Študijski program: Ekologija in biodiverziteta

 

Študijski program: Molekulska in funkcionalna biologija

 

Študijski program: Biološko izobraževanje

 

Teme magistrskih nalog

Analiza in primerjava somatotipov osnovnošolcev in srednješolcev na podlagi projekta ARTOS

Mentor: Tatjana Robič Pikel (Biotehniška fakulteta)
Kontakt: , 01 320 3421

Heath-Carter somatotipologija je eden najpogosteje uporabljenih metodoloških pristopov za določanje telesne konstitucije oziroma biotipa posameznika. Sistem temelji na klasifikaciji v tri osnovne komponente: endomorfijo (izraženost maščobnega tkiva), mezomorfijo (mišična in skeletna razvitost) ter ektomorfijo (vitkost in razmerje med višino in telesno težo). Kombinacija teh treh komponent omogoča natančno oceno telesnega tipa, ki je izjemno pomembna v športnem svetu.

Športni trenerji, znanstveniki in zdravniki somatotipologijo pogosto uporabljajo za prepoznavanje predispozicij posameznikov za določene športe, optimizacijo treninga ter spremljanje sprememb telesne konstitucije skozi razvoj in trening. Pri mladih, zlasti osnovnošolcih in srednješolcih, somatotip predstavlja dragoceno orodje za razumevanje telesnega razvoja in prepoznavanje vpliva fizične aktivnosti na oblikovanje telesa.

Magistrska naloga, ki bi analizirala in primerjala somatotipe osnovnošolskih in srednješolskih otrok, lahko ponudi vpogled v razvojne značilnosti ter morebitne razlike med starostnimi skupinami. S podatki, že zbranimi v okviru projekta ARTOS, in nadaljnjo obdelavo rezultatov bi bila analiza pomemben doprinos k razumevanju vpliva športa in telesne aktivnosti na mladostnike.

Etična nespornost raziskave je že potrjena z odobritvijo projekta ARTOS 2023/24 (ARIS J5-50179) - Desetletna študija sekularnih trendov telesnega, gibalnega in psihosocialnega razvoja ter zdravega življenjskega sloga otrok in mladostnikov (nosilka projekta je Fakulteta za šport).

Delo bo možno od začetka poletja 2025 naprej (oz. od pridobitve prečiščene baze podatkov od Fakultete za šport).

 

Naravno pestra bio-raznodiverziteta ali znanstvena utemeljitev domačega poimenovanja ključnih bioloških konceptov

Mentor: Peter Trontelj (BF UL, Oddelek za biologijo)
Kontakt: , 013203368

Mednarodna terminologija s področja biodiverzitete je dokaj dobro dorečena in sprejeta, čeprav je znanstveno in filozofsko ozadje konceptov še odprto za razmisleke. Konceptualni razvoj caplja za lingvističnim, ker je kriza tega, kar želimo obvarovati, tako bliskovita. Ime 'biodiversity' se je porodilo iz nuje poimenovati in vzljubiti nekaj, česar še opredeliti ne znamo, ker je bilo tako samoumevno. O tem v domačem strokovnem okolju nikoli ni bila vodena prepotrebna znanstvena razprava. Država je pod pritiskom EU uzakonila vsebinsko neprimerno slovensko terminologijo, ki ji seveda sledi uradna naravovarstvena stroka. V svobodnejšem akademskem okolju je izrazje manj rigidno. A utemeljitev izbire navadno ostaja implicitna, in avtorji se žal preredko poslužujejo vsega jezikovnega bogastva, ki je na voljo. Zato še vedno nimamo dobro utemeljenega in splošno sprejetega domačega imenoslovja osrednjih bioloških pojmov, ki uokvirjajo naše razumevanje in vrednostno sprejemanje skupinskih vidikov žive narave. Namen naloge je pripraviti celosten predlog slovenske terminologije na tem področju in ga utemeljiti znanstveno ter semantično. Delo zajema podrobno analizo literature, seznanitev s terminološkimi pravili in pomenom potencialnih slovenskih ustreznic, konzultacije s strokovnjaki z naravoslovnega in jezikovnega področja ter oblikovanje predloga in argumentacije.

 

Kljubovanje vodnemu toku kot možni sprožitelj naseljevanja jam pri vodnem osličku (Asellus aquaticus)

Mentor: Peter Trontelj (BF UL, Oddelek za biologijo)
Kontakt: , 013203368

Eno velikih vprašanj evolucije je, zakaj organizmi kolonizirajo manj ugodna okolja od prvotnega in tam osnujejo ločene stalne populacije. Na ta način nastajajo nove vrste, zato gre za enega osrednjih izzivov razumevanja biodiverzitete. Obstoječe hipoteze so odkrito (ker je tam nižja kompeticija, ker je manj plenilcev) ali prikrito teleološke (ker se tam postopoma prilagodijo na nove razmere) ali pa zahtevajo dodatne izjemne okoliščine (poslabšanje razmer v prvotnem okolju, pasivni oz. neprostovoljni prenos). Namen magistrske naloge je testirati alternativno mehanistično razlago. Modelni organizem je vodni osliček, ki se pojavlja v običajnih površinskih habitatih, njegova fenotipsko močno spremenjena različica pa naseljuje tudi jamske vode. Preliminarna opažanja so pokazala, da jamski oslički drugače reagirajo na sunek vodnega toka kot površinski. Ta razlika bi lahko pojasnila, zakaj nekatere živali ostanejo v jami, potem ko enkrat po naključju zaidejo vanjo, druge pa deroča jamska voda spet izpere na površje. V nalogi bomo s pomočjo posebnega podvodnega »katapulta« merili pospeške, pri katerih se posamezne živali še držijo podlage. Primerjali bomo površinske in jamske populacije, zanimalo pa nas bo tudi, kako variabilna je sposobnost kljubovanja sunkom vodnega toka znotraj populacij. Delo je pretežno laboratorijsko, po želji tudi terensko. Tehnološke navdušence bodo razveselile neomejene možnosti za inovacije pri merjenju kritičnega pospeška.

 

Evolucija močerilovega (Proteus anguinus) odziva na svetlobo

Mentor: Peter Trontelj (BF UL, Oddelek za biologijo)
Kontakt: , 013203368

Močeril ali človeška ribica je ena redkih karizmatičnih vrst kraškega podzemlja. V Slovenij ima že kar sloves neuradnega nacionalnega simbola. Je predmet aktualnih znanstvenih raziskav zaradi številnih posebnosti, med drugim ogromnega genoma, neverjetne dolgoživosti in zmožnosti stradanja, izjemnih čutilnih in fizioloških sposobnosti, pa tudi kompleksne evolucijske zgodovine in ogroženosti. Nedavno so italijanski raziskovalci na podlagi rednih dnevnih opažanj v kraških izvirih zaključili, da so se močerili ponekod sekundarno prilagodili na izkoriščanje izvirskih habitatov in se s tem k življenju na površju (https://doi.org/10.1007/s10750-024-05638-8). Takšen evolucijski povrat je malo verjeten. Toliko bolj vznemirljiva je alternativna razlaga, da gre v resnici za najbolj evolvirano stopnjo jamskega življenja, pri kateri je izgubljena vsakršna ubežna reakcija pred svetlobo. To bi določenim populacijam močerila, ki je sicer v splošnem znan kot močno fotofoben, dovoljevalo, da se tudi čez dan pojavljajo v kraških izvirih. Magistrska naloga je namenjena testiranju te hipoteze. Delo je pretežno terensko, potekalo bo v enostavno dostopnih jamah. Pri različnih populacijah močerila bomo s standardiziranim protokolom osvetljevanja vzbudili ubežno reakcijo in merili njeno intenzivnost. Rezultati bodo osnova za opis vedenjske kvantitativne lastnosti in njene variabilnosti. Glavni potencial je v ugotavljanju evolucijsko genomske osnove vedenja. Kandidat-ka bo deležen/-na vse potrebne podpore in strokovnega spremstva pri delu v jamah. Jamarsko znanje ni pogoj, je pa prednost. Terensko delo bo ustrezno finančno kompenzirano.

 

Opis vibracijske krajine izbranega habitata

Mentor: dr. Rok Šturm (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt:

Na Oddelku za raziskave organizmov in ekosistemov NIB ponujamo možnost izdelave magistrske naloge, v kateri bo kandidat/ka raziskoval/a naravno vibracijsko krajino izbranega habitata.

Vibracijska krajina (ang. vibroscape) je zbirka vseh bioloških, geofizikalnih in antropogenih vibracij, ki izvirajo iz okolja in se spreminjajo v času in prostoru kot odraz bioloških in geofizikalnih procesov v ekosistemih ter človekove aktivnosti. Želimo opredeliti značilnosti vibracijske krajine v različnih okoljih in pri tem spremljati potencialne interakcije, ki nastajajo med oddajniki vibracijskih signalov. S tem bi lahko ugotoviti primernost metode za ne invazivno vzorčenje biodiverzitete na različnih nivojih. Hkrati tak pristop omogoča raziskave evolucijske prilagoditve vibracijskega komunikacijskega sistema na nivoju vibracijske združbe.
Na NIB deluje vodilni svetovni raziskovalni laboratorij za raziskave vibracijske komunikacije, v katerem z umestitvijo vibracijske komunikacije v ustrezen ekološki kontekst odpiramo povsem nov pogled na ta razširjen načina sporazumevanja.
Delo v sklopu magistrske naloge bomo začrtali skupaj s kandidatom in lahko vključuje terenska snemanja na lokaciji in/ali analizo zvočnih posnetkov v laboratoriju.

 

Vpliv organskega onesnaženja na vodne nevretenčarje in obratno

Mentor: Dr. Žiga Ogorelec (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 041299469

Namen naloge je preučiti kako organsko onesnaženje vpliva na vodne nevretenčarje in kako vodni nevretenčarji vplivajo na organsko onesnaženje na primerih iztokov iz ribogojnic. Mnogi organizmi so namreč detritivori ali filtratorji, zato lahko pripomorejo k revitalizaciji vodotoka oz. k zmanjšanju organske obremenitve.
Delo bo vključevalo vzorčenje fizikalno-kemijskih parametrov, makrofitov in bentoških nevretenčarjev na terenu, sortiranje in določevanje nevretenčarjev v laboratoriju ter statistične analize pridobljenih podatkov. Prednost bodo imeli študentje/ke, ki imajo predznanje o taksonomiji vodnih nevretenčarjev in obdelavi podatkov.
Vse zainteresirane prosimo, da pošljejo kratek življenjepis na ziga.ogorelec@nib.si. Z delom se prične konec januarja 2025 oz. po dogovoru.

 

Sposobnost velikih vodnih nevretenčarjev za odstranjevanje organske onesnaženosti iz ribogojnic

Mentor: Dr. Žiga Ogorelec (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 041299469

Namen naloge je preučiti kako lahko filtratorji in detritivori zmanjšajo organsko onesnaženje, ki je stranski produkt gojenja rib. V obliki iztrebkov ali ostankov hrane se del organske snovi sedimentira, del pa spira v obliki partikularnih delcev. Ker oboje vpliva na organsko obremenjenost vodotokov, je namen naloge identificirati vrste, ki so sposobne zmanjšati onesnaženost v eni ali drugi obliki.
Poudarek bo predvsem na velikih vodnih nevretenčarjih kot so raki in školjke. Akvarijski poskusi bodo potekali v prostorih Nacionalnega inštituta za biologijo. V okviru zadolžitev bo skrb za organizme v akvarijih, vzorčenje fizikalno-kemijskih parametrov in analize pridobljenih podatkov. Z delom se prične konec januarja 2025 oz. po dogovoru.
Prednost imajo študentje/ke bioloških smeri, ki imajo izkušnje z akvaristiko, analizami vode ali obdelavo podatkov, vabljeni pa vsi, ki vas ta tema zanima. Vse zainteresirane prosimo, da pošljejo kratek življenjepis na ziga.ogorelec@nib.si.

 

Trendi ekološkega stanja Triglavskih jezer

Mentor: Dr. Žiga Ogorelec (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 041299469

Namen naloge je na podlagi dolgoročnih podatkov Triglavskih jezer ugotoviti kakšni so limnološki in ekološki trendi v naših visokogorskih jezerih in kaj so razlogi za spremembe.

Triglavska jezera so bila v preteklosti podvržena različnim antropogenim vplivom (vnos rib, odplake koč, itd.) kar je poslabšalo ekološko stanje in izgled nekaterih jezer. V okviru Nacionalnega inštituta za biologijo in Triglavskega narodnega parka potekajo vzorčenja jezer že od leta 1991. Podatki o fizikalno-kemijskem in biološkem (fitoplankton, zooplankton, fitobentos, zoobentos, dvoživke, itd.) stanju kažejo številne zanimive trende v jezerih (npr. spremembe po vnosu rib).

Obdelava podatkov in statistične analize se bodo izvajale v R programu, zato je predznanje dobrodošlo, ni pa nujno. Prednost bodo imeli študentje/ke, ki imajo dobro limnološko znanje, saj je podatke potrebno razumeti in jih povezovati z biološkimi spremembami v jezerih. Z delom se prične konec januarja 2025 oz. po dogovoru. V okviru naloge se bo v prvi polovici septembra izvedlo tudi 4-dnevno vzorčenje Triglavskih jezer, kjer bo magistrski študent/ka spoznal/a tudi metode, ki se uporabljajo za pridobivanje podatkov o ekološkem stanju jezer. Tema je perspektivna tudi za kasnejše zaposlitve doma ali v tujini, saj se boste spoznali s perečimi problematikami čistoče vode, z metodami limnološkega dela, obdelavo bioloških podatkov, itd., kar je velikega pomena za državne in druge inštitucije. Iz rezultatov magistrskega dela je predvidena tudi znanstvena publikacija, zato bodo imeli prednost visoko motivirani kandidati/ke.

Vse zainteresirane prosimo, da pošljejo kratek življenjepis na ziga.ogorelec@nib.si.

 

Študija viroma invazivnega signalnega raka - optimizacija priprave vzorcev za detekcijo virusnih sekvenc

Mentor: Denis Kutnjak (Katarina Bačnik) (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 051251686

Virusi lahko na različne načine vplivajo na uspeh bioloških invazij, tako da preprečijo ali omogočijo vnos oziroma širjenje invazivnih vrst. Tujerodni gostitelji običajno z vnosom manjšega števila posameznikov v novo okolje izgubijo številne viruse iz svojih domačih območij (t.i. "enemy release"), kar lahko gostitelju omogoči, da v novem okolju doseže večji fitnes. Invazivne vrste pa s seboj v novo okolje prinašajo tudi svoje viruse, ki se lahko kot povzročitelji bolezni prenesejo in ogrozijo populacije domorodnih vrst, kar poimenujemo virusni "spill-over" oziroma prenos na novega gostitelja. Po drugi strani pa lahko invazivne vrste akumulirajo viruse iz novega okolja, s tem pa predstavljajo rezervoar za prenos na nativne gostitelje oziroma tako imenovani "spill-back" ali povratni virusni prenos.
Ker so ti procesi večinoma neraziskani, želimo preučiti vpliv invazije na virom najuspešnejše invazivne vrste sladkovodnih nevretenčarjev v Evropi, signalnega raka Pacifastacus leniusculus. V naši nedavni študiji smo identificirali nove in divergentne RNA viruse v vzorcih tkiva hepatopankreasa signalnega raka. Z nadaljnjimi raziskavami želimo razjasniti morebitne razlike v virusni raznolikosti in prevalenci virusov vzdolž območja invazije signalnih rakov v reki Korani na Hrvaškem.
Magistrska naloga bo osredotočena na optimizacijo priprave vzorcev hepatopankreasa za visoko zmogljivo sekvenciranje. Optimizacija bo vsebovala primerjavo različnih metod izolacije in priprave RNA pred sekvenciranjem, ki mu bo sledila bioinformatska analiza za netarčno odkrivanje in karakterizacijo virusnih sekvenc ter uporaba tarčnih metod za potrditev prisotnosti virusnih nukleinskih kislin.

 

Izboljšava genoma krompirja s pomočjo Oxford Nanopore sekvenciranja

Mentor: Marko Petek; Tim Godec (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt:

Rastlinski genomi zaradi visokega deleža ponovitev, poliploidnosti in zahtevnosti izolacije kakovostne DNA, še vedno predstavljajo izziv pri sestavljanju genoma. Namen magistrskega dela je izboljšava genoma tetraploidnega kultivarja krompirja (sestavitev vseh štirih haplotipov) s pomočjo sekvenciranja »ultra dolgih« fragmentov DNA (>100 kbp).

Cilji:
- Optimizacija metode za izolacijo »ultra dolgih« fragmentov DNA
- Priprava »ultra dolgih« DNA knjižnic in sekvenciranje genoma z Oxford Nanopore tehnologijo
- Sestavljanje in analiza genoma s pripravljenim delotokom

Kandidat/ka bo pridobil/a izkušnje na področju molekularnih laboratorijskih tehnik, sekvenciranja z nanoporami, obdelave sekvenčnih podatkov, anotacije genov, in uporabe bioinformatskih orodij v operacijskem sistemu Linux.

Kandidat/ka bo vključen/a v ambiciozno raziskovalno skupino, ki zagotavlja podporno in spodbudno okolje. Kandidat/ka bo imel/a somentorja, ki bo nudil podporo pri izvedbi eksperimentov in analizi podatkov.

Iščemo visoko motivirano osebo, ki jo zanima bioinformatika in jo veseli raziskovanje na področju genomike rastlin.

 

Pristop z okoljsko DNA in karakterizacija podvodne zvočne krajine za zaznavo in monitoring plavčka (Rana arvalis)

Mentor: dr. David Stanković (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , : 059 23 27 31

Upadanje biotske raznovrstnosti zahteva učinkovite in obsežne programe biomonitoringa. Konvencionalni pristopi imajo številne omejitve in ne zagotavljajo dovolj informacij za učinkovito načrtovanje ohranjanja narave. V zvezi s tem lahko uvedba novih metodoloških pristopov zmanjša obseg terenskega dela, potrebnega za pregledovanje določenega območja, po drugi strani pa lahko zagotovi bolj informativne in celovite nize podatkov. Na Nacionalnem inštitutu za biologijo se v sklopu raziskovalnega projekta MULTI-MON osredotočamo na razvijanje in prilagajanje pristopov z okoljsko DNA in na karakterizacijo podvodne zvočne krajine. Magistrska naloga bo osredotočena na uporabo in primerjavo omenjenih pristopov za karakterizacijo združb dvoživk, predvsem za tarčno detekcijo plavčka (Rana arvalis) in bo vključevala terensko in laboratorijsko delo ter analize dobljenih podatkov. V sklopu magistrske naloge bo kandidat nadgradil laboratorijska (izolacija DNA in okoljske DNA, qPCR), terenska znanja (klasično in eDNA vzorčenje) ter se ter se priučil pridobivanja in analize zvočnih posnetkov.

Delo bo možno z začetkom leta 2025 in bo vključevalo obdelavo že zbranih vzorcev kot tudi nabiranje in obdelavo novih vzorcev. Delo bo potekala pod mentorstvom dr. Davida Stankovića in so-mentorstvom dr. Jerneja Polajnarja iz Oddelka za raziskave organizmov in ekosistemov, Nacionalnega inštituta za biologijo.

 

Uporaba orodij varstvene genetike za ugotavljanje razširjenosti nižinskih urhov (Bombina bombina) in njihovih križancev

Mentor: dr. David Stanković (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 059 23 27 31

Dvoživke so globalno ena najbolj ogroženih skupina vretenčarjev, izginjajo zaradi lokalnih in globalnih antropogenih dejavnikov. V Sloveniji so vse vrste dvoživk zavarovane z Uredbo o zavarovanih prosto živečih živalskih vrstah, zaščitene so tudi na osnovi Bernske konvencije. Nekatere so strožje varovane z Direktivo o habitatih in določene kot t. i. prednostne Natura 2000 vrste, med drugim tudi brezrepi dvoživki hribski (Bombina variegata) in nižinski urh (Bombina bombina), pri čemer zaradi hibridizacije oz. križanja točne meje razširjenosti teh dveh vrst in njunih križancev niso povsem jasne. Pri urhih je hibridizacija v naravi namreč pogost pojav, kar otežuje prepoznavo vrste na terenu, pomanjkanje znanja pa otežuje učinkovito planiranje naravovarstvenih ukrepov.

Magistrska naloga bo usmerjena v genetsko karakterizacijo populacij urhov na stiku areala obeh vrst in bo vključevala terensko in laboratorijsko delo ter analize dobljenih podatkov. V sklopu magistrske naloge bo kandidat nadgradil terenska in laboratorijska znanja (izolacija DNA, verižna reakcija s polimerazo, analiza DNA sekvenc). Del raziskave pa bo usmerjen v testiranje in vpeljavo protokolov sekvenciranja naslednje generacije za populacijsko-genomske analize urhov.

Delo bo možno od pomladi 2025 naprej in bo potekala pod mentorstvom dr. Davida Stankovića iz Oddelka za raziskave organizmov in ekosistemov, Nacionalnega inštituta za biologijo.

 

Lipidne kapljice, homeostaza celičnih membran in feroptoza pri raku

Mentor: izr. prof. dr. Toni Petan (Institut Jožef Stefan, Odsek za molekularne in biomedinske znanosti)
Kontakt: , 01 477 3713

Rakave celice so pogosto izpostavljene oksidativnemu stresu, ki vodi do poškodb membranskih lipidov in feroptoze – nedavno opisane oblike celične smrti. Raziskovalci skušamo odkriti obrambne mehanizme rakavih celic, ki so ključni za odpornost na feroptozo in tako razkriti šibke točke najbolj agresivnih vrst raka, kot je npr. trojno negativni rak dojke. Lipidne kapljice so organeli, ki vplivajo na sestavo membran v celici in bi s tem lahko uravnavali odpornost na feroptozo (https://bit.ly/3JGy54f). Z genetsko in farmakološko manipulacijo encimov odgovornih za presnovo lipidnih kapljic in s tehnikami molekularne in celične biologije, vključno s pretočno citometrijo in konfokalno mikroskopijo živih celic, bomo ugotavljali, kako lipidne kapljice uravnavajo feroptozo pri raku.

Referenca
1. Danielli et al. (https://bit.ly/3JGy54f)

 

Sodelovanje med avtofagijo in presnovo lipidov pri celični obrambi pred stresom

Mentor: izr. prof. dr. Toni Petan (Institut Jožef Stefan)
Kontakt: , 014773713

Sposobnost rakavih celic, da preživijo stresne pogoje, kot sta pomanjkanje kisika in hranil, je ključna za rast tumorjev in obenem šibka točka, ki jo želimo uporabiti v terapevtske namene. Pri pomanjkanju hranil, rakave celice kopičijo maščobe v obliki lipidnih kapljic, obenem pa aktivirajo proces celičnega recikliranja – avtofagijo. Povezave med avtofagijo in lipidnimi kapljicami so slabo poznane. Avtofagija je lahko vpletena v sintezo in razgradnjo lipidnih kapljic, lipidne kapljice pa so lahko vir lipidov za tvorbo membrane avtofagosomov. Naš glavni cilj je razumeti povezave med lipidnimi kapljicami in avtofagijo z namenom onemogočanja preživetja rakavih celic in rasti tumorjev.

Reference
1. Petan T. (2023) Lipid Droplets in Cancer. Rev Physiol Biochem Pharmacol185, 53-86. (https://doi.org/10.1007/112_2020_51)
2. Mathiowetz AJ, Olzmann JA. (2024) Lipid droplets and cellular lipid flux. Nat Cell Biol. 26, 331-345. (https://doi.org/10.1038/s41556-024-01364-4)

 

Razvoj protokolov sekvenciranja naslednje generacije za karakterizacijo bioloških elementov kakovosti za vrednotenje ekološkega stanja voda

Mentor: dr. David Stanković, dr. Nataša Mori (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 059232731

Okvirna vodna direktiva (WFD), ki naslavlja stanje voda v Evropski uniji, med drugim predpisuje vrednotenje ekološkega stanja voda, pri čemer se uporabljajo biološki elementi ter podporni hidromorfološki in fizikalno-kemijski elementi. Med biološke elemente kakovosti za tekoče vode sodijo tudi bentoški nevretenčarji oz. njihova sestava in številčnost na podlagi katerih se računajo indeksi za vrednotenje hidromorfološke spremenjenosti oz. degradiranosti. Taksonomska karakterizacija praviloma temelji na morfološkem določanju, a je tak pristop je zamuden in zahteva veliko število dobro usposobljenih taksonomskih strokovnjakov. Ker se programi spremljanja stanja vod srečujejo s finančnimi omejitvami in splošnim upadom taksonomskega znanja, narašča potreba po optimizaciji pristopov tudi za povečanje učinkovitosti taksonomske karakterizacije združb bentoških nevretenčarjev. Pristopi, ki temeljijo na določanju DNA kažejo potencial za hitrejšo taksonomsko karakterizacijo takih združb. Z določanjem mnogoterih fragmentov DNA iz nesortiranih vzorcev (metabarkodiranje DNA) lahko namreč hkrati zaznavamo mnogo taksonov, ki pripadajo različnim biološkim elementom kakovosti. Ti pristopi obetajo večjo učinkovitost, pretočnost in delno avtomatizacijo postopkov taksonomske karakterizacije združb.

Magistrska naloga bo osredotočena na razvoj uporabnih protokolov za taksonomsko karakterizacijo združb bentoških nevretnečarjev s pristopi z metabarkodiranjem DNA in bo vključevala terensko in laboratorijsko delo ter analize dobljenih podatkov. Kandidat bo nadgradil laboratorijska in terenska znanja, se seznanil z bioinformatskimi in molekularno taksonomskimi orodji za obdelave sekvenc, ki jih dobimo s sekvenciranjem naslednje generacije. Primerjal bo različne pristope za ekstrakcijo DNA iz nesortiranih oz. delno sortiranih vzorcev, ovrednotil uporabo različnih genetskih markerjev z in primerjal molekularne in morfološke takosnomske profile združb.

Delo bo potekalo v sklopu projekta ZDrauA (Interreg) in bo možno od pomladi 2025. Potekalo bo pod mentorstvom dr. Davida Stankovića in so-mentorstvom dr. Nataše Mori iz Oddelka za raziskave organizmov in ekosistemov, Nacionalnega inštituta za biologijo.

 

Uvedba metode za transformacijo embriogenega kalusa vinske trte z agrobakterijo

Mentor: mentorica: prof. dr. Maruša Pompe Novak, delovna mentorica: Rebeka Strah (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 059 232803

Gensko spreminjanje rastlin je bistvenega pomena za razvoj znanosti o rastlinah, saj nam omogoča poglobljeno razumevanje odnosa med genotipom in fenotipom rastline. Za listnate rastline, kot so navadni repnjak (Arabidopsis thaliana L.), krompir (Solanum tuberosum L.) in tobak (Nicotiana sp.) obstaja množica učinkovitih in hitrih pristopov za pridobivanje gensko spremenjenih rastlin. Mnogi od teh pristopov so se izkazali za neprimerne pri lesnih vrstah, med drugimi tudi pri vinski trti (Vitis vinifera L.). Na oddelku za Biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega inštituta za biologijo imamo vpeljano sodobno metodo urejanja genov vinske trte brez vnosa DNA s CrisprCas9, ki vključuje korak regeneracije rastlin vinske trte iz embriogenega kalusa. Embriogeni kalus je deloma diferenciirano tkivo, ki vsebuje zametke embrionalnega tkiva in obdrži sposobnost spontanega tvorjenja embrijev. Rastline pridobljene s to metodo imajo številne prednosti, je pa ta metoda izjemno dolgotrajna. Zato za hitre učinkovite raziskave vinske trte potrebujemo hitrejšo in bolj učinkovito metodo.
Študent bo tekom magisterija preizkusil in prilagodil metodo transformacije embriogenega kalusa z agrobakterijo za transformacijo vinske trte. Metoda transformacija z agrobakterijo (Agrobacterium tumefaciens), pri kateri kultiviramo embriogeni kalus v prisotnosti agrobakterije, ki nosi plazmid z zapisom za gen, ki ga želimo vnesti v genom rastline, je namreč ena najbolj široko uporabljenih in uspešnih metod transformacije. Vzpostavljeno metodo bo študent preizkusil še na drugih tkivih vinske trte, saj bi eliminacija koraka embriogenega kalusa še nadalje skrajšala postopek.
Magistrsko delo bo tako vključevalo delo na področjih molekularne biologije, mikrobiologije in rastlinskih tkivnih kultur, saj bo zajemalo pripravo plazmidov z zapisom za izbrani gen, transformacijo in gojenje agrobakterije, propagacijo embriogenega kalusa in drugih tkiv vinske trte, kokultivacijo kalusa z agrobakterijo ter preverjanje uspešnosti transformacije.
Delo bo potekalo v vrhunsko opremljenih laboratorijih oddelka za Biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega inštituta za biologijo.

 

Uvedba metode za transformacijo embriogenega kalusa vinske trte z biolistično metodo

Mentor: mentorica: prof. dr. Maruša Pompe Novak, delovna mentorica: Rebeka Strah (Nacionalni inštitut za biologijo)
Kontakt: , 059 232803

Gensko spreminjanje rastlin je bistvenega pomena za razvoj znanosti o rastlinah, saj nam omogoča poglobljeno razumevanje odnosa med genotipom in fenotipom rastline. Za listnate rastline, kot so navadni repnjak (Arabidopsis thaliana L.), krompir (Solanum tuberosum L.) in tobak (Nicotiana sp.) obstaja množica učinkovitih in hitrih pristopov za pridobivanje gensko spremenjenih rastlin. Mnogi od teh pristopov so se izkazali za neprimerne pri lesnih vrstah, med drugimi tudi pri vinski trti (Vitis vinifera L.). Na oddelku za Biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega inštituta za biologijo imamo vpeljano sodobno metodo urejanja genov vinske trte brez vnosa DNA s CrisprCas9, ki vključuje korak regeneracije rastlin vinske trte iz embriogenega kalusa. Embriogeni kalus je deloma diferenciirano tkivo, ki vsebuje zametke embrionalnega tkiva in obdrži sposobnost spontanega tvorjenja embrijev. Rastline, pridobljene s to metodo, imajo številne prednosti, je pa ta metoda izjemno dolgotrajna. Zato za hitre učinkovite raziskave vinske trte potrebujemo hitrejšo in bolj učinkovito metodo.
Študent bo tekom magisterija preizkusil in prilagodil metodo transformacije embriogenega kalusa vinske trte z biolistično metodo. Pri biolistični metodi transformacije plazmid z zapisom za gen, ki ga želimo vnesti v genom rastline, nanesemo na zlate nanodelce in jih izstrelimo v tarčno tkivo z gensko puško.
Tekom magisterija bo študent preizkusil in prilagodil posamezne korake biolistične metode genske transformacije tako, da bodo uporabni za vinsko trto. Magistrsko delo bo tako vključevalo delo na področjih molekularne biologije in rastlinskih tkivnih kultur, saj bo zajemalo propagacijo embriogenega kalusa vinske trte, pripravo plazmidov z zapisom za izbrani gen, pripravo zlatih nanodelcev, obstreljevanje z gensko puško ter preverjanje uspešnosti transformacije.
Delo bo potekalo v vrhunsko opremljenih laboratorijih oddelka za Biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega inštituta za biologijo.

 

Primerjava talne semenske banke in vegetacije na njivah na Ljubljanskem barju

Mentor: dr. Filip Küzmič (ZRC SAZU)
Kontakt:

Vrstna sestava talne semenske banke in vegetacije na neki lokaciji je lahko zelo različna. Študent bo primerjal vrstno sestavo rastočih rastlin (vegetacije) in talne semenske banke (z direktnim štetjem semen in/ali s kalitvijo) na njivah in v sosednjih habitatih. Raziskava bo pokazala, ali in katere vrste so vezane le na en habitat, katere se pojavljajo v obeh (vseh) in katere se v določenem habitatu pojavljajo predvsem v semenski banki in ne predstavljajo pomembnega deleža v vegetaciji (in obratno). Delo bo potekalo na terenu, v botanični določevalnici in/ali v rastlinjaku ter v pisarni za analizo podatkov.

 

Plevelna vegetacija polj ajde

Mentor: dr. Filip Küzmič; somentor: izr. prof. dr. Urban Šilc (ZRC SAZU)
Kontakt:

Ker sta navadna in tatarska ajda poznani po močnem alelopatskem delovanju, bo študent s popisom plevelnih rastlinskih združb primerjal vrstno sestavo na poljih ajde z vrstno sestavo na sosednjih obdelanih površinah. Zaradi povečanega zanimanja za uživanje in posledično gojenje ajde v zadnjih letih, je tema zelo aktualna tudi s kmetijskega vidika. Naloga bo obsegala približno polovico dela na terenu in v botanični določevalnici ter polovico dela v pisarni za obdelavo podatkov.

 

Izbor najprimernejših donorskih površin za pridobivanje semenskih mešanic za vzpostavitev naravovarstveno vrednega vlažnega travnika

Mentor: dr Filip Küzmič; somentor: izr. prof. dr. Urban Šilc (ZRC SAZU)
Kontakt:

V zadnjih letih je vzpostavljanje naravovarstveno vrednih (suhih in vlažnih) travnikov doživelo razmah. Tehnologije izvedbe so zelo različne, pogosto pa kot vir vrstno pestrih semenskih mešanic služijo dobro ohranjeni, t.i. donorski travniki. Študent bo z vegetacijskimi popisi dokumentiral travnik(e) z osiromašeno vrstno sestavo in različne travnike v bližnji okolici ter preko analize vrstne sestave (prisotnost tujerodnih, ogroženih, značilnih vrst) izdelal predlog najprimernejših površin za pridobivanje semenske mešanice.

 

Razširjenost in pojavljanje izbranih vrst oz. skupin vrst v rastlinskih združbah (npr. Panicum capillare, Rumex thyrsiflorus, Euphorbia subgenus Chamaesyce, Stellaria media agg.)

Mentor: dr. Filip Küzmič, somentor: izr.prof. dr. Urban Šilc (ZRC SAZU)
Kontakt:

Proučevali bi pojavljanje različnih izbranih vrst oz. skupin vrst: razširjenost, invazivnost in pojavljanje v različnih rastlinskih združbah. Uporabili bi podatke iz podatkovnih baz in lastnega terenskega dela študenta. Vrsto in območje raziskav bi prilagodili možnostim študenta.

 

Ruderalna vegetacija Slovenije

Mentor: izr.prof. dr. Urban Šilc (ZRC SAZU)
Kontakt:

Študent bo uporabil popise rastlinskih združb, zbranih v veliki podatkovni zbirki “Vegetation database of Slovenia”, za analizo tega tipa vegetacije z ozirom na raznolikost rastlinskih združb, vrstno pestrost, spremembe v času in prostoru itd. Podatkovni set bomo analizirali z metodami klasifikacije in ordinacije. Omenjena naloga ne predvideva terenskega dela, vendar po želji kandidata lahko temo tudi prilagodimo.

 

Časovne spremembe vrstne sestave macesnovih gozdov

Mentor: izr.prof. dr. Urban Šilc, somentor: dr. Igor Dakskobler (ZRC SAZU)
Kontakt:

Naravni macesnovi gozdovi predstavljajo varovalne gozdove, ki jih uvrščamo v naravovarstveno pomemben habitatni tip (HT 9420). S primerjavo vegetacijskih popisov iz šestdesetih let prejšnjega stoletja (neobjavljeni terenski popisi dr. Tregubova) in novejšimi popisi (večinoma dr. Dakskoblerja), bo študent lahko opisal spremembe v vrstni sestavi združbe, ki so se zgodile v zadnjih 50 letih v slovenskih visokogorskih macesnovjih. Podatkovni set bomo analizirali z numeričnimi metodami. Omenjena naloga ne predvideva terenskega dela.

 

Učinek košnje na nadzemno in podzemno biomaso alpske kislice (Rumex alpinus)

Mentor: izr.prof. dr. Urban Šilc; delovni mentor: Filip Küzmič (Biološki inštitut Jovana Hadžija ZRC SAZU)
Kontakt:

Alpska kislica je plevel na planinah, ki so pogosto del zavarovanih območij in jo je zato možno odstranjevati le z trajnostnimi metodami. V rastlinjaku bomo proučevali odziv nadzemne in podzemne biomase kislic na pogostnost košnje in regeneracijo kislice po različnih načinih odstranjevanja. Tema je aktualna zaradi uporabnosti rezultatov na slovenskih planinah. Naloga bo obsegala približno polovico dela v rastlinjaku in v botaničnem laboratoriju ter polovico dela v pisarni za obdelavo podatkov.

 

Specialisti-generalisti, redke in ogrožene vrste v vegetaciji Slovenije

Mentor: izr.prof. dr. Urban Šilc (Biološki inštitut Jovana Hadžija ZRC SAZU)
Kontakt:

Analiza podatkovne baze z algoritmom za izračun specialistov in generalistov in povezava z redkostjo vrst in njihovo ogoroženostjo. Ali so so redke vrste specialisti in ali so tudi ogrožene vrste (na Rdečem seznamu) specialisti? Omenjena naloga ne predvideva terenskega dela.

 

Signalizacija kalcija v postoperativenm lečnem epitelu po aplikaciji TRPV1 agonista in antagonista

Mentor: doc.dr. Sofija Anđelić (Očesna klinika, Univerzitetni klinični center Ljubljana)
Kontakt: , 015221929

TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1) je neselektivni kationski kanal z rahlo preferenco za Ca2+, ki je vpleten v številne fiziološke in patološke procese. Kvantitativne RT-PCR študije so pokazale, da je številčnost mRNA TRPV1 največja v leči med očesnimi tkivi zajca. Imunoreaktivna lokalizacija TRPV1 v človeških očeh je pokazala, da epitelij leče vsebuje TRPV1 od sprednjega pola do ekvatorja (Martínez-García et al., 2013). TRPV1 deluje kot ionski kanal plazemske membrane, ki, ko je aktiviran, omogoča vstop zunajceličnega Ca2+ v epitelij leče, kar vodi do aktivacije signalne kaskade v epiteliju leče (Delamere in Shahidullah, 2022; Mandal et al., 2018). Ugotovljeno je bilo, da izpostavljanje leče hiperosmotski raztopini povzroča signalne odzive, ki bi jih lahko preprečil antagonist TRPV1 ali posnemal agonist TRPV1 kapsaicin (Mandal et al., 2018). TRPV4 in TRPV1 se vsekakor odzivata na mehanske dražljaje, kar je razvidno iz študij o odzivih na raztezanje ali sproščanje napetosti na leči (Chen et al., 2019). Medtem ko se očitno TRPV4 odziva na raztezanje in nabrekanje v masi vlaken, se TRPV1 odziva na krčenje mase vlaken (Delamere in Shahidullah, 2022). Ionski kanali TRPV1 torej aktivirajo signalne poti, ki igrajo pomembno vlogo pri usklajevanju transportne aktivnosti ionskega epitelija leče s potrebami celične mase leče. V epitelnih celicah človeške leče bi lahko TRPV1 sodeloval pri odzivanju na mehanske dražljaje, ki se lahko pojavijo med procesi, kot so deformacija celic, raztezanje ali spremembe tlaka. Ker nastanek katarakte povečajo visoke ravni Ca2+, prisotnost TRPV1 in drugih Ca2+ kanalčkov v epiteliju leče kaže, da so lahko vključeni v uravnavanje prehoda Ca2+ ionov iz prekatne vodice v lečna vlakna. Naš cilj je proučiti funkcionalno prisotnost TRPV1 kanalov ter vlogo, ki jo TRPV1 kanal igra pri Ca2+ signalizaciji v človeškem nativnem epitelu leče po mehanski stimulaciji. Na Očesni kliniki, UKC v Ljubljani bomo uporabili postoperativne epitelije leče (Andjelic et al., 2010). Primerjali bomo signalizacijo in omrežja za epitelije leče, pridobljene pri bolnikih z različnimi stopnjami in vrstami katarakte, po aplikaciji TRPV1 agonista in TRPV1 antagonista z uporabo Fura-2 barvila. Pokazali smo že, da so omrežja in Ca2+ signalizacija v postoperativnih kapsulah leče odvisna od stopnje razvoja katarakte oziroma sive mrene (Gosak et al., 2015).

Reference:
Andjelić S, Zupančič G, Perovšek D, Robič T, Hawlina M. Anterior lens capsule as a tool to study the physiology of human lens epithelial cells. Zdrav Vestn / Slovenian Medical Journal 2010;79:I-123–30.
Chen, Y., Gao, J., Li, L., Sellitto, C., Mathias, R. T., Donaldson, P. J., et al. (2019). The Ciliary muscle and zonules of zinn modulate lens intracellular hydrostatic pressure through transient receptor potential vanilloid channels. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 60, 4416–4424.
Delamere NA, Shahidullah M. Ion Transport Regulation by TRPV4 and TRPV1 in Lens and Ciliary Epithelium. Front Physiol. 2022 31;12:834916.
Gosak M, Markovič R, Fajmut A, Marhl M, Hawlina M, Andjelić S. The Analysis of Intracellular and Intercellular Calcium Signaling in Human Anterior Lens Capsule Epithelial Cells with Regard to Different Types and Stages of the Cataract. PloS one. 2015;10(12):e0143781.
Mandal A, Shahidullah M, Delamere NA. TRPV1-dependent ERK1/2 activation in porcine lens epithelium. Exp Eye Res. 2018 Jul;172:128-136.
Martínez-García MC, Martínez T, Pañeda C, Gallego P, Jimenez AI, Merayo J. Differential expression and localization of transient receptor potential vanilloid 1 in rabbit and human eyes. Histol Histopathol. 2013;28(11):1507-16.

 

Arhiv tem magistrskih nalog