Laboratorní a informační technologie v kryptogamologii

Bohuslav Uher, Svatava Kubešová a Petr Hrouda (vyučující předmětu) ve spolupráci s externími odborníky na problematiku konkrétních skupin.

Nový předmět doplňuje teoretickou výuku taxonomie a ekologie sinic, řas, hub a mechorostů o praktické cvičení zaměřené na laboratorní práci, kultivační metody a biotechnologické využití těchto organismů.

Prostředkem k naplnění předmětu je zavedení pracovní sbírky kultur kryptogam a příprava sbírky trvalých preparátů, na nichž lze demonstrovat různé biologické tvary a struktury a důležité biologické procesy. Vysoce žádoucí je pořízení databáze a fotografické prezentace jak v případě mikroskopických struktur (vodítko pro vlastní práci studentů), tak makroskopických objektů. Celková digitalizace sbírky kryptogam a publikace na www stránce umožní volný přístup k informacím pro studenty a učitele, kterým může být poskytnut servis možného využití trvalých preparátů nebo živých kultur i pro výuku v jiných předmětech.

jarní semestr 2011, výuka realizována v průběhu semestru 21. 2.-20. 5.

V průběhu zimy a jara 2011 byla v přípravě předmětu realizována teoretická a praktická příprava výuky zaměřená na:
vyhledávání informačních zdrojů v oblasti aplikované fykologie;
kultivaci in vitro a laboratorním metodám studia mikroskopických sinic a řas;
izolaci a aplikaci bioaktivních látek, vyzdvižení významu antikancerogenních látek;
technologii zpracování biomasy sinic a řas;
odběr vzorků rozsivek, přípravu trvalých preparátů bentických a planktonních rozsivek.
Souběžně byla prováděna fotografická dokumentace
nativních mikroskopických vzorků sinic a řas;
přípravy kultivačního média, odběru, kultivace a izolace mikroorganismů;
trvalých preparátů rozsivek, hub a lišejníků.
Náplň výuky v průběhu semestru:
sinice a řasy - terénní metody jejich zpracování, izolace a kultivace (zejména na příkladu zelených řas), kreslení a fotodokumentace, zpracování obrazu, zdroje informací a základy nomenklatury
mikroskopické houby (spájivé houby, kvasinky, vláknité vřeckaté houby), saprotrofní stopkovýtrusné houby (pozemní a dřevožijné), endomykorhizní houby - možnosti kultivace a zpracování vzorků, determinační a klasifikační metody
mechorosty (játrovky, hlevíky, mechy) - preparace a ukládání, základní pozorovací technika, kultivace, biomonitoring a lékařské užití

Na přípravě a vedení fykologické části předmětu se podílela Marie Pažoutová (Katedra botaniky, PřF Jihočeské univerzity). Se studenty teoreticky i prakticky probrala metody izolace a kultivace zelených řas, zejména mikroskopických kokálních zástupců (což je v současné době dosti klíčový proces, aby člověk pak s čistou kuturou - kmenem řasy - mohl provádět například molekulární či biochemické studie). Získání jednodruhové kultury (kmene řasy, klonu) je u mikroskopických zelených řas často nezbytná podmínka k druhové determinaci (např. aby byl člověk schopen postihnout morfologii chloroplastu apod.) a představuje také výchozí krok pro izolace DNA či biochemické experimenty.
Demonstrován byl nejčastější způsobu izolací, což je výsev na agarové plotny, ale i metody izolací v terénu a izolace pomocí mikrokapilár. Tento poslední způsob umožňuje "vychytat" ze vzorku konkrétní buňky a hlavně i vzácnější druhy, které by se na miskách nepodařilo najít (přerostou je dominantní zástupci); je sice časově náročnější, ale přesnější. Studenti si prakticky vyzkoušeli vypichovat jednotlivé kolonie narostlé na agarových miskách (přenos na pevné médium ve zkumavce) a na několika různých vzorcích izolaci pomocí mikrokapilár.

Lekci věnovanou mikroskopickým houbám (spájivé houby, kvasinky, vláknité vřeckaté houby) připravila a vedla Monika Laichmanová (Česká sbírka mikroorganismů, ÚEB PřF MU). V rámci výuky byli studenti seznámeni s různými metodami studia houbových mikroorganismů: metoda přímého výsevu, stěry z prostředí, izolace a příprava čisté kultury, příprava nativních preparátů a mikroskopická determinace sledovaných druhů.
Součástí lekce byla vlastní kultivace mikroskopických hub vyskytujících se v běžném prostředí (povrch nábytku, klávesnice počítače, okenní parapet, podlaha, vlastní obuv a oděv).

Lekci věnovanou laboratorní práci se stopkovýtrusnými houbami připravil a vedl Michal Tomšovský (Ústav ochrany lesa, LDF Mendelovy univerzity). V rámci výuky byla předvedena a studenty vyzkoušena kultivace na pevných agarových a tekutých maltextraktových médiích, očkování myceliální kultury (Ganoderma sp.) a příprava kultury z řízku plodnice (Agaricus bisporus) s následnou kultivací v třepačce ("třepaná kultura"); lekce byla doplněna ukázkou provozu laboratoře molekulárních analýz (PCR).

V části věnované mykorhizním houbám byl využit materiál (studijní materiály i ukázky konkrétních organismů) připravené Milanem Balážem (Ústav experimentální biologie PřF MU). Konkrétně šlo o materiál k výuce arbuskulární a orchideové mykorhizy; kromě zařazení v tomto předmětu budou připravené podklady využity i pro inovaci studijního materiálu k přednášce Ekologie a význam hub.

V následujícím období probíhá další doplňování náplně předmětu a příprava materiálu pro praktickou výuku. V průběhu léta a podzimu 2011 byla v přípravě předmětu realizována:
příprava médií pro kultivaci a laboratorní kultivace řas z městských habitatů (rody Chlorella, Hantzschia, Desmococcus, Chroococcus, Muriella, Trebouxia);
testování nových kultivačních metodik (příprava výživných roztoků, indukce pohlavního rozmnožování v laboratorních podmínkách u zelených a heterokontních řas);
revize výukových materiálů k mechorostům, dohledávání nových podkladů včetně ilustrací a přepracování prezentací.

Při inovaci výuky pro další období uplatní Bohuslav Uher nasbíraný materiál, nové zkušenosti a znalosti získané v rámci pracovního pobytu na ostrově Rhodos (Řecko, 4. až 10 září 2011). Více o této cestě u předmětu Fylogeneze a diverzita řas a hub - cvičení.

V průběhu roku 2012 byla významně doplňována fykologická část náplně předmětu:
zimní fytoplankton: odběr vzorků zelených bičíkovců, fotodokumentace
zimní fytobentos: odběr vzorků se zaměřením na nárostové rozsivky, fotodokumentace
jarní společenstvo spájivých řas: odběr vzorků ze stojatých vod, studánek a prameništních biotopů, pomalu tekoucích a semiakvatických biotopů
obrazová analýza živých vzorků spájivých řas z výše uvedených biotopů
příprava cytologických preparátů spájivých řas pro zjištění chromosomových počtů jednotlivých taxonů
izolace hypnozygot spájivek (z pomalu tekoucích a semiakvatických biotopů) pro kultivaci, kultivace a rekultivace laboratorních kmenů, fotodokumentace laboratorních kultur spájivých řas
analýza buněčného cyklu (fotodokumentace, obrazová analýza a příprava preparátů různých fází buněčného cyklu) spájivých řas rodu Spirogyra
úprava fotografií sinic, zelených vláknitých a bičíkatých řas, penátních rozsivek, skrytěnek, obrněnek, krásnooček a makroskopických mořských řas na webové stránky pro výuku kryptogam
příprava textu popisků k jednotlivým obrázkům řas a sinic

Pro využití pro potřeby tohoto předmětu byla v pořízena kultivační komora. Počátkem roku 2012 absolvovali učitelé předmětu odborné zaškolení v práci s touto komorou a v dalším průběhu roku je pak využívána pro kultivaci různých kmenů jednobuněčných řas za stabilních a nastavitelných podmínek.

V průběhu července a srpna využil Bohuslav Uher několikatýdenního pobytu v Japonsku k doplnění materiálu z této vzdálené oblasti pro srovnání s našimi řasami a sinicemi. Konkrétně šlo o
odběr vzroků v terestrických biotopech ve městě Tsukuba a prefektuře Hiroshima (ve spolupráci s profesorem Shinji Handa, specialistou na terestrické sinice a řasy v Japonsku)
odběr vzorků řas z akvatických biotopů v prefektuře Tokyo
odběr vzorků mořských řas v prefektuře Tokyo
přípravu trvalých preparátů terestrických, sladkovodních i mořských řas
přípravu jednobuněčných kultur řas ze vzorků (zejména terestrických řas) na univerzitě v Tsukubě

Náplň tohoto předmětu byla začátkem roku 2013 rozdělena mezi předměty fykologického a mykologického zaměření. V jarním semestru 2013 je na základě zájmu studentů namísto Laboratorních technologií realizován Determinační kurz z fykologie - předmět s podobným, leč více vyhraněným zaměřením na různé skupiny řas a sinic, jejich kultivaci, determinaci a využití. Tento předmět vychází ze základů, které přinesly Laboratorní technologie, navazuje na ně a dále je rozvíjí ve fykologické oblasti.
Ukázky laboratorní práce se spájivými, vřeckatými a stopkovýtrusými houbami, původně zařazené v rámci Laboratorních technologií, nyní doplňují jako praktické lekce předmět Obecná mykologie.

Předměty