Tytuł projektu - Wydział Biologii UW
advertisement
Projekty, których stypendia będą finansowane przez Wydział Biologii 1. Funkcja białka OmpR, regulatora dwuskładnikowego szlaku sygnałowego EnvZ/OmpR, w kontroli ekspresji genów regulonu rzęski Yersinia enterocolitica Opiekun naukowy: Dr hab. Katarzyna Brzostek Zakład Mikrobiologii Stosowanej e-mail: [email protected] tel.: 55 41 310 Zakres badań: Głównym tematem badań jest dwuskładnikowy szlak sygnałowy EnvZ/OmpR, złożony z kinazy sensorowej EnvZ oraz białka OmpR - regulatora odpowiedzi, pozwalający komórce bakteryjnej na adaptację do zmieniającego się środowiska. Wyniki dotychczasowych prac sugerują, że ten efektywny mechanizm przekazywania sygnałów u Y. enterocolitica - ludzkiego enteropatogena, pozwala na ścisłą koordynację ekspresji czynników wirulencji (białka Yop, inwazyna) w odpowiedzi na bodźce pochodzące z organizmu gospodarza. Projekt badawczy ma na celu wyjaśnienie molekularnego mechanizmu OmpR-zależnej regulacji biogenezy rzęski i fosfolipazy YplA u Y. enterocolitica oraz ustalenie czy system EnvZ/OmpR modulując ruchliwość, a także ekspresję czynników wirulencji tj. inwazyny czy fosfolipazy, w odpowiedzi na zmiany czynników środowiskowych, pełni ważną rolę w regulacji właściwości wirulentnych Y. enterocolitica. Prace przebiegać będą dwutorowo i polegać na badaniu poziomu transkrypcji genów regulonu rzęski, w tym aktywności promotorów genów fliA, fleB, yplA oraz operonu flhDC w zależności od aktywności EnvZ/OmpR, jak również na analizie bezpośredniego oddziaływania regulatora OmpR z sekwencjami zlokalizowanymi w regionie promotorowym analizowanych genów. Ponadto badania na liniach komórkowych pozwolą na poznanie właściwości adhezyjnych i inwazyjnych szczepów oraz ustalenie roli systemu EnvZ/OmpR w regulacji właściwości wirulentnych Y. enterocolitica. Wymagania: 2. Rola czynników kontrolujących miogenezę w różnicowaniu zarodkowych komórek macierzystych myszy Opiekun naukowy: Dr hab. Maria A. Ciemerych-Litwinienko, prof. UW Zakład Cytologii e-mail: [email protected] tel.: 55 42 216 Zakres badań: Zarodkowe komórki macierzyste od wielu lat są przedmiotem badań mających na celu nie tylko poznanie mechanizmów różnicowania, ale także opracowanie metod uzyskiwania określonych typów komórek, które można byłoby wykorzystać w medycynie regeneracyjnej. Podstawową techniką różnicowania zarodkowych komórek macierzystych jest ich hodowla w warunkach umożliwiających tworzenie kul zarodkowych. Powstawanie tych struktur odzwierciedla różnicowanie tkanek na wczesnych etapach rozwoju zarodkowego ssaka, kiedy to dochodzi między innymi do powstawania mezodermy, a z niej także komórek prekursorowych mięśni szkieletowych. W przypadku wykorzystywania komórek macierzystych w badaniach mających na celu poprawę regeneracji uszkodzonego mięśnia stosuje się także metodę, w której pomija się uzyskiwanie kul zarodkowych, a niezróżnicowane komórki macierzyste wprowadzane są do uszkodzonej tkanki. Dokładne zrozumienie procesów kontrolujących różnicowanie komórek macierzystych we włókna mięśnia szkieletowego jest niezwykle istotne zarówno z poznawczego jak i z aplikacyjnego punktu widzenia. Celem doktoratu będzie analiza roli wybranych czynników kontrolujących miogenezę w regulacji różnicowania zarodkowych komórek macierzystych. Szczególny nacisk będzie położony na zrozumienie roli czynników transkrypcyjnych z rodziny Pax oraz mięśniowo specyficznych mikro RNA. Wymagania: 3. Analiza ekspresji genów zegara biologicznego w męskim układzie rozrodczym ssaków oraz w komórkach nowotworowych jąder i prostaty Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Bronisław Cymborowski Zakład Fizjologii Zwierząt każdy piątek po godzinie 13.30 w Zakładzie Fizjologii Zwierząt, pokój 36A – gmach Wydziału Biologii UW e-mail: [email protected] tel.: 55 41 036 Zakres badań: U ssaków zegary peryferyczne zidentyfikowano w wielu narządach, głównie w oparciu o analizę obecności produktów ekspresji tzw. genów zegara biologicznego. Białka (jak również kodujące je geny) tworzą dwie grupy określane mianem negatywnych (Per i Cry) i pozytywnych (Bmal1 i Clock) regulatorów w systemie oscylatora molekularnego. Poziom ich ekspresji zmienia się w rytmie dobowym. Jakkolwiek, istnieją dowody świadczące o wysokim i stałym poziomie transkryptów oraz białek zegara w niektórych narządach np. jądrach, podczas gdy w innych, funkcjonalnie z nimi związanych np. najądrzu i prostatacie, ekspresja ta ma charakter rytmiczny. Przez to męski układ rozrodczy ssaków wydaje się idealnym obiektem do badań funkcji, jaką mogą pełnić białka zegara zarówno w regulowaniu działania oscylatora komórkowego, jak i innych niezwiązanych bezpośrednio z rytmami biologicznymi. Badania będą miały na celu przeprowadzenie dokładnej charakterystyki ekspresji genów zegara biologicznego w jądrach, przewodach i gruczołach męskiego układu rozrodczego ssaków. Obejmą one także analizę nadekspresji genów zegara w komórkach nowotworowych jąder i prostaty. Określony będzie jej wpływ na wzrost neoplastyczny tych komórek i apoptozę. Wymagania: Znajomość problematyki chronobiologicznej – praca licencjacka i/lub magisterska dotycząca badań nad zegarem biologicznym. Znajomość podstawowych technik molekularnych (analizy jakościowej i ilościowej białek oraz kwasów nukleinowych); znajomość technik immunohistochemicznych i immunocytochemicznych; podstawowa umiejętność prowadzenia hodowli komórkowych. 4. Przywrócenie pozytywnej regulacji odpowiedzi immunologicznej za pomocą chitozanu podczas zarażenia myszy nicieniami Opiekun naukowy: Prof. Dr hab. Maria Doligalska Zakład Parazytologii e-mail: [email protected] tel.: 55 41 115 Zakres badań: Pasożyty osłabiają odpowiedź immunologiczną i dlatego przeżywają w żywicielu. Podczas inwazji nicieniami charakterystyczne jest obniżenie reaktywności komórek. Proponuje się, że w patologicznych warunkach komórki supresorowe wywodzące się z linii mieloidalnej odpowiadają za negatywną regulację odpowiedzi immunologicznej; nawet częściowa blokada różnicowania się jest przyczyną ekspansji niedojrzałych komórek mieloidalnych do różnych tkanek. Zadaniem tych badań jest wyjaśnienie czy podczas inwazji Heligmosomoides polygyrus i Toxocara canis rozprzestrzeniające się mieloidalne komórki progenitorowe i niedojrzałe komórki mieloidalne stanowią potencjalne czynniki odpowiedzialne za negatywną regulację immunologiczną. Stosując chitozan mamy zamiar pobudzić wrodzoną odporność u myszy zarażonych. Ten naturalny polimer stymuluje komórki reakcji zapalnej do fagocytozy oraz migracji i dlatego może przywrócić pozytywną regulację immunologiczną. Zmiany fenotypu, miejsc zasiedlania i immunologicznej aktywności komórek mieloidalnych posłużą do rozpoznania mechanizmu immunosupresji uruchamianej podczas inwazji H. polygyrus i T. canis u myszy. Oznaczenie aktywności komórek odporności wrodzonej po podaniu chitozanu umożliwi opisanie nowego mechanizmu przywracającego reakcję obronną, ważnego w opracowaniu leczenia przeciw pasożytom. Wymagania: Tytuł magistra biologii. Znajomość metodyki immunologicznej i parazytologii eksperymentalnej. 5. Rola cytokin w przeżywalności i proliferacji naturalnych regulatorowych limfocytów T CD4+CD25+Foxp3+ u myszy C57BL/6 Opiekun naukowy: Dr hab. Nadzieja Drela Zakład Immunologii e-mail: [email protected] tel.: 55 41 126 Zakres badań: Naturalne regulatorowe limfocyty T CD4+CD25+Foxp3+ (nTreg) uczestniczą w utrzymywaniu homeostazy w układzie odpornościowym i tolerancji na własne antygeny. Ich funkcja biologiczna polega głównie na supresji aktywności proliferacyjnej i efektorowej aktywowanych limfocytów T. Brak tych komórek w układzie odpornościowym skutkuje rozwojem chorób autoimmunizacyjnych, a ich transfer do myszy z chorobą autoimmunizacyjną powoduje remisję choroby. Możliwość wykorzystania supresyjnej aktywności limfocytów nTreg w terapii chorób związanych z nadmierną aktywnością układu odpornościowego wymaga poznania czynników utrzymujących żywotność tych komórek oraz indukujących ich proliferację. Z dotychczasowych badań wynika, że nTreg wykazują duży poziom apoptozy spontanicznej, a indukcja ich proliferacji w hodowlach in vitro wiąże się z zahamowaniem funkcji supresyjnej. Celem badań jest określenie roli cytokin w utrzymaniu przeżywalności i indukcji proliferacji limfocytów nTreg bez utraty ich funkcji. Proponowany projekt pracy doktorskiej obejmuje badania: 1/ przeżywalności izolowanych z grasicy nTreg w środowisku zawierającym cytokiny wydzielane przez komórki odpornościowe (IL-2, IL-4, IL-15) i komórki stromalne grasicy (IL-7, TSLP); 2/ roli bezpośredniego kontaktu limfocytów nTreg i komórek stromalnych grasicy na przeżywalność limfocytów regulatorowych; 3/ optymalnych warunków ekspansji limfocytów nTreg in vitro z utrzymaniem ich funkcji supresyjnej (udział skoordynowanych sygnałów pochodzących od receptorów dla cytokin i receptora dla antygenu, TCR). Badania prowadzone będą na myszach szczepu C57BL/6. Wymagania: Podstawowa znajomość technik hodowli komórkowych i tkankowych, oraz pracy na modelu zwierzęcym (myszy), znajomość zasad cytometrii przepływowej, umiejętność pracy w grupie, umiejętność planowania doświadczeń i krytycznej analizy wyników. 6. Analiza mechanizmu terminacji transkrypcji przez polimerazę I RNA u drożdży Saccharomyces cerevisiae Opiekun naukowy: Dr hab. Joanna Kufel, prof. UW Instytut Genetyki i Biotechnologii e-mail: [email protected] tel.: 592 22 45 Zakres badań: Synteza dojrzałych cząsteczek RNA wymaga koordynacji wielu etapów, między innymi transkrypcji, dojrzewania, składania cząsteczek rybonukleoproteinowych (RNP) oraz eksportu. Jednym z istotnych elementów tego procesu jest formowanie końca 3' nowopowstałych transkryptów. Proces ten składa się z dwóch powiązanych ze soba faz: spowolnienia procesywności polimerazy i jej dysocjacji (terminacja) oraz dojrzewania końca 3' RNA. Ma on duże znaczenie dla właściwej ekspresji genów, ponieważ jego zaburzenia powodują poważne defekty w działaniu polimeraz w oraz prowadzą do powstania wadliwych transkryptów. W przeciwieństwie do mechanizmów inicjacji transkrypcji, które zostały dobrze poznane dla wszystkich trzech eukariotycznych polimeraz RNA, wiedza na temat ich terminacji jest nadal niepełna. Najlepiej scharakteryzowana jest terminacja transkrypcji przez polimerazę II RNA dla cząsteczek mRNA, podczas gdy w przypadku innych rodzajów RNA, przede wszystkim rybosomalnego RNA, mechanizm ten jest stosunkowo słabo wyjaśniony. Wykazano niedawno, że dotychczas uznawany model terminacji specyficzny dla Pol I i zależny od białka Reb1 jest najprawdopodobniej niewłaściwy. Wykryto natomiast elementy terminacji wspólne dla Pol I i II, głównie istnienie "modelu torpedowego" zależnego od jądrowej ryboegzonukleazy Rat1 działającej w kierunku 5'3'. Dane te świadczą o tym, że główny mechanizm kierujący terminacją transkrypcji cząsteczek rRNA nie został zidentyfikowany. Nasze wstępne badania wskazują na potencjalne zaangażowanie w tym procesie kompleksu Nrd1/Nab3, który bierze udział w terminacji transkrypcji niektórych niekodujących transkryptów Pol II. Przedstawiony projekt zakłada kompleksową analizę wymienionych składników jako głównych czynników odpowiedzialnych za uwalnianie transkryptu prekursora rRNA z kompleksu polimerazy oraz usuwanie Pol I z matrycy genów rDNA. Badania te doprowadzą do szczegółowego poznania sposobu działania kompleksu Nrd1/Nab3 w regionach terminatora rDNA oraz współdziałania tego mechanizmu z innymi etapami (m.in. "torpedową" funkcją egzonukleazy Rat1) procesu terminacji. Zbadane zostanie także wpływ defektów terminacji przez Pol I na upośledzenie procesów związanych z syntezą i dojrzewaniem rRNA. Wymagania: 7. Jakie mechanizmy kontrolują powstanie epiblastu i hipoblastu blastocysty myszy? Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Marek Maleszewski Zakład Embriologii e-mail: [email protected] tel.: 55 41 210 Zakres badań: Celem badań proponowanych w tym projekcie jest bliższe poznanie mechanizmów molekularnych, które w zarodku myszy (organizmu modelowego w badaniach nad biologią rozwoju ssaków) kontrolują wykształcanie się w obrębie węzła zarodkowego blastocysty pierwotnej ektodermy (epiblastu) i endodermy pierwotnej (hipoblastu). W planowanych doświadczeniach stosowane będą zarówno techniki embriologii eksperymentalnej, cytologii oraz biologii molekularnej. Badania te przybliżą wyjaśnienie tego, jakie mechanizmy prowadzą do powstania w blastocyście myszy komórek stricte zarodkowych, z których w dalszym rozwoju wytwarza się nowy osobnik (epiblast), a także zdolnych do wykształcenia zarodkowych komórek macierzystych, oraz komórek pozazarodkowych (hipoblast). 8. Biogeneza chloroplastów – współzależność struktury i funkcji Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Agnieszka Mostowska Zakład Anatomii i Cytologii Roślin e-mail: [email protected] tel.: 55 42 109 Zakres badań: Biogeneza chloroplastów była i jest przedmiotem licznych badań opartych głównie o analizę proteomiczną i transkryptomiczną plastydów lub techniki mikroskopii elektronowej (TEM), Wyniki dotychczasowych badań nie opisują jednak dynamicznego procesu różnicowania się chloroplastów podczas naturalnego rozwoju rośliny i nie są powiązane z analizą funkcjonalną aparatu fotosyntetycznego. Proponowany projekt ma na celu: a) opracowanie przestrzennego (3D) strukturalnego modelu kolejnych stadiów rozwojowych chloroplastów (w oparciu o komputerową analizę obrazów ze skaningowej mikroskopii konfokalnej CLSM, b) znalezienie zależności między strukturalnym stadium rozwojowym chloroplastów a składem błon lamellarnych i stanem funkcjonalnym fotosystemów, c) zbadanie w jaki sposób zmiany w składzie białek i lipidów w trakcie biogenezy wpływają na oddziaływania wewnątrz błon. Połączenie badań mikroskopowych, wykonanych przede wszystkim (i) in situ za pomocą CLSM, a także (ii) TEM i (iii) mikroskopii sił atomowych (AFM), z pomiarem (iv) aktywności fotosyntetycznej in vivo, (v) biochemiczną analizą proteomu i lipidomu błon plastydowych, (vi) i charakterystyką biofizycznych oddziaływań między kompleksami błonowymi pozwoli na kompleksową analizę biogenezy chloroplastów na strukturalnym, funkcjonalnym i molekularnym poziomie. Planowane badania będą częściowo finansowane przez projekty badawcze MNiSzW. Wymagania: Znajomość ogólnych zagadnień związanych z biologią i bioenergetyką komórki, fizjologią roślin, biochemią i biologią molekularną roślin. Znajomość technik mikroskopii świetlnej (szczególnie fluorescencyjnej/konfokalnej) i elektronowej w połączeniu z metoda immunocytochemii, metod analizy białek i lipidów (elektroforetycznych, chromatograficznych). Łatwość w posługiwania się i opanowywania nowych specjalistycznych programów komputerowych (szczególnie analizy obrazów i modelowania przestrzennego). Znajomość języka angielskiego. 9. Zmiany w metabolizmie oksydacyjnym roślin rzodkiewnika (Arabidopsis thaliana) w warunkach różnego żywienia azotowego ze szczególnym uwzględnieniem roli mitochondriów w zwiększonym wytwarzaniu ROS podczas tzw. syndromu amonowego Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Anna M. Rychter Zakład Bioenergetyki Roślin e-mail: [email protected] , [email protected] tel.: 55 43 005 Zakres badań: Rośliny mogą pobierać różne formy azotu z podłoża, jednak hodowla w obecności jonów amonowych jako jedynego źródła N powoduje występowanie tzw. „syndromu amonowego” objawiającego się m. in. znacznym zahamowaniem wzrostu. Prawdopodobnie przyczyną negatywnego wpływu jonów amonowych na rośliny może być zachwianie równowagi oksydoredukcyjnej komórek prowadzące do zwiększonej produkcji reaktywnych form tlenu (ROS) i w konsekwencji do stresu oksydacyjnego. Postulowaną rolą mitochondrialnej oksydazy alternatywnej (AOX) jest obniżenie wytwarzania ROS w łańcuchu oddechowym. Wyniki proponowanych badań umożliwią weryfikację hipotezy zakładającej, że jedną z przyczyn uszkodzeń tkanek podczas żywienia amonowego są reaktywne formy tlenu powstające na skutek zwiększonego transportu elektronów w łańcuchu oddechowym w wyniku utleniania nadmiaru siły redukcyjnej eksportowanej z chloroplastów do mitochondriów. W badaniach planowane jest wykorzystanie mutantów ze obniżonym lub zwiększonym poziomem białka AOX. Do realizacji celu projektu konieczne będzie zastosowanie technik biochemicznych, cytologicznych oraz wykonanie doświadczeń z zakresu biologii molekularnej. Wymagania: 10. Ewolucja pyłku i molekularne datowanie głównych kladów podrodziny Apioideae z rodziny baldaszkowatych (Apiaceae) Opiekun naukowy: Dr hab. Krzysztof Spalik, prof. UW Zakład Systematyki i Geografii Roślin e-mail: [email protected] tel.: 55 30 542 Zakres badań: Celem projektu jest (1) uzyskanie silnie wspartego drzewa filogenetycznego dla reprezentatywnego podzbioru podrodziny Apioideae, z wykorzystaniem sekwencji dostępnych w bazach danych oraz nowo wygenerowanych przez doktoranta, (2) analiza ewolucji cech pyłku na tym drzewie, w celu wyróżnienia cech plezjo- i apomorficznych lub ich specyficznej kombinacji, wyróżniającej poszczególne klady, (3) identyfikacja tych cech u kopalnego pyłku w celu przyporządkowania go określonym kladom, a następnie (4) kalibracja drzewa molekularnego na tej podstawie. Wymagania: 11. Rola gatunków rdzeniowych (connectors) i węzłowych (hubs) w mutualistycznej sieci zapyleń na niżowej łące Opiekun naukowy: Dr hab. Małgorzata Stpiczyńska, prof. UW Ogród Botaniczny e-mail: [email protected] tel.: 55 30-529 Zakres badań: Jedną z kluczowych ról w generowaniu i utrzymywaniu różnorodności biologicznej ekosystemów lądowych pełnią związki pomiędzy zapylaczami a roślinami kwiatowymi. Określa się je wręcz jako „architekturę (fundament) bioróżnorodności”. Zwykle łączą one dziesiątki, a nawet setki gatunków formujących skomplikowane sieci mutualistycznych zależności. Struktura takich sieci jest bardzo zróżnicowana i asymetryczna – znakomita większość gatunków w sieci połączona jest niewieloma powiązaniami, natomiast nieliczne są znacznie mocniej powiązane z resztą organizmów w ekosystemie, niż można by przewidywać z losowego wzoru rozmieszczenia podobnych połączeń. Determinuje to modularną budowę większości zbadanych sieci, w których około 15% gatunków pełni funkcję strukturalną – są wśród nich grupy tzw. gatunków „węzłowych” (hubs), silnie powiązanych w obrębie własnego modułu oraz gatunki „rdzeniowe” (connectors) łączące kilka modułów danej sieci. Matematyczne opisy sieci wskazują, iż utrata takich kluczowych dla integralności systemu organizmów może skutkować rozpadem sieci i zainicjować wymieranie innych, budujących ją gatunków. Roślinami wskazywanymi w naszej strefie klimatycznej jako ‘rdzeniowe’ są np. baldaszkowate (Apiaceae) i złożone (Asteraceae), zaś gatunkami typowanymi jako najbardziej narażone na ekstynkcję są rośliny rzadkie oraz o wyspecjalizowanych systemach zapylania – zajmujące w sieci miejsca peryferyjne. Do tej pory jednak teoretyczne przewidywania nie zostały potwierdzone odpowiednimi eksperymentami terenowymi. Proponowane badania obejmą ustalenie struktury i dynamiki sieci zapyleń na niżowej łące w Polsce Pn-Wsch. (i.e. liczba gatunków roślin i zwierząt wchodzących we wzajemne interakcje), obliczenie przy użyciu dostępnych programów komputerowych stopnia modularności sieci i wyznaczenie gatunków strukturalnych oraz empiryczne sprawdzenie zmian struktury sieci zapyleń po usunięciu gatunków „rdzeniowych”. Wymagania: 12. Niestabilność genetyczna w niedokrwistości Fanconiego. Izolacja i charakterystyka składników kompleksu reperosomu FANCM z komórek DT40 kurcząt Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Barbara Tudek Instytut Genetyki i Biotechnologii e-mail: [email protected] tel.: 592 3334 Zakres badań: Niedokrwistość Fanconiego (ang. Fanconi anemia, FA) jest rzadkim zespołem niestabilności chromosomowej charakteryzującym się dużą predyspozycją do nowotworzenia oraz nadwrażliwością komórek na czynniki stosowane powszechnie w terapiach przeciwnowotworowych, które indukują w DNA międzyniciowe wiązania krzyżowe (ang. interstrand cross-links, ICL). Dotychczas opisano trzynaście białek szlaku FANC, z których większość tworzy duży rdzeniowy kompleks aktywowany uszkodzeniami DNA, zaś dwa białka wskutek aktywacji wiążą się bezpośrednio z chromatyną. Wstępne badania sugerują, że w komórkach kurcząt DT40, w których uszkodzona jest domena helikazowa FANCM, jednego z białek rdzenia FANC, kompleks białek rdzenia charakteryzuje się niższą masą cząsteczkową (660 kD) niż taki sam kompleks wyizolowany z linii typu podstawowego (900 kD). Sugeruje to, że z N-końcową domeną helikazową FANCM wiążą się dodatkowe, dotychczas niezidentyfikowane białka. Co ciekawe, sączenie molekularne ujawniło również, że białko FANCM jest także obecne w innym kompleksie o masie cząsteczkowej oszacowanej na około 800 kD, niezależnym od kompleksu rdzeniowego FA. Celem projektu jest identyfikacja i charakterystyka składników kompleksów tworzonych przez białko FANCM, zarówno w rdzenia kompleksu FA, jak i w kompleksie niezależnym, a także ocena roli tych kompleksów w naprawie DNA. Zostanie to osiągnięte poprzez izolację i analizę proteomiczną kompleksów, tworzonych wskutek aktywacji szlaku FANC. Zostanie dokonana ocena genetyczna oraz charakterystyka nowo zidentyfikowanych białek odnośnie ich funkcji w szlaku BRCA/FANC i w naprawie DNA. Oddziaływania nowozidentyfikowanych białek z FANCM zostanie potwierdzona w systemie dwu/trzyhybrydowym u ssaków oraz w mikroskopii konfokalnej, a następnie poprzez wyciszanie kolejnych genów siRNA i analizę integralności szlaku FA. Nowozidentyfikowane białka zostaną oczyszczone w systemie ekspresyjnym bakulowirusa i będzie przeprowadzona szczegółowa analiza ich aktywności enzymatycznych w naprawie DNA. Wymagania: Projekty, których stypendia nie będą finansowane przez Wydział Biologii 1. Geneza słodkowodnych ichtiofaun ery mezozoicznej Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Jerzy Dzik Zakład Paleobiologii i Ewolucji e-mail: [email protected] lub [email protected] tel.: 55 46 422 Zakres badań: Zadaniem doktoranta będzie odtworzenie budowy szkieletu wymarłych ryb na podstawie skamieniałości ze stanowisk kopalnych triasu i jury a następnie wskazanie pokrewieństw i prześledzenie ewolucji na tle środowisk ich bytowania. Materiał muzealny, który doktorant otrzyma na początku do badań, pochodzi z osadów jeziornych wczesnej części późnego triasu (około 230 mln lat temu) z Krasiejowa, z osadów rzecznych końca triasu (około 205 mln lat) Lisowic (obydwa stanowiska ze Śląska Opolskiego) i z osadów jeziornych późnej jury (około 155 mln lat) Aule (grzbiet Wielki Karatau na południu Kazachstanu). Oczekuje się, że doktorant uzupełni te materiały podczas własnych prac wykopaliskowych, ekspedycji i wizyt w zagranicznych muzeach. W dysertacji uzyskane przezeń rezultaty badań szczegółowych przedstawione będą na tle przemian środowiska w erze mezozoicznej i możliwego wpływu ówczesnych zdarzeń ewolucyjnych na dzisiejszy stan zróżnicowania ichtiofaun słodkowodnych.). Ten punkt może pozostać niewypełniony. Nie należy formułować zbyt restrykcyjnych i szczegółowych oczekiwań. W przypadkach wątpliwych Komisja poprosi wnioskodawcę o zmianę sformułowań. Wymagania: Magisterium z biologii lub geologii 2. Filogeneza, ewolucja i biogeografia chrząszczy z nadrodziny Cucujoidea Opiekun naukowy: Dr hab. Krzysztof Spalik, prof. UW Zakład Systematyki i Geografii Roślin e-mail: [email protected] tel.: 55 30 542 Zakres badań: Celem projektu jest uzyskanie drzewa filogenetycznego dla reprezentatywnego podzbioru gatunków chrząszczy z nadrodziny Cucujoidea, które to drzewo posłuży do analizy ewolucji cech morfologicznych oraz rekonstrukcji historii biogeograficznej i ekologicznego różnicowania się głównych linii filogenetycznych tej nadrodziny. W tym celu przewiduje się uzupełnienie sekwencji markerów molekularnych dostępnych w bazach danych i uzyskanie takich danych z przedstawicieli grup, które nie zostały jeszcze zbadane pod kątem molekularnym. Dla reprezentatywnego podzbioru taksonów przewiduje się stworzenie macierzy cech morfologicznych. Badania będą koncentrować się na grupie rodzin zwanej „serią cerylonidową” oraz na rodzinach uważanych za pierwotne ewolucyjnie, a dotychczas nieobjętych badaniami molekularnymi. W badaniach będą stosowane klasyczne metody identyfikacji chrząszczy, standardowe techniki molekularne (PCR, sekwencjonowanie) oraz współczesne programy obliczeniowe z dziedziny filogenetyki molekularnej, biologii porównawczej oraz biogeografii historycznej. Wymagania: Znajomość systematyki i morfologii chrząszczy (pożądana, aczkolwiek niekonieczna jest znajomość Cucujoidea). Biegłość w posługiwaniu się współczesnymi programami filogenetycznymi. Doświadczenie w pracy laboratoryjnej w dziedzinie biologii molekularnej na potrzeby filogenetyki (PCR, sekwencjonowanie DNA, itp.). Kandydaci proszeni są o kontakt e-mailem. 3. Wpływ zmian zawartości substancji nieorganicznych w roślinach na dynamikę liczebności populacji nornika północnego Microtus oeconomus Opiekun naukowy: Doc. Dr hab. Andrzej Zalewski Zakład Badania Ssaków, Polska Akademia Nauk e-mail: [email protected] tel.: (85) 682 77 75 Zakres badań: Celem projektu jest określenie zależności pomiędzy zmianami zagęszczenia cyklicznej populacji nornika północnego i zawartością związków krzemu w pokarmie roślinnym. Testowana będzie hipoteza wiążąca wzrost zagęszczenia populacji gryzoni z opóźnioną pozytywną reakcją obronną roślin w postaci zwiększonej kumulacji tych związków. W konsekwencji, obniżenie przyswajalności pokarmu roślinnego stać się powinno przyczyną wzrostu śmiertelności zimowej norników. Ponadto analizowany będzie wpływ działania doboru naturalnego na zdolność do wykorzystania pokarmu zawierającego znaczne ilości związków nieorganicznych (głównie związków krzemu). Dobór może działać bezpośrednio na tolerancję substancji nieorganicznych, bądź promować zachowania umożliwiające odnalezienie pokarmu o wyższej przyswajalności. Analiza przeżywalności zimowej, wraz z oszacowaniem stopnia pokrewieństwa badanych osobników (odtwarzanego na podstawie analizy zmienności mikrosatelitarnego DNA) pozwolą na określenie znaczenia zmian jakości pokarmu jako czynnika selekcyjnego wpływającego na dynamikę liczebności norników. Analiza koncentracji związków krzemu, zarówno w roślinach jak i w odchodach norników przeprowadzana będzie z wykorzystaniem prostej i niekosztownej metody spopielania. Materiały do powyższych analiz będą kolekcjonowane w odstępach dwumiesięcznych, przez okres obejmujący różne fazy cyklu liczebności populacji nornika. Projekt będzie realizowany na terenie Biebrzańskiego Parku Narodowego, z wykorzystaniem dwóch zagród eksperymentalnych o powierzchni 1 ha każda oraz pięciu małych zagród kontrolnych. Wymagania: Przeprowadzenie projektu będzie wymagało znajomości ekologii populacyjnej drobnych gryzoni, ekofizjologii (w szczególności znajomości technik pomiaru tempa metabolizmu i przyswajalności pokarmu), metod chemii analitycznej, metod genetyki molekularnej (określanie zmienności mikrosatelitarnego DNA) oraz metod statystycznych (dobra znajomość ogólnych modeli liniowych, GLM). Wszystkie te umiejętności będzie można nabyć lub doskonalić w trakcie realizacji projektu. 4. Ekologiczne i genetyczne podstawy kontroli liczebności populacji norki amerykańskiej: reakcja populacji inwazyjnego gatunku drapieżnika na redukcję jej liczebności Opiekun naukowy: Doc. Dr hab. Andrzej Zalewski Zakład Badania Ssaków, Polska Akademia Nauk e-mail: [email protected] tel.: (85) 682 77 75 Zakres badań: Dynamika liczebności populacji kształtowana jest przez trzy podstawowe parametry: tempo reprodukcji, śmiertelność i migracje. Zmiana jednego z nich często powoduje zmianę pozostałych. Zmiany te mogą jednak zachodzić w ograniczonym zakresie zależnym w dużej mierze od środowiska. Zakres plastyczności reakcji kompensacyjnej oraz wpływ środowiska są kluczowe dla zrozumienia dynamiki liczebności gatunków, a ich poznanie jest konieczne w regulowaniu liczebności populacji przez człowieka. Celem proponowanych badań będzie zbadanie czynników wpływających na mechanizmy regulacji liczebności obcego inwazyjnego gatunku drapieżnika - norki amerykańskiej Neovison vison, jak również określenie struktury genetycznej i zdefiniowanie barier ograniczających dyspersję osobników i przepływ genów między populacjami tego gatunku. Projekt ma na celu odpowiedzieć na pytania: (1) Czy eliminacja norki amerykańskiej ze środowiska (zwiększona śmiertelność) ma wpływ addytywny czy kompensacyjny na dynamikę liczebności? (2) Czy rozrodczość norek jest zależna od zagęszczenia i w jakim stopniu kompensować będzie większą śmiertelność wynikającą z presji człowieka? (3) Czy dyspersja (emigracja i imigracja) jest zależna od zagęszczenia oraz jak daleko norki odbywają dyspersje? (4) Jak będzie przebiegać rekolonizacja obszaru, z którego usunie się norki i jakie czynniki środowiskowe stanowią bariery ograniczające przepływ genów? (5) Czy uciekinierzy z ferm hodowlanych zasilają wolno żyjące populacje norek, zwiększają tempo rekolonizacji i niwelują ewentualny efekt ich usuwania? Oprócz celów poznawczych projekt ma stworzyć podstawy do podjęcia racjonalnych działań zmierzających do ograniczenia liczebności norki amerykańskiej, a przez to jej negatywnego wpływu na bioróżnorodność obszarów chronionych. Wymagania: Przeprowadzenie projektu będzie wymagało znajomości ekologii populacyjnej oraz biologii drapieżników, technik stosowanych w badaniach drapieżników, znajomość analiz GIS oraz metod genetyki molekularnej (określanie zmienności mikrosatelitarnego DNA oraz analizy danych genetycznych), jak również metod statystycznych. Wszystkie te umiejętności będzie można nabyć lub doskonalić w trakcie realizacji projektu.
