzkumu je také rozšiřování našich poznatků z taxonomie sinic. Každým rokem nacházíme nové rody a druhy sinic od tropů až po polární oblasti. Dále jsme v průběhu let nastřádali rozsáhlou sbírku sinic, která čítá téměř tisíc kmenů. Část z nich je udržována v rámci sbírky fytopatogenních mikroorganismů (UPOC), která obsahuje také sinice a řasy. Rozvíjíme metodu rychlé identifikace sinic pomocí hmotnostní spektrometrie.

Aktuální projekty

Faktory pohánějící globální diverzifikaci kosmopolitní sinice Microcoleus (Grantová agentura České republiky, 2023-2025, řešitel: Petr Dvořák)

Cílem tohoto projektu je pochopení vzniku druhů v rámci terestrických sinic rodu Microcoleus (Cyanobacteria). Ucelený obraz o faktorech ovlivňujících diverzifikace získáváme pomocí analýz na úrovni genomu, transkriptomu, epigenomu a fenotypu v našem globálním datasetu.

Webové stránky projektu: https://cyano-olomouc.github.io/CyanoPal-Website/index.html

Personální složení

Vedoucí skupiny

prof. RNDr. Aloisie Poulíčková, CSc.

Pracovníci

doc. Mgr. Petr Dvořák, Ph.D.

doc. RNDr. Petr Hašler, Ph.D.

Mgr. Svatopluk Skoupý, Ph.D.

Aleksandar Stanojković, Ph.D.

Ph.D. studenti

Mgr. Eliška Dřímalová

Mgr. Barbora Hájková

Mgr. Adéla Kovalíková

Fytopatologie a mikrobiologie

Oddělení fytopatologie a mikrobiologie je vědecky dlouhodobě zaměřeno na komplexní výzkum problematiky biologie fytopatogenních hub a variability interakcí rostlin a fytopatogenních organismů. Výzkumnou činnost lze rozdělit do pěti hlavních částí: 1) Tvorba a udržování sbírek fytopatogenních organismů, zejména biotrofních parazitů rostlin a některých dalších skupin. 2) Studium biologické a genetické variability fytopatogenních hub a jejich dynamiky na nejrůznějších úrovních (individuální a populační, lokální i na úrovni velkých geografických oblastí), včetně jejich rezistence k fungicidům i citlivosti vůči biologickým preparátům. Pozornost je rovněž věnována diagnostice původců chorob rostlin za použití klasických a molekulárních metod. Zejména jde o zástupce řádů Peronosporales (Bremia, Peronospora, Pseudoperonospora, Plasmopara), Erysiphales (Erysiphe, Podospahera, Sphaerotheca) a vybrané skupiny nekrotrofů (Fusarium sp., Ramularia collo-cygni, Oculimacula yallundae, Mycosphaerella graminicola). 3) Kolekce genových zdrojů rostlin (Cucurbitaceae, Lactuca, Solanum) a výzkum jejich taxonomie, biologie, ekologie, biogeografie a genetické variability, jako východiska pro komplexní výzkum interakcí rostlina-patogen, ale také pro jejich praktické využití jako zdrojů a donorů rezistence ve šlechtění rostlin. 4) Biodiverzita a genetická variabilita interakcí hostitel-patogen v přírodních a kulturních patosystémech na modelových objektech výše uvedených skupin rostlin a patogenů. 5) Výzkum mechanismů rezistence rostlin vůči biotickým a abiotickým vlivům na všech úrovních biologické organizace (molekulární a genetické, fyziologické a biochemické, buněčné a pletivné, individuí, populací a společenstev).

Aktuální projekty

Národní program konzervace a využívání genetických zdrojů mikroorganismů a drobných živočichů hospodářského významu. Sbírka fytopatogenních mikroorganismů UPOC (51834/2017-MZE-17253) (Ministerstvo Zemědělství ČR, 2023-2027, řešitel za UPOL: prof. A. Lebeda).

Hilum-Achilova pata semene? Záhada formování hila a funkce polyfenoloxidasy v semenech (24-10730S). (Grantová agentura ČR, 2024-2026, člen řešitelského týmu: Mgr. P. Matušinský).

Využití biologicky aktivních látek rostlinného původu při skladování zemědělských produktů (QK21010064) (NAZV, 2021-2025, řešitel za UPOL Mgr. P. Matušinský).

Endofytické mikroorganismy pro ekologizaci moderního zemědělství (QL24010008) (NAZV, 2024-2028, řešitel za UPOL Mgr. P. Matušinský).

Personální složení

Vedoucí skupiny

prof. Ing. Aleš Lebeda, DrSc.

Pracovníci

doc. Ing. Eva Křístková, Ph.D.

doc. RNDr. Barbora Mieslerová, Ph.D.

doc. RNDr. Michaela Sedlářová, Ph.D.

Mgr. Pavel Matušinský, Ph.D.

RNDr. Božena Sedláková, Ph.D.

Monika Holotíková

Jana Víšová, DiS

Ph.D. studenti

Mgr. Patrik Mlčoch

Konzervační botanika

Naše skupina se zabývá studiem populační genetiky ohrožených druhů rostlin. V rámci našeho výzkumu se snažíme popsat vztahy a rozdíly mezi populacemi, a následně vysvětlit příčiny, které k tomuto rozrůznění vedly. Rovněž se pokoušíme o identifikaci hlavních faktorů negativně ovlivňující populace studovaných druhů. Při našem výzkumu sledujeme rozdíly mezi organismy na úrovni změn v pořadí nukleotidů v DNA. Tyto informace získáváme jednak pomocí klasického Sangerova sekvenování krátkých genomických regionů, tak pomocí metod celogenomového genotypování. Na našem pracovišti provádíme rovněž studie využívající mikrosatelitní anebo AFLP markery. Tyto metody rovněž využíváme pro studium genetické variability genofondových kolekcí planých locik a fytopatogenních hubových organismů. Naše aktivity jsou spjaty s činností dalších pracovních skupin katedry botaniky.

Aktuální projekty

Celogenomové genotypování zbytkových populací Pulsatilla patens, Dracocephalum austriacum a Campanula cervicaria, kriticky ohrožených druhů rostlin České republiky (Technologická agentura České republiky, 2023-2025, hlavní řešitel: Miloslav Kitner)

Projekt v spolupráci s Agenturou ochrany přírody a krajiny (AOPK ČR) má za cíl zjistit populačně genetickou strukturu a úroveň genetické diverzity zbývajících populacích tří kriticky ohrožených druhů české flóry.

Personální složení

Vedoucí skupiny

RNDr. Miloslav Kitner, Ph.D.

Pracovníci

RNDr. Ľuboš Majeský, Ph.D.

Mgr. Lucie Vaculná, Ph.D.

Ph.D. studenti

Mgr. Tereza Křivánková

Tkáňové kultury a rostlinné biotechnologie

Oddělení tkáňových kultur a rostlinných biotechnologií, je vědecky dlouhodobě zaměřeno na aplikovaný výzkum v oblasti in vitro kultur rostlin. Výzkumná činnost zahrnuje studium regenerace protoplastových kultur rostlin a zygotické embryogeneze in vitro na buněčné a transkripční úrovni. Podstatnou části výzkumných aktivit je i experimentální činnost spojená s mikropropagací léčivých a aromatických rostlin a přípravou jejich nových genotypů pomocí metod artificiální polyploidizace. Nové linie léčivých rostlin jsou testovány na změny genové exprese v biosyntéze sekundárních metabolitů a rovněž na kvalitativní a kvantitativní změny ve spektru sekundárních metabolitů obsažených v rostlinách. Mezi hlavní studované léčivé rostliny patří například konopí, tymián, zběhovec plazivý, kozinec blanitý, brutnák lékařský a zástupci rodu hořec.

Výzkumná činnost oddělení se odráží v pedagogických aktivitách, a to jednak ve spektru nabízených a vyučovaných předmětů v oblasti tkáňových kultur a biotechnologií, ale také v nabídce témat studentských kvalifikačních prací, od bakalářských po témata prací doktorských.

Aktuální projekty

Léčivé rostliny v potravinářství - nový směr k prevenci civilizačních chorob (QL24010019) (NAZV, 2024-2028, řešitel za UPOL: doc. RNDr. Vladan Ondřej, Ph.D.).

České bylinky pro nové potraviny podporující zdraví populace (QK1910103). (NAZV, 2019-2023, řešitel za UPOL: doc. RNDr. Vladan Ondřej, Ph.D.).

Personální složení

Vedoucí skupiny

doc. RNDr. Vladan Ondřej, Ph.D.

Pracovníci

RNDr. Božena Navrátilová, Ph.D.

Ing. Josef Baltazar Šenkyřík

Ph.D. studenti

Ing. Josef Baltazar Šenkyřík

Katedra botaniky

Výzkumné skupiny

Nastavení cookies a ochrany soukromí