Národní úložiště šedé literatury

Rybí biometrie s využitím metod počítačového vidění
BEKKOZHAYEVA, Dinara
2022 - English Nejpoužívanější metodou identifikace ryb je jejich značkování. Značkování je invazivní metoda identifikace ryb, která může rybám způsobit zranění a stres, což vede k zvýšení jejich úmrtnosti. Invazivní značkování je časově náročný a nákladný způsob identifikace. Nevýhody této metody jsou zřejmé. Možnou alternativou invazivní identifikace je neinvazivní identifikace z digitálních fotografií ryb. Jedná se o levné a rychlé řešení, které ryby nestresuje. Tento postup se používána při klasifikaci jednotlivých druhů. Identifikací jednotlivých ryb se ale zabývá pouze pár studií. Popsané výhody nás motivovali k práci na individuální identifikaci ryb ze snímků jako náhradě za značkování ryb. Provedli jsme sérii experimentů, které dohromady tvoří komplexní výzkum ověřující identifikaci jednotlivců pro různé druhy ryb, různé podmínky sběru dat a dlouhodobou možností identifikace založenou na obrázcích. První experiment je popsán v kapitole 2, kdy jsme provedli test identifikace jedinců okrasných ryb Sumatra barb Puntigrus tetrazona v akváriu. Ryby se volně pohybovaly v akváriu s vodou a bylo použito zelené pozadí k segmentaci ryb. V tomto experimentu bylo použito celkem 43 jedinců. Úspěšnost identifikace byla 100 % a prokázala použitelnost navržené metody pro další vývoj. Dalším krokem bylo zvýšení počtu ryb na 330 a otestování dlouhodobé stability vzorů použitých pro identifikaci. V této studii jsme použili komerčně významný druh ryb: lososa atlantického Salmo salar. Testovali jsme různé viditelné vzory na těle ryb, jako jsou tečky na těle (kapitola 3) a oční duhovka (kapitola 5). Obrázky vzorů byly fotografovány po dobu šesti měsíců pro ověření jejich stability. V této studii byly testovány různé podmínky sběru dat. Byly pořízeny snímky ryb pod vodou a mimo vodu ve foto stanu pro stanovení vlivu kvality dat na úspěšnost identifikace. Vytvořili jsme dvě metody pro identifikaci. Specializovaná metoda pro parametrizaci polohy teček na těle dosáhla dlouhodobé úspěšnosti 100%. Obecná metoda využívající parametrizaci textury dosáhla úspěšnosti 95%. Stabilita vzoru v oku se ukázala jako velmi nízká pro dlouhodobou identifikaci. Poslední experiment našeho výzkumu (kapitola 4) byl proveden s cílem otestovat, zda je možné použít vytvořenou metodu pro druhy ryb, které nemají na těle žádný zjevný vzor (tečky či pruhy). K prokázání této hypotézy byl v této studii použit mořský okoun Dicentrarchus labrax a kapr obecný Cyprinus carpio. Celkem bylo vyfotografováno 300 mořských okounů a 32 kaprů mimo vodu. Společně s krátkodobým experimentem jsme shromáždili dlouhodobá data (dva měsíce pro mořského okouna a čtyři měsíce pro kapra). Pro identifikaci byly testovány různé části těla (boční čára, vzor šupin, skřele). Úspěšnost identifikace byla pro oba druhy 100% a bylo prokázáno, že metodu je možné využít i pro druhy bez zjevného vzoru. Pro okouna byla nositelem unikátnosti postranní čára a pro kapra to byl vzor samotných šupin. V rámci svého výzkumu jsem vytvořila automatickou metodu pro detekci a identifikaci ryb využívající vzory na těle ryb pro jednoznačnou identifikaci. Metoda funguje se 100% úspěšností jak pro druhy ryb s jasnými vzory na těle, tak pro druhy bez těchto vzorů. Prokázala jsme i dlouhodobou stabilitu těchto vzorů pro identifikaci jednotlivců stejného druhu. Vytvořená metoda může být použita jako náhrada aktuálně používané invazivní metody značkování ryb. Všechna data získaná v rámci experimentů jsou nabízena v rámci otevřeného přístupu pro další rozvoj této oblasti výzkumu. Nowadays, individual fish identification is made by tagging. Tagging is an invasive method of fish identification that can cause injuries to fish and stress to them, leading to increased mortality. Tagging is a time consuming and expensive identification way. The disadvantages of this method are obvious. To solve those problems, identification from the images could be used. Image-based fish individual identification is an excellent alternative. It is cheap, fast and not stressful to the fish. Fish identification from images is widely used in species identification. But not many studies deal with the identification of individual fish. All described reasons motivate us to work toward individual fish identification from the images as a substitute for fish tagging. We have done complex research with different fish species, different data collection conditions, and long-term perspective identification. In chapter 2, we tried the first attempt to automatically identify individuals of ornamental fish Sumatra barb Puntigrus tetrazona in an aquarium. Fish were freely moved in an aquarium with water; the green background was used to do the fish segmentation. Totally 43 individuals were used in this experiment. Identification accuracy was 100% and supported us to continue with the next step experiment. The next step was to increase the number of photographed fish to 330 fish. We used the commercially important Atlantic salmon Salmo salar in this study. We have tested different visible patterns on the fish body, such as dots on the body (chapter 3) and the iris of the eye (chapter 5). The duration of the experiment was six months. In this study, different data collection conditions were tested. Images of fish underwater in an aquarium and out of the water in a photo tent were taken. For the pictures of the fisheye, we used a micro-camera. The best results obtained from those experiments were 100% accuracy for the dot approach and HOG parametrization methods and 95% for fisheye data. The last experiment in this dissertation (chapter 3) was done to prove that the fish species which have no obvious pattern on the body, such as Sumatra barb (black vertical stripes) and Atlantic salmon (dots on the body), could be identified non-invasively from the images. European seabass Dicentrarchus labrax and common carp Cyprinus carpio were used in this study to prove this idea. Totally 300 seabass and 32 carp were photographed out of the water to get high-quality data. Together with the short-term experiment, we collected long-term data (two months for seabass and four months for carp). Different parts of the body were tested for identification (lateral line, scale pattern, operculum). Surprisingly, the identification results were high enough (100% for both species, even for the long term experiments) to conclude that the photo-identification works with species without an obvious pattern on a body. The conclusion supported by the results of the experiments is that the automatic photo-identification of individual fish is possible using machine vision. Data processing and identification procedure were fully automated. The approach works for species with and without an obvious pattern in the body (Sumatra barb, Atlantic salmon, European seabass and common carp), and it is useful for long term individual identification. The method can be used as a substitute for invasive fish tagging. Keywords: precizní chov ryb; strojové vidění; identifikace individuálních ryb; neinvazivní identifikace. Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Rybí biometrie s využitím metod počítačového vidění

Nejpoužívanější metodou identifikace ryb je jejich značkování. Značkování je invazivní metoda identifikace ryb, která může rybám způsobit zranění a stres, což vede k zvýšení jejich úmrtnosti. ...

BEKKOZHAYEVA, Dinara
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Jeseter (Acipenser) představuje evoluční přechod od holoblastického k meroblastickému rýhování a unikátní způsob vývoje střeva
SHAH, Mujahid Ali
2022 - English Rýhování embrya obratlovců je buď holoblastické (úplné), nebo meroblastické (částečné). Holoblastické rýhování je považováno za původní u obratlovců a vyskytuje se u obojživelníků, savců a chrupavčitých ryb. Meroblastické rýhování se v linii obratlovců vyvinulo pětkrát, včetně sliznatek, příčnoústých, latimérií, kostnatých ryb a amniot. Při holoblastickém rýhování (jako u embryí Xenopus laevis) přispívá každá blastomera k jedné ze zárodečných linií. Naopak při meroblastickém způsobu rýhování (jako u kostnatých a amniot - včetně ptáků a plazů) se na tvorbě zárodečných vrstev podílí pouze animální pól. K přechodu z holoblastického na meroblastický typ dochází obvykle zvětšením velikosti vajíčka ve srovnání se stavem ancestrální linie. Jeseteři (Acipenser) se vyvinuli asi před 200 miliony. Jejich jikry jsou významě větší než jikry X. laevis. Navzdory rozdílné velikosti si jejich embrya zachovávají téměř stejné vlastnosti jako embrya X. laevis. Nicméně vegetativní blastomery jeseterů jsou větší a dělí se pomaleji než u X. laevis. Byla vyslovena domněnka, že vegetativní blastomery jeseterů jsou extraembryonální jako žloutek kostnatých ryb (dánio pruhované) a žloutkové buňky bichirů - nejstarší divergentní žijící skupiny paprskoploutvích ryb, mihulí (Petromyzontidae) - zachovalé linie bezčelistnatých ryb a žáby - Eleutherodactylus coqui. Kromě toho byl dosud nedostatečně prozkoumán způsob vývoje střeva jeseterů a jeho evoluční konzervace. Nejprve jsme pro vývoj robustní techniky specifické inhibice blastomer embryí jeseterů použili polynenasycené aldehydy odvozené od rozsivek, 2, 4-dekadienal (DD; modelový aldehyd pro experimentální studie). Embryím jeseterů jsme aplikovali optimalizované množství DD (0,01 v/v) a následně je ozařovali viditelným světlem (91,15 - 44,86 W m2). Pozoruhodné je, že DD plus světlo, a nikoliv samotná injekce DD nebo ozáření světlem, mohou inhibovat rýhování. Kromě toho qPCR-tomografie odhalila, že lokalizace maternální mRNA zůstává u částečně se rýhujících embryích ve srovnání s normálními v ose animálního-vegetativního pólu konstantní. Druhá studie mapuje vývoj vegetativních blastomer jeseterů. Bylo zjištěno, že z těchto blastomer vznikají primordiální zárodečné buňky (PGC) a zbytek blastomer tvoří vegetativní žloutkové buňky. Histologie plastických řezů odhalila, že jádra vegetativních žloutkových buněk se během vývoje embryí výrazně zmenšovala. Inhibování vegetativních blastomér, RT-qPCR a pulz BrdU navíc odhalily, že žloutkové buňky se po MBT stávají transkripčně neaktivními. Naše výsledky zde naznačují, že meroblastické rýhování paprskoploutvích se vyvinulo fúzí vegetativních blastomer, což je paralelní s blízce příbuznou skupinou, např. kostlínů (Lepisosteidae), která se vyvinula přibližně před 57 miliony let. Nakonec jsme pokračovali ve sledování vývoje střeva jeseterů a jeho srovnání s dalšími taxony včetně holoblastických (X. laevis, bichir a myš) a meroblastických (kuře, kostlín a dánio) zástupců. K tomuto účelu jsme použili histologii, in-situ hybridizaci (HCR) a imunohistochemii. Zjistili jsme, že endodermální buňky jeseterů tvoří archenteron (primitivní střevo) jako u žab a bichirů. Tyto buňky však pokračovaly v lateroventrální proliferaci, aby obklopily obrovské množství žloutkové hmoty a daly vzniknout "žloutku uvnitř střeva". Mezidruhové srovnání ukázalo, že jeseteři si během evoluce obratlovců zachovali jedinečný způsob vývoje střeva. Závěrem lze říci, že naše současná zjištění naznačují, že vývoj embrya jeseterů představuje odlišný přechod od holoblastického k meroblastickému šrýhovaní a také odlišný archaický způsob vývoje střevního endodermu. A vertebrate embryo's cleavage pattern is either holoblastic (complete) or meroblastic (partial). Holoblastic cleavage is thought to be ancestral to vertebrates and is most likely to occur in amphibians, mammals, and chondrosteans. Meroblastic cleavage has evolved five times in vertebrate lineages, including hagfish, elasmobranchs, coelacanths, teleosts, and amniotes. In holoblastic cleavage (as in Xenopus laevis embryos), all blastomeres contribute to one of the germ layers. On the contrary, in meroblastic cleavage pattern (as in teleosts and amniotes-including birds and reptiles), only the animal pole contributes the formation of the germ layers. The transition from holoblastic to meroblastic is usually occurred by an increase in egg size in comparison to the lineage's ancestral state. Sturgeons evolved about 200 million years ago (mya). Their eggs are significantly larger than that of X. laevis. Despite the variation in sizes, their embryos retain nearly characteristics the same as that of X. laevis. Nevertheless, vegetal blastomeres of sturgeons are bigger and divide slower than that of X. laevis. It was speculated that vegetal blastomeres of sturgeon are extraembryonic as in yolk of teleost (zebrafish) and Yolk cells of (YCs) of bichir-earliest diverged living group of actinopterygian fishes, agnathan lampreys (Petromyzontidae)-an extant lineage of jawless fishes and an Eleutherodactylus coqui (direct developing frog). Furthermore, the gut development pattern of sturgeon (Acipenser) and its evolutionary conservation was poorly understood so far. First, we developed the robust technique for specific blastomeres inhibition of sturgeon embryos using diatoms-derived polyunsaturated aldehydes, 2, 4-Decadienal (DD; a model aldehyde for experimental studies). The sturgeon's embryos were injected with optimal DD percentage (0.01 v/v) and subsequently irradiating them by visible light (91.15 - 44.86 W m2). Notably, DD plus light, and not DD injection or light irradiation alone can inhibit cleavage. Furthermore, qPCR-tomography revealed that localized pattern of maternal mRNA remained constant through animal-vegetal axis in partially cleaved embryos when compared to normal. Second, fate-mapping of sturgeon vegetal blastomeres revealed that these blastomeres gave rise to primordial germ cells (PGCs), and the rest of the descendants were vegetal yolk cells. Plastic section histology showed that the nuclei of vegetal yolky cells sharply declined as embryos developed. In addition, inhibition of vegetal blastomeres, RT-qPCR and BrdU pulse revealed that yolk cells become transcriptionally inactive after mid-blastula transition. Here, our results suggested that the meroblastic cleavage in actinopterygian lineage had evolved by the fusion of vegetal blastomeres, which is parallel to the closely related group, e.g., gar (Lepisosteidae), that evolved at approximately 57 mya. Lastly, we continued the observation of sturgeon gut development and its comparison with other taxa including holoblastic (X. laevis, bichir, and mice) and meroblastic (chicks, gars, and zebrafish) representatives. For this purpose, we used histology, in-situ hybridization (HCR), and Immunohistochemistry. We found that sturgeon's endodermal cells formed the Archenteron (primitive gut) as frog and bichir. However, these cells continued to proliferate lateroventrally to encompass a massive amount of yolk mass to give rise "yolk inside the gut." Cross-species comparison revealed that sturgeon retained a unique mode of gut developmental pattern during vertebrate evolution. In conclusion, our current findings suggest that sturgeon embryo development represents a distinct transition from holoblastic to meroblastic cleavage, as well as a distinct archaic mode of gut-endoderm development. Keywords: Holoblastické rýhování; meroblastické rýhování; evoluce obratlovců; inhibice rýhování; lokalizace RNA; fate-mapping; vegetativní blastomery; extraembryonální výživa; Vývoj střevního endodermu Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Jeseter (Acipenser) představuje evoluční přechod od holoblastického k meroblastickému rýhování a unikátní způsob vývoje střeva

Rýhování embrya obratlovců je buď holoblastické (úplné), nebo meroblastické (částečné). Holoblastické rýhování je považováno za původní u obratlovců a vyskytuje se u obojživelníků, savců a ...

SHAH, Mujahid Ali
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Hmyzí moučka jako zdroj krmiv ve výživě okounovitých ryb, okouna říčního (Perca fluviatilis) a candáta obecného (Sander lucioperca)
TRAN QUANG, Hung
2022 - English Tato disertační práce použila: 1) metaanalýzu a systematický přístup k přezkoumání vlivu hmyzích mouček v krmivech pro akvakulturní druhy okounovitých ryb s ohledem na produkční výkonnost a důsledky pro životní prostředí a 2) in vivo krmné experimenty zahrnující hmyzí moučky z bráněnky (Hermetia illucens) a larev potemníka moučného (Tenebrio molitor) v krmivech pro akvakulturně významné okounovité ryby, okouna říčního (Perca fluviatilis) a candáta obecného (Sander lucioperca), se zřetelem na široké spektrum parametrů. Kapitoly 2 a 3 poskytují komplexní přehled růstové výkonnosti a dopadů na životní prostředí u různých druhů akvakulturně chovaných ryb krmených dietami s obsahem hmyzích mouček. Z přehledu je patrné, že odtučněná moučka z larev T. molitor a plnotučná moučka z bource morušového (Bombyx mori) jsou nejslibnějšími hmyzími surovinami pro podporu specifické rychlosti růstu vodních živočichů. Kapitola 2 navrhla seznam známých, avšak pro potřeby krmiv zatím nedostatečně využívaných druhů hmyzu, které by mohly pomoci udržet růst ryb, a to odtučněné moučky H. illucens, plnotučné moučky bzučivek (Chrysomya megacephala), cvrčka dvojskvrnného (Gryllus bimaculatus), kobylek (Oxya fuscovittata, Zonocerus variegatus) a martináče (Cirina butyrospermi). Kapitola 3 odhalila, že podávání krmiv obsahující hmyzí moučku ve srovnání s dietou bez obsahu hmyzu různým druhům ryb snížilo poptávku po krmných rybách pocházejících z odlovu v mořích, jak dokládá ekonomický poměr ryb z odlovu v mořích (eFIFO) a zatížení prostředí fosforem. Nicméně zkrmování krmiv s obsahem hmyzích mouček mělo negativní dopady na množství dusíku produkovaného akvakulturou a na některé kategorie dopadů na životní prostředí, včetně potenciálu globálního oteplování, spotřeby energie, potřebu půdy, spotřebu vody, acidifikaci a eutrofizaci. Jak je naznačeno v kapitole 3, zahrnutí mouchy domácí (Musca domestica) na úkor rybí moučky a některých rostlinných složek do krmiv vodních živočichů značně snížilo potřebu půdy. Studie naznačuje, že je důležité vhodně kombinovat suroviny krmiva pro druhy ryb v akvakultuře, aby se naplnila vznikající potřeba pro akvakulturní krmiva, splnily se požadavky chovaných ryb na živiny a udržely se přínosy těchto krmiv pro životní prostředí. Naše práce prokázala, že krmiva s obsahem H. illucens a T. molitor byla dobře přijímána okounovitými rybami - okounem říčním a candátem obecným i s ohledem na růstovou výkonnost. Kapitoly 4, 6 a 8 odhalily, že okoun říční toleroval moučku z H. illucens v krmivech více než moučku z T. molitor, protože u prvního druhu byla optimální úroveň 40 % ve srovnání s 6,8 % u druhého druhu. Nicméně H. illucens v krmivu akceptoval candát obecný při zastoupení na úrovni 18 %. Kapitola 6 prokázala účinky spojené s modulací antioxidačních enzymů a střevního mikrobiomu za použití vysoce odtučněné moučky z H. illucens v krmivech pro candáta obecného. Kromě toho kapitola 7 potvrdila, že obsah T. molitor v krmivu nezměnil kapacitu plavání a metabolismus okouna říčního, což naznačuje zajištění dobrých životních podmínek ryb při použití takových krmiv. Zavedení moučky T. molitor do krmiv okounů říčních čelí výzvám týkajícím se fyziologických reakcí a environmentálních důsledků, přičemž zvýšené úrovně zastoupení způsobují rybám stres a negativně ovlivňují environmentální ukazatele. Naše studie (kapitola 5) odhalila, že "mixing" modely stabilních izotopů lze použít k predikci zdrojů potravy a odhadu proporcionálního příspěvku složek krmiva k výstavbě tkání okouna říčního. Tyto metody jsou také užitečné při poskytování náhledu na komplementaritu mezi složkami krmiv. The present Ph.D. thesis employed: 1) meta-analysis and systematic approach to investigate the effect of insect meals in diets for aquaculture fish species on production performance and environmental consequences, and 2) in-vivo feeding trials involved frequent-used insect meals, black soldier fly (Hermetia illucens) and yellow mealworm (Tenebrio molitor) in diets for potential aquaculture-oriented percid fishes, Eurasian perch (Perca fluviatilis) and pikeperch (Sander lucioperca), concerning a wide range of parameters. Chapters 2 and 3 provided a comprehensive overview of growth performance indices and environmental impacts of aquaculture species fed dietary insect meals. Accordingly, defatted larval yellow mealworm (T. molitor) and full-fat pupal silkworm (Bombyx mori) are the most promising insects in supporting the specific growth rate of aquatic animals. Chapter 2 also suggested a list of well-known and underexploited insects, which could sustain fish growth at a specific plausible inclusion, including defatted (H. illucens), full-fat fly (Chrysomya megacephala), cricket (Gryllus bimaculatus), grasshoppers (Oxya fuscovittata) and (Zonocerus variegatus) and full-fat moth (Cirina butyrospermi). Chapter 3 revealed that feeding insect meal-containing diets, in comparison to insect-free diets, to aquaculture species reduced the demand for marine-derived forage fish required for farmed fish output, as evidenced by the economic fish-in fish-out ratio and phosphorus waste load but had negative impacts on nitrogen waste and environmental impacts categories, including global warming potential, energy use, land use, water use, acidification, and eutrophication. As demonstrated in Chapter 3, the inclusion of housefly (Musca domestica) at the expense of fishmeal and some plant ingredients in aquatic animal diets considerably decreased land use. These studies suggested the importance of combing feed ingredients to fill the production gap for future aquafeed, meet the nutrient requirement of targeted fish, and sustain environmental benefits. Our works demonstrated that dietary black soldier fly (H. illucens) and yellow mealworm (T. molitor) were well accepted by both percid fishes, Eurasian perch (P. fluviatilis) and pikeperch (S. lucioperca), concerning growth performance. Chapters 4, 6 & 8 revealed that Eurasian perch tolerated dietary H. illucens better than T. molitor, since the former threshold was 40% compared to 6.8% of the latter; nevertheless, the former was accepted by pikeperch at 18%. Chapter 6 evidenced the effects associated with antioxidative enzyme and gut microbiome modulation of highly defatted H. illucens fed to pikeperch. Adding to this, Chapter 7 confirmed that dietary T. molitor did not alter the swimming capacity and metabolism of Eurasian perch, which hinted at fish welfare assurance. The introduction of T. molitor into Eurasian perch diets faces challenges regarding physiological responses and environmental consequences, with substantial levels causing stress to fish and pressuring environmental indices. Our study (Chapter 5) revealed that the stable isotope and mixing model might be used to predict food sources and estimate the proportional contribution of feed components to perch's tissue. Such tools are also helpful to provide insight into complementarity among ingredients in feed formulation. Keywords: hmyzí moučka; Tenebrio molitor; Hermetia illucens; Perca fluviatilis; Sander lucioperca Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Hmyzí moučka jako zdroj krmiv ve výživě okounovitých ryb, okouna říčního (Perca fluviatilis) a candáta obecného (Sander lucioperca)

Tato disertační práce použila: 1) metaanalýzu a systematický přístup k přezkoumání vlivu hmyzích mouček v krmivech pro akvakulturní druhy okounovitých ryb s ohledem na produkční výkonnost a důsledky ...

TRAN QUANG, Hung
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Regulace biosyntézy vysoce nenasycených mastných kyselin (LC-PUFA) u ryb
BLÁHOVÁ, Zuzana
2022 - English Předložená dizertační práce se zabývá studiem biosyntézy vysoce nenasycených mastných kyselin s dlouhým řetězcem u ryb, přičemž se zaměřuje na její roli v adaptaci ryb na nové měnící se podmínky životního prostředí. V experimentální části zkoumá vliv narušené dráhy LC-PUFA biosyntézy na reprodukci ne modelovém organizmu ryby zebřičky (Danio rerio) reverzně genetickým přístupem využívajícím populární systém CRISPR/Cas9. Po celou dobu historie Země se živé organizmy vyvíjely v reakci na přirozenou změnu klimatu, pomalý přírodní jev trvající tisíce až miliony let. V posledních necelých 100 letech však lidské činnosti vyvolaly překotné globální oteplování. Kvalita potravy, pokud ji definujeme jako hodnotu produktu pro fyzické zdraví, růst, vývoj a reprodukci, je ohrožena. Klesá v ní totiž zastoupení jedněch z esenciálních složek potravy pro prakticky všechna zvířata a pro člověka vysoce nenasycených mastných kyselin s dlouhým řetězcem (LC-PUFA). Zvířata a lidé obvykle mají schopnost tvořit si tyto biomolekuly uvnitř svých buněk z esenciálních kratších a méně nenasycených osmnáctiuhlíkových mastných kyselin, ovšem výtěžek takto vytvořených molekul je příliš nízký na to, aby pokryl fyziologické potřeby organizmu. Spíše je předpokládáno, že tato dráha plní funkci jakéhosi kompenzačního aparátu jehož úkolem je udržení homeostázy za kolísajících podmínek prostředí. První krok LC-PUFA biosyntézy je katalyzován enzymem FADS2. Bylo prokázáno, že fads2 byl klíčovým metabolickým genem, který v minulosti umožnil kolonizování nutričně chudého prostředí sladkých vod po ústupu ledovců některým rybám. A dokonce i v lidské populace vykazoval fads2 gen silné známky selekce, jak bylo prokázáno u grónských Eskymáků osídlujících polární oblasti. Kapitola 2 této práce shrnuje současné poznatky a zhodnocuje strukturně-funkční vlastnosti desaturázy FADS2 u ryb v kontextu adaptací na prostředí a jako cíle pro genetické inženýrství. Práce zdůraznila potenciál FADS2 hrát zásadní roli v přizpůsobování se novým podmínkám prostředí, zhodnotila dosavadní výzkum v této oblasti s cílem objasnit evoluční historii FADS2 u ryb přičemž vyzdvihuje pozoruhodnou plasticitu FADS2. Nastínila I některá řešení genetického inženýrství v podobě geneticky modifikovaných organizmů. Prezentovali jsme FADS2 jako fascinující enzym s dalekosáhlými důsledky pro udržitelnost životního prostředí. Z dosavadního výzkumu jasně plyne, že množství a kompozice LC-PUFA přijmutích v potravě ovlivňují reprodukční vlastnosti generačních ryb. Dosud však nebyl studován vliv delece genu fads2 (úbytku endogenně vytvořených LC-PUFA biomolekul) na reprodukci u ryb a dokonce i u anamniote obecně. Cílem práce shrnuté v kapitole 3 této práce proto bylo zjistit, zda existuje přímá funkční souvislost mezi genem fads2 a některými vlastnostmi souvisejícími s reprodukcí u vybraného modelového organizmu ryby - zebřičky (Danio rerio) reverzně genetickými přístupy. Zhotovili jsme "knockout" zebřičky fads2 genu a poté jsme stanovili profil mastných kyselin jiker, které dospělé samice kladly. Pozorovali jsme existenci alternativní ?8 desaturační dráhy (elongace ? ?8 desaturace ? ?5 desaturace) vedle klasické ?6 dráhy (?6 desaturace ? elongace? ?5 desaturace) u samic zebřiček in vivo. Vysvětlujeme si ji jako aktivní regulaci biosyntézy LC-PUFA za podmínek nedostatku funkčních alel fads2 genu v důsledku cílených mutací pomocí metody cíleného editování genomu CRISPR/Cas9. Dospěli jsme k závěru, že bifunkční desaturáza ?6/ ?5 je ve skutečnosti trifunkční ?8/?6/?5 desaturáza. The aim of the thesis was to explore the biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs) with special focus on its role in adaptation to new environmental conditions in fish. The impact of impaired LC-PUFA pathway on reproduction of zebrafish (Danio rerio) was studied by the modern reverse genetic approach CRISPR/Cas9. Throughout the Earth´s history, the living organisms evolved to its current form in response to natural climate change, a slow natural phenomenon that has lasted for thousands or millions of years. However, in recent less than 100 years, anthropogenic factors induced a rapid process of global warming. Nutritional quality, when defined as the value of the product for the consumer´s physical health, growth, development and reproduction, is at a risk. Long-chain polyunsaturated fatty acid (LC-PUFA) biomolecules are essential dietary components for virtually all animals and humans. However, LC-PUFAs provisioning by changing ecosystems is predicted to decline significantly. Animals and human are usually able to produce LC-PUFAs endogenously from shorter and less unsaturated C18 fatty acid precursors obtained from the diet. However, the yield of LC-PUFA biomolecules biosynthesized is too low to meet physiological needs. Rather, LC-PUFA biosynthesis is considered to play a role as a compensational apparatus to maintain homeostasis under fluctuating environmental conditions. The first and rate-limiting step in LC-PUFA biosynthesis is catalysed by FADS2 enzyme. It has been demonstrated that fads2 was the key metabolic gene important for overcoming the nutritional constraints associated with colonisations of nutritionally pure water environments after glacial retreat. In human population, fads2 showed strong signatures of selection as well as confirmed in Greenland Eskimos colonising polar regions. Chapter 2 of the thesis summarized the current knowledge and assessed fatty acid desaturase (FADS2) structure-function properties in fish in the context of environmental adaptations and as a target for genetic engineering. The work highlighted the FADS2 potential to play roles fundamental to adaptation to novel environmental conditions and reviewed investigations to elucidate the evolutionary history of fish FADS2, explaining the remarkable plasticity of this enzyme in fish, depicted the importance of FADS2 in the context of dwindling LC-PUFAs supply and mentioned a few remedies in the form of genetic engineering to improve endogenous LC-PUFA biosynthesis. FADS2 was presented as a fascinating enzyme with far-reaching implications for environmental sustainability and playing roles in adaptations to novel environments. Previous research has provided substantial evidence of significant effects of dietarily obtained LC-PUFA levels and ?3: ?6 LC-PUFA balance on broodstock reproduction success (Sarih et al., 2020). However, the information on the impact of ablation of LC-PUFAs of endogenous origin was missing in fish and other anamniotic vertebrates as well. That fact prompted us to fill this gap of knowledge. Chapter 3 of this thesis investigated a direct functional link between fads2 gene and reproduction success in zebrafish (Danio rerio) by reverse genetic approach. We have investigated the functional link between FADS2 and reproduction success of zebrafish females by observing the direct impact of partial fads2 gene knock out on their egg batches fatty acyl methyl ester (FAMEs) profile. We observed the presence of an alternative ?8 desaturation pathway (elongation ? ?8 desaturation ? ?5 desaturation) besides the classical ?6 pathway (?6 desaturation ? elongation? ?5 desaturation) in zebrafish in vivo, which we explain as an active regulation of LC-PUFA biosynthesis under the depletion of functional fads2 gene alleles following the CRISPR/Cas9 genome targeting. We suggest that zebrafish bifunctional ?6/ ?5 desaturase is, in fact, the trifunctional ?8/?6/?5 desaturase. Keywords: Biosyntéza polynenasycených mastných kyselin s dlouhým řetězcem (LC-PUFA); \recke{Delta}6; ?5; ?8 desaturáza FADS2; ?3; ?6; CRISPR/Cas9 knockout; zebřička (Danio rerio); environmentální adaptace; kyselina linoleová (LA); eicosadienová; dihomo ?-linolenová (DGLA); arachidonová (AA); ?-linolenová (ALA); eicosatrienová; stearidonová (SDA); eicosapentaenová (EPA); docosahexaenová (DHA). Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Regulace biosyntézy vysoce nenasycených mastných kyselin (LC-PUFA) u ryb

Předložená dizertační práce se zabývá studiem biosyntézy vysoce nenasycených mastných kyselin s dlouhým řetězcem u ryb, přičemž se zaměřuje na její roli v adaptaci ryb na nové měnící se podmínky ...

BLÁHOVÁ, Zuzana
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Společenstva vodních makrobezobratlých ovlivněna lidskými činnostmi
LET, Marek
2022 - English Bezobratlí představují významnou součást vodních ekosystémů, podílející se na řadě nezbytných ekosystémových služeb. Narušením stanovišť a druhově i funkčně rozmanitých společenstev může snadno dojít k jen těžko vratným změnám. Tato práce byla zaměřena na výzkum vztahů společenstev vodních bezobratlých ovlivněných lidskou činností. Byl pozorován obecně negativní vztah mezi gradientem kontaminace insekticidy a četností proudomilných bezobratlých na úrovni vyšších taxonomických jednotek (Kapitola 2). Gradient hydrologického sucha negativně koreloval s četností skupiny jepic (Ephemeroptera), pošvatek (Plecoptera) a chrostíků (Trichoptera) - dále jen EPT - a nejlépe pozitivně koreloval s četností dospělců brouků (Coleoptera), ploštic (Heteroptera), lasturnatek (Ostracoda) a berušek vodních (Asellus aquaticus). Na základě porovnání stavu společenstva v kontrolním odběrového úseku se stavy společenstev z úseků zasažených počáteční insekticidní otravou byl předpokládán nepříznivý synergický efekt hydrologického sucha a splachů ze zemědělsky obhospodařovaných ploch. Metody v moderním zemědělství lze považovat za jednu z největších hrozeb pro vodní bezobratlé. Výsledky shrnuté v Kapitole 3 ukazují klesající zaznamenaný počet druhů EPT (avšak nikoliv četnosti EPT jedinců) spolu s rostoucí kumulací antropogenních faktorů. Nicméně pouze společenstva jepic a obzvláště pošvatek vykazovala signifikantní úbytky, zatímco chrostíci vykazovali určitou rezistenci k předpokládaným nejsilnějším antropogenním faktorům. Tyto hlavní faktory zahrnovaly zatížení kovy (kadmium, olovo a zinek) s následným vyústěním městských vyčištěných a špatně vyčištěných odpadních vod s obsahem pesticidů, léčiv, organického materiálu ze splašků a nepochybně i řady dalších neanalyzovaných látek. Navzdory zvýšené četnosti chrostíků byly u čeledí Hydropsychidae, Limnephilidae a Rhyacophilidae pozorovány známky zhoršené kondice (malformace a přítomnost uhynulých kukel) v obou typech znečištění. Prostředí znečištěné odpadními vodami bylo osídleno signifikantně zvýšeným podílem pasivních filtrátorů a predátorů z řádu chrostíků. Vidím zde nutnost dále studovat reakce společenstev vodních organismů na přísun vyčištěných odpadních vod, jelikož technologie čištění jsou v mnoha zemích světa stále zdokonalovány a je k dispozici poměrně málo publikovaných výstupů sledujících efekty zaváděných postupů na přirozené vodní ekosystémy. Kapitola 4 odhaluje negativní působení nepůvodního raka signálního (Pacifastacus leniusculus) na původní komunitu potočnic (Branchiobdellidae). Dle našich výsledků může úplné nahrazení původního raka říčního (Astacus astacus) rakem signálním vést k vymizení sledovaných dvou druhů potočnic, Branchiobdella parasita a B. pentadonta. Na lokalitě se sympatrickým výskytem raka říčního a signálního byly rovněž pozorovány potenciální rozdíly mezi oběma raky v korelacích mezi četnostmi obou druhů potočnic. Četnosti větší potočnice B. parasita pozitivně korelovaly s četností menší B. pentadonta pouze u raka signálního, přičemž tento vztah může být až negativní u velkých hustě osídlených jedinců raka říčního. Byla tudíž předpokládána potenciální kompetice o životní prostor. Doprovodný laboratorní experiment ukázal, že rak signální se mechanicky zbavuje epibiontů ve vyšší míře ve srovnání s rakem říčním. Výsledky tedy demonstrují potenciální ztráty v biodiverzitě nenápadných skupin organismů vznikající introdukcí invazních druhů. Poznatky v oblasti reakcí přírodních společenstev vodních bezobratlých na člověkem vyvolané změny v životním prostředí mohou být důležité například při posuzování důsledků nově plánovaných nebo aktuálně působících antropogenních činností v kulturní krajině. Tato dizertační práce rovněž poskytuje zpětnou vazbu laboratorním studiím, jejichž aplikovatelnost na reálné podmínky je často omezena zjednodušeným umělým prostředím. Macroinvertebrates represent an essential part of aquatic environments contributing to various ecosystem services. Disregarding the importance of their habitats and stable and functionally diverse communities can cause hardly reversible losses. This Thesis aimed to reveal relationships between responses of aquatic macroinvertebrate communities and the consequences of human activities. The general negative relationship between the gradient of insecticide contamination and abundances of higher taxonomic units of the stream macroinvertebrates was observed (Chapter 2). The gradient of droughts correlated negatively to the abundances of mayflies (Ephemeroptera), stoneflies (Plecoptera) and caddisflies (Trichoptera) - hereinafter referred as "EPT" - and the most positively to the abundances of coleopteran adults, heteropterans, ostracods, and water lice. Disturbing synergic effects of droughts and agricultural runoff were assumed based on the comparisons between communities sampled in the control site and initially contaminated downstream sites. The practices in modern agricultural systems can be considered one of the greatest threats to aquatic macroinvertebrate fauna. Results summarised in Chapter 3 show decreasing richness of EPT taxa (however, not their abundances) along with the involvement of an increasing number of anthropogenic factors. Nevertheless, only the mayflies and especially stoneflies showed significant negative responses, whilst caddisflies generally exhibited resistance to the presumably strongest anthropogenic factors; namely to contamination by trace metals (cadmium, lead and zinc) and to subsequent loads of treated and "poorly treated" municipal wastewaters containing pesticides, pharmaceutical active compounds, sewage-derived organic matter, and undoubtedly other not identified kinds of pollutants. Despite the higher caddisfly abundance, there were detected signs of worsened health status in hydropsychids, limnephilids and rhyacophilids, particularly detected malformations and the presence of dead pupae in both types of contaminated environments. However, the environment polluted by wastewaters exhibited a significant relationship to a highly increased relative contribution of passive filter feeders and predators within the EPT community. Since wastewater treatment technologies have been enhanced in many countries and there is a lack of published evidence about their complex effect on aquatic ecosystems, future studies are required. Chapter 4 reveals the negative effect of non-native signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) on the native branchiodellid community. According to our results, the total replacement of the native noble crayfish (Astacus astacus) by signal crayfish can lead to the disappearance of two species Branchiobdella parasita and B. pentadonta. Potential differences between crayfish species in correlations between abundances of both branchiobdellids were observed in the locality with the sympatric occurrence of noble crayfish and signal crayfish; the abundance of bigger-sized B. parasita positively correlated to the abundance of B. pentadonta only in the signal crayfish, whilst this relationship may be negative in the big-sized noble crayfish densely infested by both species. Potential competition for space was assumed. The experiment in laboratory conditions revealed more intensive grooming in signal crayfish. The results demonstrate the loss of overlooked biodiversity associated with the invasive species introduction. Knowledge of how communities of aquatic invertebrates respond to anthropogenic changes in the environment can be useful, e.g., during the assessment of the implications of planned or currently active human interferences for cultural landscapes. This Thesis will provide useful information for laboratory studies, of which the interpretation is often limited as they are carried out in artificial environments. Keywords: Makrozoobentos; Environmentální podmínky; Disturbance; Znečištění; Degradace stanovišť Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Společenstva vodních makrobezobratlých ovlivněna lidskými činnostmi

Bezobratlí představují významnou součást vodních ekosystémů, podílející se na řadě nezbytných ekosystémových služeb. Narušením stanovišť a druhově i funkčně rozmanitých společenstev může snadno dojít ...

LET, Marek
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Reproductive diapause in males of the linden bug, Pyrrhocoris apterus
HEJNÍKOVÁ, Markéta
2022 - English This thesis focuses on the male reproductive diapause in the linden bug, Pyrrhocoris apterus. We examined in detail the response of males to changing photoperiodic conditions, the change in levels of juvenile hormone, and its role in male diapause, as well as the effect of low temperature on diapause termination. We compared the physiology of males and females and pointed out important sexual dimorphism in the control of diapause. Finally, we analyzed a completely novel insect neuropeptide to and explored its possible link in the chain of control of reproductive diapause. This thesis focuses on the male reproductive diapause in the linden bug, Pyrrhocoris apterus. We examined in detail the response of males to changing photoperiodic conditions, the change in levels of juvenile hormone, and its role in male diapause, as well as the effect of low temperature on diapause termination. We compared the physiology of males and females and pointed out important sexual dimorphism in the control of diapause. Finally, we analyzed a completely novel insect neuropeptide to and explored its possible link in the chain of control of reproductive diapause. Keywords: Reproductive diapause; juvenile hormone; males; Methoprene-tolerant; Taiman; Corpus allatum; accessory glands; fertility Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Reproductive diapause in males of the linden bug, Pyrrhocoris apterus

This thesis focuses on the male reproductive diapause in the linden bug, Pyrrhocoris apterus. We examined in detail the response of males to changing photoperiodic conditions, the change in levels of ...

HEJNÍKOVÁ, Markéta
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Biodiversity of Myxozoa based on extensive screening of fish and environmental samples
LISNEROVÁ, Martina
2022 - English Myxozoans represent a group of morphologically simplified endoparasites infecting mainly fish, annelid and bryozoan hosts including more than 2,600 nominal species. However, the diversity seems to be unexplored and undervalued. Host searching and invasive dissection is a commonly used method for the identification of myxozoan species diversity. Metabarcoding and amplicon analyses of environmental DNA from sediment, water and soil is developing approach for biodiversity assessment and have been performed in many biological areas to identify the diversity of organisms, communities and populations. Using classical morphological and molecular approaches, we explored the myxozoan diversity in selected areas and host groups. In addition, we propose a new methodological approach for the studying of myxozoan diversity based on environmental DNA from sediment and amplicon sequencing. Illumina Mi-Seq with metabarcoding and newly designed primer sets is suitable for analyzing myxozoan communities without the need to find and capture intermediate or final hosts. Keywords: Myxozoa; Diversity; Phylogeny; eDNA; elasmobranchs Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Biodiversity of Myxozoa based on extensive screening of fish and environmental samples

Myxozoans represent a group of morphologically simplified endoparasites infecting mainly fish, annelid and bryozoan hosts including more than 2,600 nominal species. However, the diversity seems to be ...

LISNEROVÁ, Martina
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Assembly and analysis of repeat-rich regions of plant genomes
VONDRAK, Tihana
2022 - English Satellite DNA has been identified in varying proportions in many eukaryotic genomes. It consists of monomeric units arranged in tandem into long, homogeneous arrays. Due to its repetitive nature, satellite DNA is difficult to assemble and analyze, and has therefore been largely neglected in research. With the development of next generation sequencing technologies such as Illumina, research on satellite DNA has intensified and our understanding of it has improved. However, the information we obtain with Illumina reads is limited by their short length. While we can characterize the sequence of satellite DNA and its abundance in genomes, it is not possible to study the long-range organization of satellite DNA, which limits our understanding of the origin and evolution of satellite DNA. This limitation can be addressed by using the latest generation of sequencing technologies that generate much longer reads of tens to hundreds of kilobases. The goal of this work was to develop bioinformatics approaches for analyzing the properties of satellite DNA arrays from long sequence reads or from genome assemblies generated with these reads. These were then used to analyze populations of satellite repeats throughout the genome or in the specific type of chromatin in three plant species that differ in the organization of their centromeres. Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Assembly and analysis of repeat-rich regions of plant genomes

Satellite DNA has been identified in varying proportions in many eukaryotic genomes. It consists of monomeric units arranged in tandem into long, homogeneous arrays. Due to its repetitive nature, ...

VONDRAK, Tihana
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Interaction of tick-borne encephalitis virus with host and vector cells
TYKALOVÁ, Hana
2022 - English The proposed thesis deals with the various aspects of tick-borne encephalitis virus infection in the host and the vector on the cellular level. It uncovers transcriptomic and proteomic responses in infected cells in the human neurons and astrocytes, and vector cells. It identifies the subgenomic flaviviral RNA as an important pathogenesis effector that can interfere with the vector RNAi pathway, and at the same time denotes the components of this pathway. It also describes the phenomenon of impairment of host protein and rRNA synthesis upon TBEV infection. Moreover, it uncovers the importance of quasispecies in the adaptation to vector and host cells. The proposed thesis deals with the various aspects of tick-borne encephalitis virus infection in the host and the vector on the cellular level. It uncovers transcriptomic and proteomic responses in infected cells in the human neurons and astrocytes, and vector cells. It identifies the subgenomic flaviviral RNA as an important pathogenesis effector that can interfere with the vector RNAi pathway, and at the same time denotes the components of this pathway. It also describes the phenomenon of impairment of host protein and rRNA synthesis upon TBEV infection. Moreover, it uncovers the importance of quasispecies in the adaptation to vector and host cells. Keywords: tick-borne encephalitis virus; tick cells; neural cells; immune response; RNAi pathway; translational shut-off; transcriptional shut-off; quasispecies; transcriptomic; proteomics Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Interaction of tick-borne encephalitis virus with host and vector cells

The proposed thesis deals with the various aspects of tick-borne encephalitis virus infection in the host and the vector on the cellular level. It uncovers transcriptomic and proteomic responses in ...

TYKALOVÁ, Hana
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022

Interactions between plants, herbivorous insect and predators: mechanisms and ecological importance
MRÁZOVÁ, Anna
2022 - English Práce popisuje interakce mezi třemi trofickými úrovněmi z různých pohledů. Zaměřuje se na roli rostlin, býložravého hmyzu a bezobratlých predátorů a ptáků v trofických interakcích. Konkrétně popisuje nepřímo vyvolanou obranu rostlin a komunikaci rostlin s vyššími taxony a změny v predačním tlaku a společenstvech hmyzu vyvolané obrannými chemickými látkami uvolňovaných z rostlin poškozených herbivory. The thesis describes the interactions between the three trophic levels from different perspectives. It focuses on the role of plants, herbivorous insect, and invertebrate predators and birds in trophic interactions. More specifically, it describes indirectly induced plant defence and communication with higher taxa and changes in predation pressure and insect communities in response to defensive chemical compounds released from herbivory-damaged plants. Keywords: Tritrofické interakce; obrana rostlin; býložravý hmyz; predace; ptáci; methyl jasmonát Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Interactions between plants, herbivorous insect and predators: mechanisms and ecological importance

Práce popisuje interakce mezi třemi trofickými úrovněmi z různých pohledů. Zaměřuje se na roli rostlin, býložravého hmyzu a bezobratlých predátorů a ptáků v trofických interakcích. Konkrétně popisuje ...

MRÁZOVÁ, Anna
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2022