Výzkumné projekty

Lakušníky (Ranunculus subgen. Batrachium)

Lakušníky jsou zvláštní skupina bělokvětých pryskyřníků, která se zcela specializovala na život ve vodním prostředí. S tím souvisí speciální morfologie (např. dělené ponořené listy) a značná morfologická plasticita. Celá skupina se také vyznačuje značnou mírou hybridizace, resp. vznikem některých druhů hybridizací spojené s polyploidií (tj. allopolyploidie). Díky tomu zatím lakušníky úspěšně vzdorují běžným molekulárně-fylogenetickým metodám a jejich systematika je velmi nejasná. Dále se zde vyskytují různé reprodukční systémy (auto- i allogamie a asi i jejich směs), různě široká vazba na podmínky prostředí, atd. Je zde tedy prostor pro řešení mnoha zajímavých otázek, které jsou v biologii populární.

V současné době se soustřeďujeme na poznání základní variability lakušníků v Česku a okolních zemích – zejména morfologie a variabilita v počtu chromozómů (resp. ve velikosti genomu, měřené pomocí průtokové cytometrie) a sekvenování vybraných úseků jaderné i chloroplastové DNA. Zároveň se již rozjíždí výzkum pomocí pokročilejších molekulárních metod (sekvenování ITS úseku metodami nové generace, NGS, na platformě PacBio), testovány jsou mikrosatelity jakožto základní populačně-genetický marker. Lakušníky by mohly být tématem diplomových prací.

Taxonomie rodu Centaurea (zejména sekce Jacea, ale nejen ta)

Studovány jsou morfologická variabilita a plasticita (statistická analýza většího počtu znaků z více populací), počty chromozómů a stupeň ploidie (počítání pod mikroskopem a průtoková cytometrie), hybridizace (hybridizační experimenty i analýza přírodních populací pomocí průtokové cytometrie molekulárních metod) a také rozšíření jednotlivých taxonů (terénní studium a revize herbářů) a okrajově jejich ekologické nároky. Teprve shrnutím poznatků ze všech těchto hledisek vzniká revize současné klasifikace. Na dokončenou taxonomickou revizi navazuje obvykle také revize nomenklatury.

V minulých letech se práce soustřeďovala hlavně na Česko a na Slovensko a nejbližší okolí, kde je hlavní část hotová, ale zbývá dořešit řadu dílčích otázek. V poslední době se můj hlavní zájem přesunuje do Východních a Jižních Karpat (Rumunsko + Ukrajina), a to zejména ve skupině parukářek (C. phrygia agg.). Velké nejasnosti – a tedy i náměty pro další práci – zůstávají také v převážně západoevropské skupině chrpy černé (C. nigra agg.), jihoalpské skupině chrpy černající (C. nigrescens agg.), ve skupině chrpy luční (C. jacea agg.) v celé jižní Evropě a asi v úplně ve všem na Balkáně a od Karpat směrem na východ. Ve spolupráci s rakouskými kolegy by bylo možné studovat skupinu chrpy čekánku (centaurea scabiosa na východním okraji Alp (údajný endemický druh, kontakty s panonskými a balkánskými prvky, k tomu celkově nedotažená taxonomie této skupiny v celé jižní Evropě).

V současné době jsou připraveny ke zpracování a publikaci výsledky morfologických a cytometrických měření chrp parukářek z Rumunska a skupiny chrpy luční ve střední Evropě. Nadějným se jeví studium velikosti genomu jako znaku odlišujícího jednotlivé skupiny chrp. Z molekulárních metod byly odzkoušeny sekvenování jaderné ribozomální (ITS úsek) i chloroplastové DNA ale nepřináší dostatečnou variabilitu a metoda AFLP (slibná), uvažuji i o některých metodách založených na tzv. sekvenování nové generace (např. RADseq). Velmi bych uvítal studendy, kteří by se do bádání nad chrpami pustili se mnou, možná témata najdete v nabídce diplomových prací.

Morfologická plasticita chrpy luční (Centaurea jacea)

Jedno z dílčích témat navazující na taxonomickou problematiku chrp ve střední Evropě. Cílem práce je objasnit příčiny a rozsah morfologické plasticity chrpy luční (tj. nakolik je vzhled rostlin ovlivňován stanovištními podmínkami). V této skupině je totiž rozlišováno několik taxonů (poddruhů nebo drobných druhů), u kterých není jasné, zda jde o skutečně samostatné taxony (ve smyslu samostatného vzniku a vlastní genetické i morfologické variability) nebo zda to jsou pouze extrémní formy jednoho plastického druhu opakovaně vznikající v podobných stanovištních podmínkách.

V rámci projektu proběhla jedna diplomová práce testující vliv prostředí pomocí přesazovacích pokusů i terénního studia morfologie jednoho z údajných taxonů v nejrůznějších typech prostředí. Výsledky by bylo ale třeba doplnit dalšími sběry. Testována byla i metoda ISSR pro porovnání genetické variability, pro další práci ale bude vhodné nahradit ji spolehlivější postupy (AFLP?).

Hybridizace a polyploidie a jejich interakce (Centaurea jako model)

Otázky spojené s polyploidií rostlin a vznikem polyploidů a jejich udržením v mateřské diploidní populaci jsou v současnosti velmi módní a hojně studované a Centaurea sect. Jacea je vhodnou modelovou skupinou. Přestože studií polyploidie je mnoho, jen málo z nich je natolik detailních, aby mohly být porovnány s teoretickými modely. V rámci probíhajícího čtyřletého grantu od GA ČR (2008–2011) byla studována četnost hybridizace mezi různými ploidními úrovněmi, role neredukovaných gamet, variabilita v jejich četnosti a další procesy, které mohou ovlivňovat koexistenci diploidů a polyploidů ve smíšených populacích. Prováděli jsme hybridizační experimenty a výsledky porovnávali s podrobně analyzovanými (řádově stovky jedinců) přírodními populacemi.

Na projekt by mohlo navázat - např. v podobě diplomové práce - další studium hybridizace v měřítku krajiny - terenní průzkum a stanovení počtu smíšených populací a populací obsahujících křížence, kvantifikace podílu kříženců v populacích, apod., Srovnávány by mohly být taxony se stejným a různým počtem chromozómů. Výsledky by mohly přispět k obecné a dosud nevyřešené metodické otázce, jak vůbec intenzitu hybridizace popsat a kvantifikovat.

Mapování rozšíření rostlin a určovací literatura

V rámci probíhající projektu PLADIAS se účastním mapování rozšíření rostlin v Česku: sběr dat pro všechny druhy a pro některé rody jsem autorem nebo spoluautorem výsledných map - chrpy Centaurea a několik příbuzných rodů (např. Arctium a Echinops), lakušníky (Ranunculus sect. Batrachium) a několik dalších.

Rod chrpa (Centaurea) jsem zpracoval pro právě připravované 2. vydání Klíče ke květeně ČR a 4. vydání klíče (Exkursionsflora) pro Rakousko, a budu se podílat na Klíči a Květeně Slovenska

Reprodukční systémy jeřábů (Sorbus)

Rod jeřáb zahrnuje pohlavně se množící i apomiktické druhy (tj. druhy, které vytváří semena bez oplození, semena jsou genetickou kopií mateřského jedince). Takové skupiny jsou taxonomicky složité (dalšími známými příklady jsou ostružiníky, pampelišky, jestřábníky nebo kontryhele). Apomiktické druhy jeřábů mají často malé areály (v extrémním případě jde o jedinou lokalitu) a tvoří tak podstatnou část endemitů v české flóře. Cílem práce zde ale není taxonomický popis (to již většinou bylo provedeno), ale spíše poznání reprodukční biologie jeřábů - nakolik se vedle apomixie uplatňuje i pohlavní rozmnožování (zbytková sexualita) a jaká je díky tomu možnost vzniku nových kříženců (potenciálně nových druhů). Metodický přístup zahrnuje zejména odhad reprodukčního systému z ploide / velikosti semen pomocí průtokové cytometrie (tzv. flow cytometric seed screen, FCSS), ale v některých případech by bylo vhodné využít také molekulární metody, pro rod jeřáb jsou k dispozici mikrosatelity.

Na studiu jeřábů spolupracuji s Martinem Lepším z Jihočeského muzea i dalšími kolegy. V současnosti nabízíme diplomovou praci zaměřenou na velmi zajímavý a dosud z hlediska rozmnožování zcela neprozkoumaný vysokohorský druh jeřáb mišpulka.

Vrba velkolistá (Salix appendiculata) na Šumavě

Vrba velkolistá představuje alpský migrant a jeden z nejvzácnějších druhů v květeně Šumavy. Cílem práce je revize současnosného stavu udávaných lokalit - počty jedinců, možnosti rozmnožování (poměr pohlaví) a stanovení intenzity hybridizace s dalšími druhy vrb (morfologie, měření velikosti genomu metodou průtokové cytometrie, výhledově i další molekulární metody). Na projektu spolupracuje více pracovníků PřF JU a Jihočeské pobočky České botanické společnosti.

Květena vesnic

Flóra lidských sídel je velmi specifická. V poslední době prochází se změnou životního stylu obyvatel výraznými proměnami, šíří se nové druhy a naopak některé dříve běžné rostliny se dostávají se na červené seznamy ohrožených druhů. Projekt navazuje na dlouhou tradici studia vesnické květeny v jižních Čechách v rámci Jihočeské pobočky České botanické společnosti. Jeho cílem je jednak dokumentace současného stavu vesnické flóry v části jižních Čech (v linii od Budějovické pánve přes Blanský les a okolí Českého Krumlova po oblast severně od Lipenské přehrady) a jednak analýza faktorů, které složení a diverzitu návesní květeny ovlivňují. Zaměřujeme se jak na abiotické faktory jako jsou rozloha sídla, nadmořská výška nebo charakter okolní krajiny, tak na charakter vesnic jako takových (např. podíl opuštěných ploch, chovy drobného zvířectva, apod.). V rámci projektu byla dokončena jedna diplomová práce, výsledky jsou připravovány k publikaci.