Současný výzkum
Výzkum v letech 2009-2012 byl podporován grantem GAČR 526/09/1639 „Biogeochemie metanu a detekce metanogenních a metanotrofních bakterií v říčních sedimentech“ a týkal se komplexního výzkumu metanogeneze a metanotrofie v podmínkách hyporheických sedimentů toku Sitka.
Anotace projektu:
Naše dosavadní výzkumy na toku Sitka totiž prokázaly, že produkce metanu v sedimentech a jeho plynné emise do ovzduší jsou poměrně významné a nezanedbatelné z hlediska lokálních zdrojů skleníkových plynů. Protože o produkci metanu v tekoucích vodách existuje doposud minimum informací, o jeho spotřebě metanotrofními baktériemi pak prakticky nevíme vůbec nic, je hlavním cílem našeho projektu studium prostorové distribuce metanogenních a metanotrofních bakterií v hyporheických sedimentech a objasnění rozdílů ve zdrojích substrátů pro metanogenezi a produkci/spotřebě metanu během roku na různých lokalitách podél malého nížinného toku Sitka. Vzorky dnového sedimentu za účelem determinace bakteriálního společenstva a stanovení metanogenního potenciálu budou odebírány pomocí freeze-core metody. Detekce bakterií bude prováděna pomocí metody FISH (fluorescenční hybridizace in situ), cílené na specifické 16S rRNA sekvence a PCR, DGGE, zaměřené na detekci genů kódujících specifické enzymy. Analýza stabilních izotopů 13C/12C v plynných vzorcích metanu by měla poskytnout informaci o mechanismech vzniku a koloběhu CH4.
Výstupy projektu:
Badurová P, Buriánková I, Brablcová L, Gratzová K, Bednařík A, Mach V, Rulík M (2012): Detekce a vertikální distribuce metanogenních archeí v říčním sedimentu. pp. 177. In: Čiamporová-Zaťovičová Z (ed.): XVI. Konferencia Slovenskej limnologickej spoločnosti a České limnologické společnosti – Zborník príspevkov, 25.-29. jún 2012, Jasná, 235 pp.
Badurová P, Rulík M (2012): Prostorová distribuce metanogenních archeí v říčních sedimentech. pp. 1. In: Olejníková P, Májeková H,m Bujdáková H (eds.): Zborník abstraktov z odborného seminára „Čo je nového v mikrobiológii“. Nový Smokovec, Vysoké Tatry, 22.-25. marec 2012, Československá spoločnosť mikrobiologická, Bratislava-Praha
Brablcová L, Buriánková I, Badurová P, Mach V, Rulík M (submitted): Occurrence and diversity of methanogenic archaea detectedvby FISH and DGGE in stream hyporheic sediment. Aquat Microb Ecol
Brablcová L, Buriánková I, Badurová P, Rulík M (2012): Využití denaturační gradientové gelové elektroforézy (DGGE) k analýze společenstva metanogenů. pp. 181. In: Čiamporová-Zaťovičová Z (ed.): XVI. Konferencia Slovenskej limnologickej spoločnosti a České limnologické společnosti – Zborník príspevkov, 25.-29. jún 2012, Jasná, 235 pp.
Buriánková I, Brablcová L, Badurová P, Bednařík A, Mach V, Rulík M (2012): Diverzita metanogenních archeí v hyporheickém sedimentu říčky Sitky. pp. 182. In: Čiamporová-Zaťovičová Z (ed.): XVI. Konferencia Slovenskej limnologickej spoločnosti a České limnologické společnosti – Zborník príspevkov, 25.-29. jún 2012, Jasná, 235 pp.
Buriánková I, Brablcová L, Mach V, Hýblová A, Badurová P, Cupalová J, Čáp L, Rulík M (2012): Methanogens and methanotrophs distribution in the hyporheic sediments of a small lowland stream. Fund Appl Limnol 181: 87-102
Buriánková I, Brablcová L, Mach V, Rulík M (PlosOne): Identification of methanogenic archaea in the hyporheic sediment of Sitka stream.
Rulík M, Badurová P, Bednařík A, Brablcová L, Buriánková I, Mach V, Gratzová K (2012): Metanogenní systém toku Sitka. pp. 141-144. In: Čiamporová-Zaťovičová Z (ed.): XVI. Konferencia Slovenskej limnologickej spoločnosti a České limnologické společnosti – Zborník príspevkov, 25.-29. jún 2012, Jasná, 235 pp.
Rulík M, Badurová P, Brablcová L, Buriánková I, Gratzová K, Mach V, Bednařík A (2012): Srovnání mikrobiálního osídlení tří velikostních frakcí říčního sedimentu. pp. 115-122. In: Prokšová M (ed.): Zborník prednášok a posterovz konferencie „ Mikrobiológia vody a prostredia 2012. Nový Smokovec, 12.9.-14.9. 2012. Československá Spoločnosť mikrobiologická, Bratislava
Rulík M, Bednařík A, Mach V, Brablcová L, Buriánková I, Badurová P, Gratzová K (in press): Methanogenic system of a small lowland stream Sitka, Czech Republic. In: Matovic MD (ed.): "Biomass / Book 2", ISBN 980-953-307-506-3
Badurová P, Buriánková I, Brablcová L, Bednařík A, Mach V, Rulík M (2011): Detekce a vertikální distribuce metanogenních archeí v říčním sedimentu toku Sitka. Ústní referát na Konferenci „Mikrobiologie vody a prostředí 2011“ (Skupina mikrobiologie vody při Československé společnosti mikrobiologické). Motel Kryštof, Tupadly, Kokořínsko, 17.-19.10. 2011
Brablcová L, Buriánková I, Badurová P, Rulík M (2011): Stručný přehled metod pro analýzu společenstva metanogenů v hyporheických sedimentech říčního toku. Ústní referát na Konferenci „Mikrobiologie vody a prostředí 2011“ (Skupina mikrobiologie vody při Československé společnosti mikrobiologické). Motel Kryštof, Tupadly, Kokořínsko, 17.-19.10. 2011
Buriánková I, Brablcová L, Rulík M (2011): Denaturační gradientová gelová elektroforéza (DGGE) a její využití ve výzkumu metanogenních archeí. Ústní referát na Konferenci „Mikrobiologie vody a prostředí 2011“ (Skupina mikrobiologie vody při Československé společnosti mikrobiologické). Motel Kryštof, Tupadly, Kokořínsko, 17.-19.10. 2011
Badurová P, Hýblová A, Rulík M (2010): Detekce metanogenních archeí a metanotrofních bakterií v říčních sedimentech toku Sitky. pp. 74. In: Sborník abstraktů z “25. Kongresu ČSSM”, Stará Lesná, Vysoké Tatry, 15.-18.9. 2010
Brablcová, L., Brablcová, L., Buriánková, I., Cupalová, J., Mach, V., Hýblová A., Badurová, P, Rulík, M. (2010): Activity and structure of microbial biofilm in river sediments with focus on methane production. Abstract and poster. In: Biofilms IV. 4th International Conference, 1-3 September 2010, Winchester, UK
Brablcová, L., Buriánková, I., Hýblová A., Badurová, P., Cupalová, J., Mach, V., Bednařík, A., Rulík, M. (2010): Struktura a distribuce mikrobiálního společenstva hyporheického biofilmu ve vztahu k procesům metanogeneze a metanotrofie. pp. 3. In: Sborník abstraktů a příspěvků z “ Symposium Říční dno VII”, 2.-4. 11. 2010, Šlapanice u Brna (abstrakt)
Rulík, M., Brablcová, L., Buriánková, I., Cupalová, J., Mach, V., Hýblová A., Badurová, P., Bednařík, A., Vašková, M., Čáp L. (2010): Hyporheický biotop a jeho význam pro fungování toku: stav našeho poznání v roce 2010. pp. 48. In: Sborník abstraktů a příspěvků z “ Symposium Říční dno VII”, 2.-4. 11. 2010, Šlapanice u Brna (abstrakt)
Rulík, M., Mach, V. (2010): Jsou zdrojem skleníkových plynů říčky? Pátrání po dalších zvláštnostech koloběhu uhlíku. Vesmír 89, 6: 383-385
Brablcová, L., Buriánková, I., Lee, S.-H., Kim, D.-H., Cupalová, J., Rulík, M. (2009): Fylogenetická analýza metanogenních archeí a metanotrofních bakterií v hyporheickém sedimentu pomocí klonování a sekvenace genů mcra a 16S rRNA genů (abstrakt). pp. 31-32. In: Kröpfelová, L., Šulcová, J. (eds.): Sborník příspěvků 15. konference České limnologické společnosti a Slovenskej limnologickej spoločnosti, Třeboň, 22.-26. června 2009 - POSTER
Buriánková, I., Brablcová, L., Cupalová, J., Mach, V., Rulík, M. (2009): Využití moderních molekulárních metod pro detekci metanogenů a metanotrofních bakterií ze sedimentů tekoucích vod. In: Prokšová, M., Seman, M. (eds.): Zborník prednášok a posterov “Mikrobiológia vody 2009”, Poprad, 30.9-2.10 2009 - PŘEDNÁŠKA
Mach, V., Cupalová, J.,Brablcová, L., Buriánková, I., Čáp, L., Rulík, M. (2009): Odpovídá metanogenní a metanotrofní aktivita hyporheických sedimentů malého nížinného toku Sitka složení bakteriálního společenstva ? (abstrakt). pp. 173-174. In: Kröpfelová, L., Šulcová, J. (eds.): Sborník příspěvků 15. konference České limnologické společnosti a Slovenskej limnologickej spoločnosti, Třeboň, 22.-26. června 2009 - POSTER
Rulík, M., Mach, V., Brablcová, L., Buriánková, I., Cupalová, J. (2009): Linking organic carbon cycling within hyporheic zone of a small lowland river and greenhouse gases emissions (abstract). NABS 57th Annual Meeting, Grand Rapids, Michigan, May 17-22, 2009 - POSTER
Další projekty
Projekt FRVŠ 2432/2008
Řešitel: Lenka Brablcová
Spoluřešitelé: Martin Rulík, Iva Buriánková
Anotace projektu:
Projekt byl zaměřen na využití molekulárních detekčních metod pro analýzu bakteriálních společenstev volné vody a hlavních forem biofilmu tekoucích vod, tj. biofilmu vodních agregátů (tzv. mobilního biofilmu), sedimentu a epixylického a epilithického biofilmu. Kvalitativní analýza má určit složení těchto společenstev na úrovni fylogenetických skupin a stanovit podíl metabolicky aktivních bakteriálních buněk. Kvantitativní stránku výzkumu představuje zejména stanovení abundance, tedy celkové početnosti bakterií, v jednotlivých prostředích. Soubor analyzovaných kvalitativních a kvantitativních znaků bakteriálního společenstva a uspořádání pokusu byly zvoleny tak, aby získané výsledky vypovídaly nejen o mikrobiálních, ale také ekologických charakteristikách zkoumaného prostředí. V první fázi projektu chceme využívané detekční metody optimalizovat pro budoucí rutinní analýzy přírodních vzorků biofilmu a volné vody, ve druhé nás budou zajímat výsledky aplikace takto zvolených postupů. Výstupy chceme zhodnotit na úrovni odlišnosti bakteriálního společenstva volné vody, sedimentu, mobilního a přisedlého epixylického a epilithického biofilmu ve zkoumaném ekosystému. Dále se zaměříme na statistické zpracování kvalitativních a kvantitativních znaků bakteriálních společenstev, které mohou potvrdit nebo vyvrátit hypotézu o biofilmu jako ohnisku mikrobiální dekompozice organického materiálu ve vodním ekosystému.
Projekt byl úspěšně obhájen
Projekt FRVŠ 2135/2009
Řešitel: Iva Buriánková
Spoluřešitelé: Martin Rulík, Lenka Brablcová
Anotace projektu:
Projekt byl zaměřen na vytvoření teoretického a praktického učebního bloku v oblasti využití molekulárních detekčních metod pro analýzu bakteriálních společenstev tekoucích vod. Metody molekulární biologie patří v současnosti mezi nejprogresivnější disciplíny se stále širším polem působnosti, mikrobiální ekologii nevyjímaje. Naopak právě zde, kde předmět zájmu je doslova nehmatatelný, poskytují molekulární analýzy jedinečné informace o diverzitě a struktuře biofilmových společenstev, která jsou považována za centra mineralizace organických látek v toku.
Cílem projektu bylo zavedení molekulárních detekčních metod na našem pracovišti a jejich teoretické i praktické zpřístupnění pro studenty. Tímto krokem bychom rádi obohatili obecnou úroveň kvality vzdělání našich studentů v oblasti molekulární biologie a vzbudili v nich zájem o tento interdisciplinární obor, který se možná pro některé z nich stane součástí budoucí profesní kariéry.
Z konkrétních metod se jedná o barvení bakteriální DNA pomocí fluorochromu DAPI pro stanovení celkové bakteriální abundance, fluorescenční hybridizace in situ – cílená detekce vybraných bakteriálních skupin, PCR metoda k namnožení vyizolované bakteriální DNA ze společenstva a denaturační gradientová gelová elektroforéza (DGGE), sloužící k určení diverzity společenstva. Aplikace těchto metod se odehrává na pozadí problematiky mikrobiálních biofilmů různých substrátů v přírodním prostředí toku (kámen, dřevo, sediment, mobilní biofilm) a volné vody a rozdílech mezi nimi. Proto by výstupem mělo být statistické zhodnocení úrovně odlišnosti různých typů bakteriálních biofilmů ekosystému tekoucích vod.
Projekt byl úspěšně obhájen
Projekt FRVŠ 1708/2009
Zavedení teoretických poznatků a metod měření produkce metanu a dalších skleníkových plynů do výuky pro ekologické a biologické obory.
Řešitel: Václav Mach
Spoluřešitelé: Martin Rulík, Jana Cupalová
Anotace projektu:
Projekt je zaměřen na teoretické poznatky a metody měření produkce metanu a dalších skleníkových plynů a jejich zavedení do výuky ekologických a hydrobiologických předmětů na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého. Rozhodli jsme se optimalizovat a zavést tyto nové metody, aplikované na malém vodním toku: stanovení substrátové preference metanogenních bakterií v sedimentu pomocí metody měření stabilních izotopů uhlíku, inkubační experimenty měřící metanogenní potenciál a metanotrofii v sedimentu a měření množství uvolňovaného metanu ze sedimentu do vodního sloupce pomocí zespodu otevřených komor.
Metoda měření stabilních izotopů má praktické aplikace v mnoha oblastech včetně hydrobiologie, kde může být využita na zjištění relativního poměru izotopů uhlíku pro stanovení produkčních způsobů metanu – druhého nejvýznamnějšího skleníkového plynu. Zavedení této metody s konkrétní aplikací a výsledků měření do osnov ekologických a hydrobiologických předmětů bude zahrnovat teoretické znalosti a konkrétní možnosti uplatnění s metodickým popisem.
Na dně toku umístěné, vespodu otevřené komory mohou sloužit pro jímání metanu uvolňovaného ze sedimentu do vodního sloupce. Vyzkoušením, optimalizací a zavedením této metody chceme kvantifikovat množství uvolňovaných plynů (především skleníkového plynu metanu) ze sedimentu do vodního toku. Současně bude prováděn odběr povrchové a intersticiální vody z různých hloubek sedimentu toku a zjištěna koncentrace metanu a dalších skleníkových plynů. Dále budou odebrány vzorky sedimentu a pomocí inkubačních experimentů bude stanoven metanogenní potenciál a metanotrofní aktivita (spotřeba metanu). Tyto metody mají rozšířit již aplikované a používané metody (na hladině plovoucí komory, statické komory na povrchu půd, odběr intersticiální vody) a zahrnout je do teoretické i praktické (terénní) výuky ekologických a hydrobiologických předmětů.
Projekt byl úspěšně obhájen
http://ekologie.upol.cz/ku/miev/stanoveni_substratove_preference_metanogennich_bakterii_pomoci_metody_stabilnich_izotopu.pdf
http://ekologie.upol.cz/ku/miev/stanoveni_substratove_preference_metanogennich_bakterii_pomoci_metody_stabilnich_izotopu.ppt
http://ekologie.upol.cz/ku/hdmet/hydrobiologicke_metody_pouzivane_pri_studiu_produkce_sklenikovych_plynu.pdf
http://ekologie.upol.cz/ku/hdmet/metanogenni_a_metanotrofni_aktivita_sedimentu_maleho_nizineho_toku.ppt
Projekt FRVŠ 2874/2010
Obohacení vzdělání studentů v oblasti technologií klonování a sekvenace DNA na pozadí problematiky přírodních biofilmů
Řešitel: Iva Buriánková
Spoluřešitelé: Martin Rulík, Lenka Brablcová
Anotace projektu:
Projekt je zaměřen na vytvoření učebního bloku, jehož cílem je přiblížit studentům principy vybraných molekulárních metod a jejich praktické aplikace pro analýzu bakteriálních společenstev tekoucích vod. Metody molekulární biologie patří mezi nejprogresivnější disciplíny, protínající veškeré biologické obory . Význam těchto technologií na poli mikrobiální ekologie spočívá v získání informací o jednotlivých taxonech i celých společenstev a především při taxonomickém zařazení bakterií, které nejsou kultivovatelné. Náplní projektu je poskytnout studentům teoretické i praktické informace o metodách klonování a sekvenace DNA, zpracování výsledků sekvenační analýzy a hledání fylogenetických i ekologických vztahů. Díky nově vybudovanému technologickému zázemí na pracovišti (LMEV KEŽP) a praktickým zkušenostem, se zavedení těchto metod a jejich zpřístupnění studentům přímo nabízí. Tímto krokem bychom rádi obohatili obecnou úroveň kvality vzdělání našich studentů v oblasti molekulární biologie a vzbudili v nich zájem o tento fascinující interdisciplinární obor. Studenti budou mít možnost si prakticky vyzkoušet techniku izolace i množení DNA pomocí PCR, klonování DNA, kultivaci bakteriálních kmenů a zpětnou izolaci plazmidů. Aplikace těchto metod se odehrává na pozadí problematiky přírodních mikrobiálních biofilmů, které porůstají různé typy substrátů (kámen, dřevo, sediment) a jsou považovány za centra mineralizace organických látek v tocích. Díky této schopnosti jsou biofilmy v současnosti předmětem zájmu mikrobiálně-ekologických studií na celém světě.