Vliv rostlin na strukturu, funkci a diverzitu společenstev hub

• Thesis title in Czech: Vliv rostlin na strukturu, funkci a diverzitu společenstev hub
• Thesis title in English: Effects of plants on the structure, function and diversity of fungal communities
• Key words: ekologie, botanika, mykologie, molekulární biologie, půda, opad, kořeny, rhizosféra
• English key words: ecology, botany, mycology, molecular biology, soil, litter, roots, rhizosphere
• Academic year of topic announcement: 2014/2015
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Botany (31-120)
• Supervisor: prof. RNDr. Petr Baldrian, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 02.10.2014
• Date of assignment: 02.10.2014

Preliminary scope of work

Houby představují významnou skupinu mikroorganismů v prostředí půdy a rostlinného opadu. Mnoho houbových taxonů je silně asociováno s rostlinami a funguje jako pathogeni, symbionti kořenů (například houby tvořící arbuskulární mykorrhizu a ektomykorrhizu), nebo rozkladači rostlinné biomasy. To je důsledkem skutečnosti, že rostliny svou aktivitou vytvářejí niky, které jsou houbami obývány. Tito niky se mezi rostlinami liší svými vlastnostmi, jako je chemické složení či produkce exudátů. Mnoho předchozích prací popisuje vazbu mezi konkrétními druhy hub a živými rostlinami či jejich odumřelou biomasou, ale není jasné, nakolik jsou takovéto vazby významné pro složení celých společenstev hub. Nejvýznamnějšími nikami rostlinného původu jsou kořeny a listy živých rostlin a rostlinný opad.
Cílem tohoto projektu je popis složení společenstev a fungování hub asociovaných s těmito nikami. Ve studovaných oblastech bude vybráno několik druhů hub včetně trav, bylin a stromů, u nichž bude charakterizováno společenstvo hub, asociované s jejich kořeny a rhizosférou. Podobným způsoběm budou porovnána společenstva živých listů a listového opadu rostlin. U vybraných rostlin bude společenstvo hub a jeho aktivita (transcripce) sledována v různých obdobích, kdy se fotosyntetická aktivita rostlin významně liší (např. časná a pozdní vegetační seazóna, zima). Pro objasnění vztahů mezi diverzitou rostlin a hub budou porovnána společenstva hub na opadu a v půdě na místech s rozdílnou diverzitou rostlin; v tomto experimentu bude molekulárními metodami popsána také diverzita rostlinných kořenů. Pro dosažení výše uvedených cílů bude využito kombinace metod molekulární biologie včetně the next-generation-sequencing, kvantitativní PCR, metatranskriptomiky a cílené analýzy genů, podílejících se na dekompozici a metod mikrobiologie a biochemie (jako isolace čistých kultur, kultivace, stanovení enzymové aktivity, aj.). Projekt by měl přispět k porozumění vztahům mezi diverzitou a aktivitou rostlin a mezi diverzitou a fungováním společenstev hub.

Preliminary scope of work in English

Fungi represent an important group of microorganisms. Many fungal taxa are tightly associated with plants and act as plant pathogens, root symbionts (e.g., the arbuscular mycorrhizal or ectomycorrhizal fungi) or decomposers of dead plant biomass. As a consequence, plants create niches that are inhabited by fungi and these niches vary in their properties, such as the chemical composition or production of root exudates, among plant taxa. There are multiple reports on the association of certain fungal taxa with living or dead plants but these records are limited to a few taxa and these relationships are thus unknown on the level of the whole fungal communities. The most important niches of plant origin are plant roots and leaves and plant litter.
The aim of this project is to explore the community composition and functioning of fungi associated with these niches. At the study sites, various plant species including grasses, herbs and trees will be selected and the structure and activity of fungi associated with their roots and rhizospheres will be explored. In a similar way, fungal endophytes of leaves and litter of the same taxa will be explored. In selected plants, fungal community and their activity (transcription) will screened at several seasons with when the plants photosynthetic production differs (e.g., early and late vegetation season, winter). To assess the relationships between plant and fungal diversity, multiple sites with variable aboveground plant diversity will be screened for soil and litter fungi; in this experiment, belowground root diversity will be assessed by molecular methods. To achieve this, the combination of methods will be used including these of molecular biology, including the next-generation-sequencing, quantitative PCR, metatranscriptomics and targeted analysis of decomposition-related genes, and microbiology and biochemistry (such as pure culture isolation, cultivation, enzyme activity assays and others). The project should contribute to the understanding of the links between the diversity and activity of plants and the diversity and functioning of the fungal community.