Životní cyklus řas z druhového komplexu Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae)

• Thesis title in Czech: Životní cyklus řas z druhového komplexu Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae)
• Thesis title in English: Life cycle of Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae) species complex
• Key words: akineta, algenan, astaxanthin, desikační tolerance, komplex Haematococcus pluvialis, mikrořasové biotechnologie, pohlavní rozmnožování, stresová tolerance, životní cyklus
• English key words: akinete, algaenan, astaxanthin, desiccation tolerance, life cycle, microalgal biotechnology, sexual reproduction, species complex Haematococcus pluvialis, stress tolerance
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Botany (31-120)
• Supervisor: doc. RNDr. Yvonne Němcová, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 16.10.2015
• Date of assignment: 16.10.2015
• Date of electronic submission: 27.04.2017
• Date of proceeded defence: 06.06.2017
• Opponents: doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D.

Preliminary scope of work

Heamatococcus pluvialis je zelená kokální řasa (Chlorophyceae), která je biotechnologicky využívaná pro tvorbu karotenoidu astaxanthinu. Astaxanthin je uložen v lipidových globulích vně chloroplastu v nepohyblivých buňkách – palmelách a v ještě větší míře v odpočívajících cystách – akinetách. Životní cyklus této řasy je poměrně komplexní, nicméně zde stále existuje mnoho nejasností. Většina publikovaných prací se zabývá optimalizací produkce astaxanthinu v konkrétních laboratorních podmínkách nebo ve fotobioreaktorech. K experimentům je používáno jen několik málo kmenů, které jsou dostupné ve sbírkách řas a vznikly převážně izolací jedné buňky. Pouze jedna starší práce zmiňuje existenci morfologicky odlišných gamet (Triki et al. 1997) a popisuje podmínky indukce gametogeneze. Podobně nejasné je střídání diploidní a haploidní fáze životního cyklu. Bylo popsáno (Lee et Ding 1994), že bičíkovci, uvolnění z akinet, zastaví své dělení po cca pěti cyklech. Otázkou zůstává, zda tento omezený počet buněčných cyklů je predeterminován geneticky nebo způsoben vnějším prostředím (podmínkami kultivace). Přestože jsou červené akinety cílovým produktem komerčních kultivací, téměř nic není známo o jejich ekofyziologických vlastnostech. Míra stresové tolerance akinet ovlivňuje šíření tohoto organismu (např. vzduchem; na peří ptáků) a také jeho vytrvalost v biotopu, který je často vysychavý (v přírodě se Haematococcus pluvialis vyskytuje v mělkých nádržkách periodicky zaplavovaných vodou).
V rámci DP se pokusíme odpovědět na tyto otázky:
1) Je omezen počet vegetativních dělení bičíkatých zoospor? Pokud ano, jakou úlohu v tomto procesu hrají podmínky prostředí (např. limitace dusíkem)?
2) Jaká je ploidie jednotlivých fází životního cyklu? Počty buněk (zelených bičíkovců a akinet) a množství DNA v buňkách bude zjišťováno pomocí průtokové cytometrie.
3) Jaké podmínky (triggers) vedou k co nejefektivnější přeměně palmeloidních buněk na akinety (vysoká ozářenost, vyčerpání N, UV)?
4) Jaká je rezistence akinet vůči vyschnutí? Akinety budou vystaveny různým podmínkám vysychání (různá teplota, čas, pozvolné x náhlé vysychání). Fyziologický stav kultury (funkčnost fotosyntetického aparátu) bude hodnocen na základě měření indukované fluorescence Ch pomocí PAM fluorometru.
Diplomantka se také pokusí o izolaci vlastního kmene z přírody metodou izolace více buněk tak, aby vzniklý kmen obsahoval odlišně pohlavně laděné buňky. Tento kmen/kmeny budou využity v experimentech zahrnujících indukci tvorby gamet a případné pozorování pohlavního procesu. Nadstavbovou částí DP bude optimalizace růstových podmínek (včetně složení kultivačního média) pro konkrétní kmen a fotobioreaktor.