Ano (99)
Použitá omezení
(4)
Počet nalezených dokumentů:
99
Publikováno od
do
Tropospheric ozone fluxes in agroecosystem and Norway spruce forest
Agyei, Thomas
2022 - anglický
Přízemní ozon (O3) je druhotná znečisťující látka, která je jedním z největších stresorů v přírodních ekosystémech. Snižuje produkci a růst rostlin, fotosyntézu, akumulaci biomasy a ovlivňuje vzájemnou vazbu mezi rostlinami a živočichy. Podle měření a výstupů z modelů se jeho koncentrace v troposféře zvyšuje a předpokládá se další zvyšování spolu s postupujícím globálním oteplováním. Efekt působení O3 na rostliny je dán především jeho tokem do průduchů, který je ovlivněn přírodními podmínkami, jako jsou vlastnosti půdy a charakteristika daného rostlinného druhu. Cílem práce je stanovit toky přízemního O3 v lesním ekosystému a v agroekosystému a stanovit poměr mezi tokem O3 do průduchů a celkovým tokem O3 spolu s vlivem na produktivitu rostlin. Za tímto účelem se práce zabývá vlivem působení O3 na rostliny Brassica nigra stresované požerem býložravci a vlivem na emise volatilních organických látek biogenního původu (BVOCs). Součástí práce je i výzkum mapující vliv sucha a nedostatku vláhy na depozici O3 v ekosystému. Práce se zabývá i vlivem O3 na produktivitu jetelo-travního porostu (jílek vytrvalý a jetel luční) polních podmínkách. Polní pokusy s obohaceným vzdušným O3 (FACE) spolu s laboratorními experimenty byly provedeny za účelem zjištění vlivu O|3 na emise BVOCs, biochemii a fyziologii rostlin. Systém vířivé kovariance doplněný o sadu meteorologických sensorů v porostu smrku ztepilého byl využit pro měření toků CO2 a O3 na úrovni ekosystému. Navíc, koncentrace ozonu ([O3]) a tok ozonu do průduchů (Fsto) byl měřen, respektive vypočítán na základě resistenční analogie. Vliv působení [O3] a Fsto byl posléze modelován za využití smíšených lineárních modelů. Bylo zjištěno, že kombinace stresu O3 s pořezem býložravci vede k navýšení emisí BVOCs u rostlin rostoucích v polních podmínkách. Krátkodobé vystavení rostlin B. nigra spolu s O3 a požerem býložravci nemělo žádný vliv na obsah uhlíku a dusíku v listech rostlin, nicméně dlouhodobé chronické působení O3 a požer způsobilo potlačení fotosyntézy. V dalším experimentu během období silného sucha (vlhkost půdy 13%) byla zjištěna vysoká depozice celkového O3 v porovnání s obdobím počátků sucha (vlhkost půdy 19%). Porovnáním vlivů O3 podmínek ([O3] a Fsto) během období před průmyslovou revolucí s aktuálním stavem bylo zjištěno, že došlo ke snížení čisté ekosystémové produkce během vegetační sezony o 29,7 a 13,5%, podle modelu založeném na [O3], respektive Fsto. Z toho vyplývá, že otevřenost průduchů je formována a měněna velmi komplexními vnějšími podmínkami, které jsou zodpovědné za depozici O3 do rostlinných ekosystémů. Depozice O3 do průduchů vede přímo ke změnám produktivity rostliny, k anatomickým a fyziologickým změnám. Tedy, nikoliv pouze vnější koncentrace O3, ale především Fsto je zodpovědný za stupeň poškození rostliny. V souladu s výše uvedeným, modely předpovídající dopad působení O3 na ekosystémy založené na Fsto jsou mnohem přesnější než ty založené pouze na O3. Tropospheric ozone (O3) is a secondary photochemical pollutant belonging to major stressors in natural ecosystems. It reduces plant productivity, decreases photosynthesis, slows plant growth, reduces biomass accumulation, and affects the interactions between plants and animals. Moreover, measurements and model results indicate that its concentration in the troposphere has increased over the years, and it is expected to rise along with global warming. The effects of O3 on plants are heavily influenced by stomatal uptake, which depends on the environmental conditions, soil factors, species characteristics. The aim of this thesis is to quantify tropospheric O3 fluxes in forests and agroecosystems, determine the fraction of stomatal to total O3 flux and its effects on plant productivity. To achieve this aim, the thesis investigates the effects of O3 exposure, herbivore-feeding, and a combination of the two stressors on the emission rates of biogenic volatile organic compounds (BVOCs), physiological and biochemical properties of Brassica nigra plants. The effect of limited water availability on O3 deposition in the forest ecosystem was also investigated. The thesis also explores the effect of O3 on the productivity of a managed ryegrass-clover mixture under field conditions. Field experiments in an O3-Free Air Concentration Enrichment (FACE) facility and laboratory experiments were conducted to investigate the effect of O3 on BVOCs emission rates and profiles, plant biochemistry, and physiology. Eddy-covariance system complemented with meteorological sensors mounted at the Norway spruce forest and agroecosystem was used to measure CO2 and O3 fluxes. Ozone concentration ([O3]) and stomatal O3 flux (Fsto) were measured and calculated based on the resistance analogy model, respectively. The impact of [O3] and Fsto on Net Ecosystem Production (NEP) were modelled by linear mixed-effects models. The combined stress of O3 and herbivore feeding enhanced emission rates of BVOCs from field-grown plants. Short-term O3 exposure and herbivore-feeding had no effect on foliar carbon and nitrogen content, but chronic O3 exposure and herbivore-feeding suppressed net photosynthesis of B. nigra plants. There was a substantially higher total O3 deposition during severe drought (soil humidity 13%) period compared to mild drought period (soil humidity 19%). When lower pre-industrial O3 conditions were compared to current O3 conditions, the latter led to a decrease of cumulative net ecosystem production over the vegetation season up to 29.7 and 13.5% when the [O3]-based and Fsto-based model was applied, respectively. To conclude, my research shows a critical role of stomatal conductance in O3 deposition at plant and even at the ecosystem level. Stomatal deposition of O3 is crucial as it directly leads to anatomical and physiological constraints of plants and reduction of carbon assimilation and plant productivity. So not only O3 concentration but mainly Fsto drives the level of plant injury. Accordingly, models predicting the impacts of O3 on terrestrial ecosystems based on Fsto are more precise as compared to O3-based ones.
Klíčová slova:
fotosyntéza; průdochová vodivost; vířivá kovariance; eddy-covariance; photosynthesis; Stomatal conductance
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Tropospheric ozone fluxes in agroecosystem and Norway spruce forest
Přízemní ozon (O3) je druhotná znečisťující látka, která je jedním z největších stresorů v přírodních ekosystémech. Snižuje produkci a růst rostlin, fotosyntézu, akumulaci biomasy a ovlivňuje ...
Analysis of eddy covariance data measured in terrestrial ecosystem
Caleb, Mensah
2022 - anglický
Zvyšování koncentrace skleníkových plynů a aerosolů, způsobené především antropogenní činností, mění radiační bilanci Země, což vedlo ke zvýšení průměrné povrchové teploty Země o 1.2 °C v porovnání s obdobím před průmyslovou revolucí. Proto je intenzivně studována výměna CO2 mezi vegetací a atmosférou, abychom určili potenciál výdeje a příjmu CO2 různých ekosystémů. Hodnocení těchto aspektů bylo prováděno řadou různých metod, ale jednou z nejefektivnějších a šířeji používaných se v nedávné době stala eddy kovarianční metoda. Metoda je založena na přímém a rychlém měření koncentrace CO2 a vertikální složky větru ve vrstvě konstantního toku hraniční vrstvy atmosféry. Tato dlouhodobá měření se provádí na stovkách ekosystémových stanic napříč celým světem a umožnují charakterizovat ekosystémovou výměnu stopových plynů, vody a energie a validovat procesní modely. Tato disertační práce má za cíl poskytnout nové poznatky z analýzy a porovnání víceleté řady eddy kovariančních dat měřených v různých lesních ekosystémech v rámci České observační sítě uhlíku (CzeCOS). Bukový (ve Štítné) a dva smrkové porosty (na Bílém Kříži a v Rájci) jako typické dřeviny střední Evropy byly studovány na zmíněných lokalitách s kontrastním klimatem. Aby bylo možno porovnat chod hrubé primární produkce (GPP) s chodem potenciální GPP (GPPpot) očekávaném za téměř optimálních podmínek prostředí, vypočítali jsme normalizovanou GPP (GPPnorm) s hodnotami mezi 0 a 1 odpovídající poměru stanovené denní sumy GPP a GPPpot. Prezentované výsledky dále ukazují dopady letního sucha ve střední Evropě v roce 2015 na GPP dvou porostů smrku ztepilého které reprezentují kontrastní klimatické podmínky – chladné a vlhké na Bílém Kříži (CZ-BK1) oproti mírně teplým a sušším podmínkám v Rájci (CZ-RAJ). Increase in the concentration of greenhouse gases and aerosols, mainly caused by anthropogenic activities, alters the earth radiation budget that has led to the increase of the earth's mean surface temperature by 1.2 °C since the preindustrial era. Carbon dioxide (CO2) is the main suspect of causing global warming because combustion of fossil fuel injects CO2 into the atmosphere. Thus, vegetation- atmosphere exchange of CO2 is being studied intensively to determine the source and sink potentials of different ecosystems. Many methods have been used to successfully carry out such research works but the Eddy Covariance method is one of the most efficient recent techniques commonly used. The method depends on direct and fast measurements of CO2 concentration and vertical wind component within the constant flux layer of the atmospheric boundary layer. These measurements are carried out over several hundreds of sites all over the world on a long-term basis to characterize ecosystem exchanges of trace gases, water and energy and to validate process-based models. This thesis aims to provide a novel insight into the analysis and comparison of eddy covariance data measured at different forest ecosystems within the Czech Carbon Observatory system (CzeCOS) over several years. Central European beech (at Štítná) and spruce species (at Bílý Kříž and Rájec), growing under contrasting climatic conditions, were studied. To demonstrate how actual gross primary productivity (GPP) courses compare to potential GPP (GPPpot) courses expected under near-optimal environmental conditions, we computed normalized GPP (GPPnorm) with values between 0 and 1 as the ratio of the estimated daily sum of GPP to GPPpot. Furthermore, the presented results also show the impacts of a central European summer drought in 2015 on GPP at the two Norway spruce forest sites that represented two contrasting climatic conditions – cold and humid climate at Bílý Kříž (CZ-BK1) vs. moderately warm and dry climate at Rájec (CZ-RAJ).
Klíčová slova:
eddy kovariance; lesní ekosystémy; sucho; drought; eddy covariance; forest ecosystems
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Analysis of eddy covariance data measured in terrestrial ecosystem
Zvyšování koncentrace skleníkových plynů a aerosolů, způsobené především antropogenní činností, mění radiační bilanci Země, což vedlo ke zvýšení průměrné povrchové teploty Země o 1.2 °C v porovnání s ...
Electrochemical signaling of biochemical molecules and biological entities
Mukherjee, Atripan
2022 - anglický
Propojení elektrochemických metod s biochemických a biologickými vědmíni disciplínami může pomoci vyřešit mnoho výzev v obou odvětvích. Interpretace výsledků elektrochemických analýz může pomoci lépe pochopit různé biochemické a biologické procesy. V současnosti jsou v elektrochemii používány biochemické a biologické komponenty jako biorekogniční elementy biosenzorů. Z tohoto důvodu je velice důležité rozumět dějům, které probíhají na rozhraní elektrody a biologické nebo biochemické složky. Například enzymatické biosenzory jsou schopny selektivní a vysoce citlivé kvantifikace biomolekul jakými jsou například glukóza nebo peroxid vodíku. Enzymy se mohou potýkat s problémy se stabilitou, která může být negativně ovlivněna změnou pH nebo teploty. Z tohoto důvodu je snaha nahradit enzymy syntetickými sloučeninami, které vykazují lepší stabilitu. Dobrý potenciál pro substituci přírodních enzymů vykazují nanočástice kovů a komplexy kovů. Dalším vhodným nedestruktivním nástrojem pro studium biologických procesů je Skenovací elektronová mikroskopie (SECM), která může být využita pro studium biologických interakcí in situ. Prozatím byla pomocí SECM sledována životaschopnost buněk, které byly vystaveny vlivu různých chemických činidel. Pro studium biologických a biochemických procesů na rozhraní elektrody a buněk byl použit SECM pracující v amperometrickém nebo potenciometrickém módu. Incorporation of electrochemistry to biochemistry and biology can respond to many challenges. In fact, the electrochemical signals can be applied to get insight to biological and biochemical processes. On the other hand, the biochemical and biological compounds have been used in electrochemistry, particularly in biosensing and bioassays. Therefore, it is highly demanded to investigate more in the interfaces of electrochemistry with biology and biochemistry. As an instance, biosensing based on the enzymes are already known as the sensing platform with high selectivity and sensitivity used for quantification of various biomolecules such as hydrogen peroxide and glucose. However, the recent researchers try to substitute the enzyme with a chemically synthesized compound to overcome the problems due to instability of natural enzyme in severe conditions of temperature and pH. With this regard the metal complexes and the nanomaterials were shown to be potential alternatives to replace the natural enzymes. Moreover, electrochemistry offers a promising tool to study the biological processes, where scanning electrochemical microscopy (SECM) can be utilized as a non-destructive tool for in situ analysis of the biological interactions. Indeed, SECM have been successfully used to track the cell viability affected by different chemical interactions and to observe the interfacial reactions which may alter the cell viability. Hence, the application of SECM either in potentiometric or amperometric mode was employed in study the biochemical and biological processes.
Klíčová slova:
biologické molekuly; biosenzory; elektrochemický signál; Biological molecules; biosensors; Electrochemical signal
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Electrochemical signaling of biochemical molecules and biological entities
Propojení elektrochemických metod s biochemických a biologickými vědmíni disciplínami může pomoci vyřešit mnoho výzev v obou odvětvích. Interpretace výsledků elektrochemických analýz může pomoci lépe ...
Effect of selected abiotic stress factors on yield formation parameters of winter wheat genotypes
Hlaváčová, Marcela
2022 - anglický
Předkládaná disertační práce je souborem čtyř vědeckých publikací založených na výsledcích nádobových experimentů s rostlinami pšenice ozimé. Prvním cílem bylo vyhodnotit citlivost výnosotvorných prvků vůči krátkodobému stresu teplem ve fázi kvetení. Druhým cílem bylo vyhodnotit citlivost výnosotvorných prvků vůči stresu suchem v období přechodu z vegetativní fáze vývoje do generativní fáze vývoje. Třetím cílem bylo vyhodnotit citlivost výnosotvorných prvků a fotosyntetických charakteristik vůči kombinovanému krátkodobému stresu teplem a suchem ve fázích sloupkování, kvetení a plnění zrna. Posledním cílem bylo vyhodnotit citlivost fotosyntetických charakteristik vůči kombinovanému střednědobému stresu teplem a suchem ve fázi kvetení. Výsledky ukázaly, že krátkodobý (3 a 7 dní) stres teplem (32, 35, 38 °C a v porovnání s kontrolní teplotou 26 °C), nebo interaktivním působením stresů teplem a suchem, ve fázích sloupkování, kvetení a plnění zrna obecně vedl k minimálním redukcím v hodnotách výnosotvorných prvků, zatímco dopady na fotosyntetické parametry byly signifikantní (nejnižší dopady na fotosyntetické parametry byly pozorovány ve fázi kvetení). Tato skutečnost poukázala na schopnost rostlin rychle obnovit fotosyntetické procesy, což se projevilo kompenzací v hodnotách finálních výnosotvorných prvků. Stres suchem v období přechodu z vegetativní fáze vývoje do generativní fáze vývoje vedl k signifikantním redukcím výnosotvorných prvků. Fotosyntetické odezvy vůči střednědobému (7 a 14 dní) kombinovanému působení stresů teplem a suchem byly, z hlediska intenzity, podmíněné odrůdou a byly úzce spjaty se změnami ve stomatální vodivosti. This dissertation thesis is a compilation of four scientific papers based on experiments with pot-grown winter wheat plants. The responses of winter wheat to different lengths of drought and heat stress treatments, applied at growth phases crucial for grain formation, both from the perspective of final yield formation and photosynthetic parameters, were analyzed. Growth chambers (heat and drought stress) and phenotyping platform (drought stress; phenotyping experiment) were used to set up these stress conditions. The first aim was to assess the sensitivity of yield formation parameters to short-term heat stress at anthesis. The second aim was to assess the sensitivity of yield formation parameters to drought stress during the transition from the vegetative stage to the generative stage. The third aim was to assess the sensitivity of yield formation parameters and photosynthetic characteristics to combined short-term heat and drought stress at stem elongation, anthesis, and grain filling stages. The final aim was to assess the sensitivity of photosynthetic characteristics to combined medium-term heat and drought stress at the anthesis stage. The results showed that short-term (3 and 7 days) heat (32, 35, 38 °C, and compared to a control temperature of 26 °C) or interactive effects of heat and drought stress at stem elongation, anthesis, and grain filling stages generally led to minor reductions in yield formation parameters, whereas significant affects on photosynthetic parameters were observed (with the lowest impacts on photosynthetic parameters at anthesis). It indicated that plants were capable of quickly recovering their photosynthetic processes; thus, yield formation parameters could be compensated. Drought stress during the transition from the vegetative stage to the generative stage of development resulted in significant declines in yield formation parameters. The photosynthetic responses to medium-term (7 and 14 days) combined heat and drought stress were genotype-specific in their magnitudes and closely associated with changes in stomatal conductance.
Klíčová slova:
pšenice; sucho; teplo; drought; heat; wheat
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Effect of selected abiotic stress factors on yield formation parameters of winter wheat genotypes
Předkládaná disertační práce je souborem čtyř vědeckých publikací založených na výsledcích nádobových experimentů s rostlinami pšenice ozimé. Prvním cílem bylo vyhodnotit citlivost výnosotvorných ...
The molecular mechanisms of seed germination
Dufková, Hana
2022 - anglický
Rostliny žijí přisedlým způsobem života, a pravděpodobnost jejich přežití v podmínkách klimatických změn závisí na úspěšném rozmnožování semeny. Samotné klíčení semen je pak ovlivněno mnohými vnějšími i vnitřními factory, včetně teploty, dostupnosti vody a růstových regulátorů. Jednou z důležitých signálních molekul je peroxid vodíku, účastnící se regulace celé řady procesů, četně klíčení semen. Efekt peroxidu vodíku na stimulaci klíčení semen lilku (Solanum melongena) je popsán v první části experimentálních výsledků této práce. Tento efekt je pravděpodobně zprostředkován stimulací mechanizmů detoxifikujících reaktivní formy kyslíku. Malé proteiny tepelného šoku jsou rovněž zapojeny do odezvy na peroxid vodíku. Druhá část výsledků je zaměřena na tématiku fytohormonů a klíčení obilek ječmene a zahrnuje výsledky dvou studií. Náplní první studie bylo vytvoření spektrální knihovny proteomu obilek ječmene a její využití pro cílenou analýzu 1500 peptidů, odpovídajících 990 proteinům, u celkem 72 vzorků obilek jarního sladovnického ječmene, pocházejících z 12 rozdílných geografických lokalit. Korelační analýza získaných proteomických dat odhalila množství potenciálních markerů odrážející teplotní a srážkové podmínky prostředí, a stejně tak i markery související množstvím vyprodukovaných semen v daných podmínkách a jejich kvalitě. Mezidruhový validační experiment poskytnul podklady pro hypotézu evolučně konzervovaných mechanismů odrážejících vliv mateřského prostředí. Třetí část experimentálních výsledků této disertační práce tvoří ostatní proteomické studie: (i) role proteinů tepelného šoku v regulaci klíčení semen a (ii) interakce mezi rostlinami hrachu (Pisum sativum L.) a patogenem způsobujícím virovou mozaiku hrachu (Pea seed-borne mosaic virus). Všechny předkládané studie poskytly množství proteinových kandidátů, které mohou být dále využity v mechanistických studiích, ale i v procesu šlechtění odolnějších plodin. Plants are sessile organisms, and as such, their persistence and survival in the face of climate change predominantly depend on successful reproduction by seed. Seed germination itself is influenced by multiple external and internal stimuli, including water availability, temperature, and growth regulators. Among others, hydrogen peroxide is recognized as an essential signaling molecule, regulating various cellular processes. The seed performance improvement by hydrogen peroxide is described in the first part of the experimental results. The results indicate that hydrogen peroxide promotes eggplant (Solanum melongena) seed germination, and the stimulatory effect is probably mediated by mobilizing ROS scavenging pathways and small heat shock proteins. The second part of the results is dedicated to barley seed germination and phytohormones. It provides experimental results of two complementary studies. First, a barley seed peptide library was utilized in a targeted screening of more than 1,500 peptides, representing 785 proteins, in 72 barley grain samples originating in 12 distinct geographical localities. The correlation analysis highlighted numerous putative temperature- and rainfall-responsive proteins and the seed grain yield and seed resilience markers. The cross-species validation experiment provided a basis for hypotheses of evolutionarily conserved mechanisms involved in abiotic stress responses in seeds. Second, barley seedling development under stress conditions was studied. The results confirmed an extensive cross-talk between abiotic stress and cytokinin responses in barley root proteome and metabolome. Two methodologies were developed to study barley seed germination: a procedure of plant proteome fractionation and the method for determining the seed germination phase. Finally, the third part of the results includes related proteomic projects: (i) the role of heat shock proteins in the regulation of seed germination and (ii) the plant-pathogen interaction between Pisum sativum L. and Pea seed-borne mosaic virus. Each part of the results provided numerous protein candidates, which may be used as novel targets for mechanistic studies or crop improvement.
Klíčová slova:
ječmen; metabolomika; proteomika; barley; metabolomics; proteomics
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
The molecular mechanisms of seed germination
Rostliny žijí přisedlým způsobem života, a pravděpodobnost jejich přežití v podmínkách klimatických změn závisí na úspěšném rozmnožování semeny. Samotné klíčení semen je pak ovlivněno mnohými vnějšími ...
Stanovení stopových prvků ve vodním prostředí pomocí techniky difúzního gradientu v tenkém filmu
Smolíková, Vendula
2021 - anglický
Problematika znečištění vod dnes získává stále větší pozornost vědecké obce, jakož i rozhodujících orgánů a veřejnosti. Kromě dalších kontaminantů zůstává monitoring stopových prvků ve středu výzkumných zájmů. Hlavním cílem této disertační práce byl proto vývoj techniky difúzního gradientu v tenkých filmech (DGT) pro hodnocení vybraných stopových prvků (arsen a uran) ve vodních ekosystémech. V rámci práce byl vyvinut nový DGT sorpční gel využívající komerčně dostupný sorbent Lewatit FO 36 pro efektivní hodnocení kontaminace vodního prostředí arsenem. Následně bylo využití techniky rozšířeno pro hodnocení uranu ve vodním prostředí. Nová metoda byla validována řadou in-situ aplikací v reálném prostředí (např. vodní nádrž Záskalská, minerální prameny Hronovka a Regnerka (Česká republika), ústí řeky Šeldy a pobřeží Severního moře a řeka Zenne (Belgie)). Část práce je rovněž věnována srovnání účinnosti běžně využívaných designů techniky DGT pro hodnocení uranu ve vodním prostředí. Water pollution nowadays receives increasing attention from researchers as well as the decision-makers and public. Besides other water contaminants, monitoring of trace elements remains at the centre of research attention. Thus, the main objective of this PhD study was the development and application of the DGT technique for the evaluation of selected trace elements (arsenic and uranium) in the aquatic environment. A novel DGT resin gel utilizing the commercially available resin Lewatit FO 36 for an effective evaluation of arsenic contamination in aquatic ecosystems was developed. Subsequently, the use of the technique was extended for the evaluation of uranium in the aquatic environment. The new method was validated by in-situ applications in the real environment (e.g., water reservoir Záskalská and mineral springs Hronovka and Regnerka (Czech Republic), the Scheldt estuary and coastal zone of the North Sea and Zenne River (Belgium)). Part of the work also dealt with the comparison of the performance of commonly used DGT designs for the evaluation of uranium contamination in the aquatic environment.
Klíčová slova:
gradient; uran; vodní ekosystém; aquatic ecosystem; gradients; uranium
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Stanovení stopových prvků ve vodním prostředí pomocí techniky difúzního gradientu v tenkém filmu
Problematika znečištění vod dnes získává stále větší pozornost vědecké obce, jakož i rozhodujících orgánů a veřejnosti. Kromě dalších kontaminantů zůstává monitoring stopových prvků ve středu ...
Luminiscenční nanočástice pro bioanalytické aplikace
Vaněčková, Tereza
2019 - anglický
Disertační práce s názvem Luminiscenční nanočástice pro bioanalytické aplikace se věnuje optickým nanomateriálům využívaným v biologických vědách. V první části je uveden přehled optických značek a jejich výhod oproti běžně používaným organickým barvivům a fluorescenčním proteinům. Dále jsou diskutovány povrchové modifikace a možnosti biofunkcionalizace nanočástic cílícími ligandy. Molekulárně imprintované polymery jsou následně představeny jako alternativní povrchová modifikace umožňující rozeznání biomolekul. V závěru teoretické části práce jsou shrnuty příklady použití luminiscenčních nanočástic v bioanalytických aplikacích a zobrazování. Výsledky a odborné výstupy autorky dizertační práce jsou prezentovány formou 2 přehledových článků a 3 experimentálních vědeckých prací v recenzovaném odborném periodiku. The dissertation thesis entitled Luminescence nanoparticles for bioanalytical applications deals with the use of optical nanomaterials in life sciences. An overview of the commonly used luminescent nanoprobes is provided together with their advantages over commonly used organic dyes or fluorescence proteins. Next, surface modifications and biofunctionalization of nanoparticles with targeting moieties are discussed. Molecularly imprinted polymers are introduced as an alternative surface modification enabling biorecognition. Finally, theoretical part is concluded with recent examples of the luminescent nanoparticles in bioanalytical and imaging applications. The scientific results of the Ph.D. candidate are presented in the form of 2 review articles and 3 research articles in the peer reviewed journals.
Klíčová slova:
foton-upkonverze; kvantové tečky; nanotechnologie
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Luminiscenční nanočástice pro bioanalytické aplikace
Disertační práce s názvem Luminiscenční nanočástice pro bioanalytické aplikace se věnuje optickým nanomateriálům využívaným v biologických vědách. V první části je uveden přehled optických značek a ...
Chřadnutí rostlin v bioremediační krajině
Funai, James
2019 - anglický
Současná doporučení pro strukturu půdních médií pro bioremediaci dešťové vody obsahují velké poměry písku. Krajinné segmenty na tomto typů půdních médií však trpí katastrofální ztrátou rostlin během několika málo let od založení, čímž ztrácejí většinu svých biologických funkcí. Filtrační a výsadbová média, která se používají v oblasti managementu dešťové vody by však naopak měla mít pozitivní vliv na zdravotní stav remediační flóry a na ní vázané fauny při současném zachování technických specifik a estetických požadavků. Zlepšený zdravotní stav a zlepšená biologická aktivita ekosystémů by tak vedla k delší životnosti těchto ekosystémů a ke zlepšení jejich biologických a technických funkcí. Prostřednictvím vyhodnocení dat z experimentálních ploch sledovaných po dobu 3 let prezentovaných v této práci bylo prokázáno že zvýšené obsahy břidlic a břidličnatě rozpadavých hornin v půdách (remediačních médiích) zlepšují celkový stav společenstev, která jsou na nich za účelem remediace pěstována. Current soil media recommendations for stormwater bioremediation landscapes contain large ratios of sand. These same landscapes suffer catastrophic plant loss within several years thus losing a majority of biological functionality. Filter and planting media used in stormwater management landscapes should improve floral and faunal health while maintaining engineered specifications and esthetic requirements. With improved ecosystem health and activity, these landscapes could last longer, perform better, and cost less to maintain. Through evaluation of experimental plots over 3 years, lessons shared in this dissertation include realized failures in a high sand soil and success in soils engineered with expanded shale to achieve a better functioning landscape.
Klíčová slova:
Bioremediace; Břidličnatost; Nízkodopadový rozvoj; Přírodní systémy čištění; Zasakovací dešťové zahrady
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Chřadnutí rostlin v bioremediační krajině
Současná doporučení pro strukturu půdních médií pro bioremediaci dešťové vody obsahují velké poměry písku. Krajinné segmenty na tomto typů půdních médií však trpí katastrofální ztrátou rostlin během ...
Soil enzyme activities and microbial communities as bio indicators for soil recovery, health and quality in forest ecosystem in south Moravian region of the Czech Republic
Ananbeh, Hanadi Abd Alrahman Ali
2019 - anglický
Lesní ekosystém v Evropě je již mnoho desetiletí ovlivňován antropogenní činností. Pařezina neboli výmladkový les bylo nejčastěji používanou lesnickou praxí v Evropě a od počátku 20. století byly lesní porosty opuštěny nebo přeměněny na vysoké lesy. Obecně platí, že antropogenní činnosti včetně lesního hospodaření (zejména sklizeň biomasy) způsobují změny v chemických, biochemických a biologických vlastnostech půdy. To následně ovlivňuje zdraví a kvalitu půdy, což může vest ke změnám funkce ekosystému půdy včetně změny klimatu. Všechny způsoby těžby lesů mohou nepříznivě ovlivňovat vlastnosti půdy, ale jejich opuštění nebo přeměna na vysoké lesy může mít pozitivní dopad na jejich obnovu. Předkládaná práce se zabývala hodnocením funkčnosti, zdraví a kvality půdy v různě obhospodařovaných dubových lesích v jihomoravském regionu České republiky s využitím aktivity půdních enzymů a funkční rozmanitosti mikrobiálních komunit jako bioindikátorů zdraví a kvality půdy. Tato práce dále prokázala potenciál půdních proteinů jako antimikrobiálního činidla proti multirezistentním mikrobiálním patogenům (tj. MRSA) s použitím různých experimentálních protokolů. Naše výsledky dokazují, že systém intenzivního hospodaření v minulosti, jako je např. pařezení, přispěl k úbytku organických látek v půdě a opuštění tohoto způsobu hospodaření zlepšilo celkovou situaci, a to snížením vedlejších účinků hospodaření v dlouhém časovém období a pomoci při obnově půdy pod rozsáhle řízeným porostem. Na druhé straně, půdní proteiny extrahované z výmlatkového lesa vykazovaly vyšší potenciál jako antimikrobiální činidlo než půdní proteiny extrahované z vysokého lesa. Tento výsledek poskytuje silný důkaz, že metody řízení ovlivňují složení, strukturu a funkci mikrobiálních komunit v důsledku změn mikro a makroklimatických podmínek v daném místě. Forest ecosystem in Europe has been affected by the anthropogenic activities for many decades. Coppicing was the most commonly used forest management practice in Europe and the coppice forests were abandoned or converted into high forests from the beginning of 20th century. In general, anthropogenic activities including forest management (especially biomass harvesting) cause modifications in soil chemical, biochemical, and biological properties that subsequently affects the soil health and quality which may affect the soil ecosystem functions including the climate change. However, all forests harvesting practices might have adverse effects on soil properties, but their abandoned or conversion into high forests can have positive impact on their recovery. The present thesis highlights the assessing of soil functionality, health and quality in differently managed sessile oak forest in the south Moravian region of the Czech Republic using soil enzyme activities and microbial community functional diversity as bio indicators for soil health and qualityy. In addition, this work proved the potential of soil proteins as antimicrobial agent against multi-resistant microbial pathogens (i.e. methicillin resistant staphylococcus aureus MRSA) using different experimental protocols. Our results provide evidence that the past intensive management system such as coppicing contributed to organic matter depletion in the soil and the abandonment of these forests has improved the overall situation, by reducing the side effects of the management within long time period and help the soil recovery under the extensively managed coppiced forest. On the other hand, the soil proteins extracted from the coppiced forest showed higher potential as antimicrobial agent than the soil proteins extracted from the high forest. This result provides strong evidence that the management practices affect the microbial community composition, structure, and function due to the changes in the micro and macroclimatic conditions in the managed site.
Klíčová slova:
aktivity enzymů; mikrobiální komunita; půdní proteiny
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Soil enzyme activities and microbial communities as bio indicators for soil recovery, health and quality in forest ecosystem in south Moravian region of the Czech Republic
Lesní ekosystém v Evropě je již mnoho desetiletí ovlivňován antropogenní činností. Pařezina neboli výmladkový les bylo nejčastěji používanou lesnickou praxí v Evropě a od počátku 20. století byly ...
Wood Extractive Compounds - Extraction, Chemical composition, Biological activity, Native durability
Sablík, Pavel
2018 - anglický
Výzkum zaměřený na chemické složení dřeva je zásadní nejen pro využití tohoto materiálu k získávání látek pro dřevozpracující, potravinářský nebo farmaceutický průmysl. Nespočet vědeckých prací bylo motivováno poznatkem, že dřevo některých druhů dřevin vykazuje výrazně vyžší odolnost vůči působení biotických činitelů degradujících dřevní hmotu, a tudíž je jeho využití výrazně vhodnější pro náročnější aplikace, například zabudování v kontaktu se zemí nebo vodou. Tato významná vlastnost dřeva je připisována především obsahu extraktivních látek, které jsou produkovány při tvorbě jádrového dřeva. Tato disertační práce si proto klade za cíl zjistit možnosti využití extraktivních látek dřeva akátu (Robinia pseudoacacia L.) jako impregnačního prostředku pro zvýšení odolnosti dřeva s menší přirozenou odolností. Experimentální část práce byla provedena v prostorách a za použití vybavení Mendelovy university v Brně a to především v v laboratořích výzkumného centra v Útěchově. Článek 01 se zabývá ustanovením metodiky práce s extrakčním přístrojem fexIKA. Popisuje především kvantitativní možnosti zisku extraktivních látek při použití rozličných organických rozpouštědel. V rámci výzkumu prezentovaného v tomto článku bylo jako zdrojového materiálu využito dřeva (jádro a běl) a kůry akátu (Robinia pseudoacacia L.), jakožto zásadního zdroje pro další výzkum, a to především pro extrémně vysokou odolnost tohoto dřeva, přirozeně rostoucího ve střední Evropě. Výsledkem bylo stanovení metodiky práce pro základní rozpouštědla (aceton, benzen, cyklohexan, etanol a destilovanou vodu). Vliv jednotlivých extračních vstupů (velikost částic extrahovaného materiálu, typ rozpouštědla, teplota) na kvalitativní a kvantitativní výsledek extračního procesu byl předmětem zájmu výzkumného projektu prezentovaném v Článku 02. Ten prokázal srovnatelné výsledky extrakce s literárními zdroji. Zároveň byl popsán vliv výše zmíněných parametrů a metodou HPLC-HRMS identifikován obsah získaných extraktů. Přímé využití látek, získaných pomocí metodiky popsané v Článku 01 a extrahovaných s cílem vysokého podílu fenolických sloučenin podle výsledků Článku 02, bylo námětem Článku 03. Zde byla přímo prokázána fungicidní aktivita extraktivních látek akátu (Robinia pseudoacacia L.) a afrického padouku (Pterocarpus soyauxii Taub.) po tlakové impregnaci do bělového dřeva buku (Fagus sylvatica L.), které je hodnoceno třídou 5 jako netrvanlivé a v rámci experimentu ukázalo průměrné hmotnostní úbytky neošetřeného dřeva 43.6%. Po aplikaci extraktivních látek došlo ke zvýšení jeho odolnosti proti působení dřevokazné houby Trametes versicolor a to až na úrověň třídy 3 s průměrnou hmotnostní ztrátou 12.7%. Článek 04 pokračuje s výzkumem fixace extraktivních látek ve dřevě po impregnaci a testu vyluhovatelnosti. S cílem zvýšit fixaci impregnovaných látek ve dřevě bylo použito tepelného ošetření vzorků. Výsledky experimentu potvrdily významnou závyslost mezi fixací látek ve dřevě a tepelným ošetřením. Wood chemical composition research is of significant importance for various fields like wood-manufacturing, food and pharmaceutical industries. Much research work has been motivated by the fundamental knowledge that wood of some tree species demonstrate significantly higher native durability against biological degradation and therefore is much convenient to use in more demanding applications, e.g. in contact with soil or water. This important wood property was assign mainly to presence of extractive chemical compounds or secondary metabolites, produced by wood when heartwood is formed. The presented doctoral thesis aims to find the possibilities of how to utilize extractive chemical compounds found in Black locust (Robinia pseudoacacia L.) as treatment solutions. These can be used to increase the durability of low durable wood species. The experimental part of the presented thesis was carried out using the laboraties and equipment of the Mendel University in Brno, and their external laboratories of research centre in Útěchov. Paper 01 aims to establish methodology for extraction apparatus fexIKA. Describes mainly possibilities for quantitative gains of extractives when using various organic solvents. Within this papers research scope heartwood, sapwood and bark of Black locust were used as the source material. Black locust was choosen mainly due to its extremely high native durability, together with oak considered highest in Central Europe, and for longer term experimental plans and reason. The established methodology for primal solvents (acetone, benzene, cyclohexane, ethanol and distilled water) was the result of this paper. The influence of extraction inputs (particles size, solvent type and temperature) on quantitative and qualitative result of extraction process was the topic for research design presented in Paper 02. In the paper comparable results with literature and established fexIKA methodology were proven. Also the effect of the above mentioned inputs are described and extracted chemical content was identified using HPLC-HRMS technique. The possibility of utilizing chemical compounds obtained, based on Paper 01 extractive methodology, aimed for higher content of phenolic compounds according to Paper 02 results, were the topic of Paper 03. This research paper proves antifungal activity of Black locust (Robinia pseudoacacia L.) and African padauk (Pterocarpus soyauxii Taub.) extracts after impregnation into European beech (Fagus sylvatica L.) sapwood. This wood species is assessed as class 5 (not durable), with an average mass loss result after the durability test of untreated samples 43.6 %. Native durability of European beech wood was significantly improved after impregnation with extractives, mass loss resulted in average 12.7 %. This revalued treated beech sapwood into durability class 3. Paper 04 continues with a study of extractives retention in wood matrix after impregnation whilst introducing adjusted leaching tests. Despite standard EN 84, this research employed miniaturized Bravery wood blocks for impregnation and leaching tests, which were at the end shortened to 144 hours. In order to increase the biologicaly active chemical compounds retention in the specimens, heat treatment was used. The results of the experiment proved the significance between heat treatment and retention.
Klíčová slova:
Extraktiva; Fagus sylvatica L.; fenolické látky; fexIKA metodika; HPLC–HRMS; impregnace; odolnost; Robinia pseudoacacia L.; tepelné ošetření; vyluhovatelnost
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Mendelovy univerzity v Brně.
Wood Extractive Compounds - Extraction, Chemical composition, Biological activity, Native durability
Výzkum zaměřený na chemické složení dřeva je zásadní nejen pro využití tohoto materiálu k získávání látek pro dřevozpracující, potravinářský nebo farmaceutický průmysl. Nespočet vědeckých prací bylo ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze