Laboratoř diapauzy hmyzu

Diapauza je klíčovou složkou životního cyklu hmyzu. Umožňuje mu překonávat nepříznivá období a využívat sezónně dostupných zdrojů. Naším cílem je přispět k základnímu poznání molekulární, biochemické a fyziologické podstaty diapauzy a s ní spojené odolnosti vůči abiotickým stresorům z prostředí. Zaměřujeme se na tři hlavní témata: (1) role biologických cirkadiánních hodin při vnímání změn fotoperiody a převodu tohoto signálu na přímé projevy diapauzy (zastavení vývoje, zastavení buněčného cyklu, hromadění energetických zásob, zpomalení metabolismu, změna genové exprese, změny metabolických drah); (2) principy sezónního zvýšení odolnosti vůči nízkým teplotám (změna metabolómu, akumulace látek s kryoprotektivními účinky, úprava složení a funkce biologických membrán, exprese šokových proteinů). Naše výsledky slouží i praktickým účelům při předpovědích načasování sezónních aktivit a při odhadu úspěšnosti přezimování u populací hmyzích škůdců.

Řešené výzkumné projekty

Hodinové geny a diapauza

Studujeme možné funkční zapojení známých hodinových genů timeless, period a dalších při vnímání délky dne a indukci diapauzy hmyzu. Klonujeme hodinové geny u modelových druhů s jasně vyjádřenou diapauzou a zjišťujeme jejich expresi pomocí qRT-PCR a jiných technik. Ovlivňujeme expresi genů pomocí RNAi. Lokalizujeme hodinové neurony pomocí imunocytochemických metod. Využíváme mutantní a transgenní linie s narušenou diapauzou a sledujeme jejich fotoperiodický a cirkadiánní fenotyp. Modelové druhy: Chymomyza costata, Pyrrhocoris apterus.

PI: V. Košťál

Spolupráce: D. Doležel, I. Šauman, M. Hodková, R. Závodská (České Budějovice, ČR);D.L. Denlinger (Columbus, Ohio, USA); K. Shimada (Sapporo, Japonsko).

Mechanismy chladové odolnosti hmyzu a dlouhodobé skladování za nízkých teplot

Zabýváme se fyziologickou podstatou vysoké chladové odolnosti diapauzujícího hmyzu. Tyto znalosti mohou být využity rovněž jako základ vývoje nových technik dlouhodobého skladování hmyzu nebo jiného biologického materiálu za nízkých teplot (kryoprezervace). Používáme laboratorní aklimační postupy k navození vysoké chladové odolnosti. Zaměřujeme se na změny ve fosfolipidickém složení membrán, jež ovlivňuje fázové chování a tekutost membrán a následně napomáhá udržet funkčnost membrány za nízkých teplot, popřípadě chrání její integritu. Dále sledujeme změny v genové expresi, které se odrážejí ve změně metabolických drah a následné akumulaci látek s kryoprotektivními účinky jako jsou polyoly nebo šokové proteiny. Modelové druhy: Pyrrhocoris apterus, Chymomyza costata, Drosophila melanogaster.

PI: V. Košťál

Spolupráce: P. Šimek (České Budějovice, CZ); M. Holmstrup (Aarhus, Dánsko); D. Renault (Rennes, Francie).

Fyziologie přezimování hmyzích škůdců

Sledujeme průběh a úspěšnost přežití zimního období u vybraných druhů hmyzích škůdců v přírodních podmínkách. Zaměřujeme se na sezónní načasování a fenologii indukce, vstupu a ukončení dipauzy a na období jarního nástupu aktivity. Sledujeme celou řadu fyziologických a biochemických parametrů, jež jsou korelovány nebo kauzálně spjaty s chladovou odolností. Využíváme celou škálu technik (bod podchlazení, osmolalita tělních tekutin, respirometrie, analýza metabolitů pomocí HPLC-MS, GC-MS). Modelové druhy: Ips typographus, Cydia pomonella, Ostrinia nubilalis.

PI: V. Košťál

Spolupráce: P. Doležal, P. Šimek (České Budějovice, ČR); G. Grubor-Lajsic (Novi Sad, Srbsko).

Endokrinní regulace genů cirkadiánních hodin ve vztahu ke stárnutí modelového hmyzu

Jak cirkadiánní, tak endokrinní mechanizmy se účastní řízení stárnutí modelových organizmů, ale jejich vzájemný vztah není znám. Předchozí studie na ploštici Pyrrhocoris apterus definovaly úlohu endokrinních tkání, neurosekrečních buněk mozku, produkujících insulinu podobné proteiny, a corpus allatum, produkujícím juvenilní hormon (JH) v řízení stárnutí, a ukázaly, že změny v délce života dospělců způsobené JH jsou spojeny se změnami v expresi dvou cirkadiánních genů v tukovém tělese. Tyto výsledky naznačují vazbu mezi cirkadiánními hodinami a endokrinním řízením stárnutí. Abychom ověřili tuto hypotézu, budeme manipulovat délku života environmentálními a endokrinními intervencemi a budeme monitorovat změny v expresi několika cirkadiánních genů během stárnutí. Abychom odlišili obecné a tkáňově specifické odpovědi cirkadiánních genů na hormonální změny, exprese cirkadiánních genů bude porovnána mezi dvěma periferními tkáněmi, tukovým tělesem a střevem. Tyto tkáně se liší ve fyziologické odpovědi na JH.

 

PI: M. Hodková

KONTAKT

Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
Entomologický ústav
Branišovská 1160/31
370 05 České Budějovice

NAJÍT PRACOVNÍKA