Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola

Állandó link (URI) ehhez a gyűjteményhez

https://hdl.handle.net/2437/2266

Természettudományi Kar

Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola
(vezető: Dr. Tóthmérész Béla)

Természettudományi doktori tanács

tudományágak:
- biológiai tudományok
- környezettudományok

Doktori programok:

Biodiverzitás
(programvezető Dr. Barta Zoltán)
Biológia
(programvezető Dr. Sipiczki Mátyás)
Biotechnológia
(programvezető: Dr. Pócsi István)
Hidrobiológia
(programvezető Dr. Dévai György)
Alkalmazott ökológia
(programvezető Dr. Magura Tibor)
Kvantitatív és terresztris ökológia
(programvezető: Dr. Tóthmérész Béla)

Böngészés

Megjelenítve 1 - 20 (Összesen 233)

Szabadon hozzáférhető
Az ember általi magterjesztés ökológiai jelentősége és a ruházat szerepe a növényi magvak terjesztésében
Lukács, Katalin; Valkó, Orsolya; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
Az értekezés célja a ruházat általi magterjesztés folyamatának mélyreható megismerése, valamint a folyamat további, mindezidáig alulkutatott részleteinek vizsgálata volt. Az első fejezetben egy nagyléptékű terepi felmérés keretén belül a zoknira és a cipőre tapadt diaspórákat (magok, termések), a terjedést befolyásoló táji- és vektorjellemzőket, valamint a növényi jellegeket vizsgáltuk Közép-Európában egy három országra kiterjedő nagy terepi kísérletben. 88 személytől összesen 251 mintát (2008 részmintát) gyűjtöttünk, melyből összesen 35935 diaspórát találtunk és 229 növényfaj diaspóráját azonosítottuk. 137 faj esetében elsőként jeleztük, hogy képes a ruházattal is a terjedésre. Az azonosított fajok többsége gyom- és zavarástűrő fajok voltak, melyek terjedése súlyos természetvédelmi problémákat okozhatnak. Továbbá kimutattuk, hogy az élőhelyi változók és a vektor jellemzők nagymértékben befolyásolhatják a folyamatot. A második fejezetben egy kísérletsorozatot végeztünk, melyben a ruházattal terjedő diaspóráknak a csírázóképességét (18 növényfaj) teszteltük mosógépi mosást követően. Emellett három különböző ruhadarabon és szövettípuson (farmernadrág, polár pulóver és pamut zokni) teszteltük a diaspórák tapadási sikerességét a mosás előtt és után. Eredményeinkből kiderült, hogy a diaspórák csírázóképességét leginkább a mosási intenzitás befolyásolja. A kímélő mosás (30 0C) után nem csökkent a diaspórák csírázási aránya, míg intenzív mosás (60 0C) következtében a fajok felénél tapasztaltunk csökkenést. Az intenzív mosás (60 0C) következtében csaknem a fajok felénél figyeltünk meg deszinkronizált csírázást. Deszinkronizált csírázás során a diaspórák eltérő időben kezdenek csírázni, ami lényegesen befolyásolhatja a megtelepedés kimenetelét. A diaspórák tapadási sikerét illetően a vizsgált ruhadarabok közül a legalacsonyabb magmegtartó képességgel a farmernadrág rendelkezett. Kimutattuk, hogy a diaspórák egy része mosógépi mosást követően is a ruhán maradhat, így akár jelentős távolságra is terjedhetnek. A harmadik fejezetben pedig a diaspórák emberi ruházattal történő terjedéséhez kapcsolódó megelőzési és védekezési stratégiák összegyűjtése volt a célunk. A biológiai intézkedéseket az érvényben lévő kategóriák szerint csoportosítottuk (tájékoztatás, önkéntes megelőzés, jogi szabályozás, karantén intézkedések, monitorozás, kezelés és a turizmus szabályozása). Emellett további javaslatokat fogalmaztunk meg, amelyek útmutatásul szolgálhatnak a jövőbeli irányelvek kidolgozásához.
Szabadon hozzáférhető
Az Északkeleti-Alföld vizes élőhelyeinek amfibikus rovarközösségei
Szanyi, Kálmán; Dévai, György; Kálmán; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Hidrobiológiai Tanszék
A dolgozatban az Alföld északkeleti részének vizes élőhelyein 2014–2021 között végzett rovarfaunisztikai, ökológiai és módszertani kutatásaim eredményeit mutatom be. Munkám során a Beregi-sík kárpátaljai területéről (Nyugat-Ukrajna) ismert tegzesfajok számát 13-ról 61-re növeltem, és számos, az Alföld területén kihaltnak vélt és veszélyeztetett tegzesfaj előfordulását mutattam ki (pl. Hydropsyche guttata, Parasetodes respersellus, Cyrnus flavidus). A vizsgált területen két Beregi-síkra ismeretlen (Aedes nigrinus, Uranotaenia unguiculata) és két Alföld-szerte ritka csípőszúnyogfaj (Ae. cataphylla, Anopheles hyrcanus) előfordulását igazoltam, melyek eddig nem szerepeltek Kárpátalja csípőszúnyog-faunájában. Az élőhelyi adottságoknak a tegzesegyüttesek fajösszetételére gyakorolt hatásvizsgálata során a gyűjtött fajok többségéről kiderült, hogy elsősorban vizes élőhelyekből származtak, nem pedig az egyes mintavételi helyek környezetében szintén megtalálható nagyobb méretű Tisza vagy Latorca folyókból, ami igazolja az alföldi vizes élőhelyek jelentőségét. A vizsgált fényforrások szelektivitásának összehasonlítása során a higanygőzlámpa kevésbé hatékonynak bizonyult, mint a többi vizsgált fényforrás; egyaránt kevesebb tegzesfajt és egyedet vonzott, mint a legtöbb használt UV, LED és kompakt fénycső. Kilenc tegzesfajt (Cheumatopsyche lepida, Hydropsyche ornatula, H. pellucidula, Psychomyia pusilla, Grammotaulius nigropunctatus, Mystacides. azureus, Lype phaeopa, Trichostegia minor, Oecetis furva) pedig kizárólag az alternatív fényforrásokkal sikerült gyűjteni. A gyűjtött egyedek száma alapján az Ecnomidae és a Hydropsychidae tegzescsaládok tekintetében nem volt szignifikáns különbség a különböző fényforrások vonzereje között. A Leptoceridae család esetében a higanygőzlámpa volt a leghatékonyabb fényforrás, e család egyedei nagyobb számban kizárólag ahhoz a két fényforráshoz vonzódtak, melyek a sárga szín hullámhossztartományában is sugároztak (higanygőzlámpa és fehér fényű kompakt fénycső). Ezzel szemben a Limnephilidae és a Phryganeidae családok egyedei tekintetében szignifikánsan a higanygőzlámpa volt a legkevésbé hatékony fényforrás. Következtetésképp tanácsolható, hogy a vizes élőhelyeken kerülni kell az általam tesztelt fényforrások és minden egyéb olyan fényforrás használatát, mely 360 és 407 nm közötti hullámhossztartományban sugároz, és helyette olyan fényforrások használata javasolt, melyek fényének nincsenek csúcsai az említett hullámhossztartományban. Az élőhelyi adottságok csípőszúnyogokra gyakorolt hatásának vizsgálata során kapott eredmények azt mutatják, hogy a csípőszúnyogok egyedszámára nincs számottevő hatása a habitatdiverzitásnak, a kisebb vízfolyásoktól és a nagyobb folyóktól való távolságnak. A vizsgált élőhelyi adottságok közül egyedül a lakott területek közelségének volt hatása (negatív) a csípőszúnyogok tömegességére. A vizsgált élőhelytípusok közül a szántóföldek nagyobb kiterjedése negatív hatással volt a csípőszúnyogok egyedszámára, míg az erdei élőhelytípus esetén nőtt a csípőszúnyog-abundancia, az előforduló fajok száma azonban csökkent. A vizsgált síkvidéki kisvízfolyások (Kállai-főfolyás, Konyári-Kálló, Ölyvös) középső mederrészlete mutatta a legnagyobb szitakötő-diverzitást, főleg a fajgazdagság és azon ritka fajok előfordulása miatt, melyek jelenléte főleg erre a mederrészletre korlátozódott. Az alsó mederrészleten annak ellenére is jelentős diverzitáscsökkenés volt tapasztalható, hogy állandó vízborítású maradt. E mederrészleten a közönséges és toleráns fajok domináltak. Bár az állandó és időszakos helyek nem mutattak szignifikáns diverzitásbeli különbségeket, az érzékenyebb és ritkább fajok kizárólag az időszakos vízborítású középső és felső mederrészleteken fordultak elő. Ezek alapján feltételezhető, hogy a reofil és szűktűrésű fajok élőhelyigénye összetett, és túlmutat a vízborításon. A Konyári-Kálló korábbi és jelenlegi szitakötő-faunájának összehasonlítása különösen nagymértékű élőhely-degradációról tanúskodott, hiszen egyetlen évtized alatt a szitakötő-fauna ~50%-a elveszett. A megfigyelt fajok relatív gyakorisági értékei azt jelzik, hogy a korábbi, sokszínű, s mennyiségi szélsőségektől is mentes fajegyüttes olyan irányba változott meg, amelyet két gyakori és közönséges faj (Coenagrion puella, Sympetrum sanguineum) dominanciája jellemez.
Szabadon hozzáférhető
Az ektoparazita Laboulbeniales gombák és a hangyagazdáik kapcsolata a Kárpát-medencében
Báthori, Ferenc; Tartally, András; András; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Az ektoparazita Laboulbeniales gombák rendje meglehetősen alulkutatott. A gazdáikra gyakorolt hatásaik és elterjedésük hosszú ideig szinte teljesen ismeretlen volt. A hat, hangyákat fertőző Laboulbeniales gombafajról megjelent tudományos publikációk szinte kizárólag csak az új elterjedési adatokat, a morfológiájukat valamint a hangyagazdahasználatukat taglalták. A disszertációban az Európában előforduló hangyaparazita Laboulbeniales gombák elterjedését vizsgáltuk, elsősorban természettudományi múzeumok gyűjteményeiben található szárazpreparátumok vizsgálata alapján, valamint laboratóriumi körülmények közt tanulmányoztam a Rickia wasmannii gombafaj hatását a Myrmica scabrinodis hangyafajra. Az eredmények alapján az európai hangyaparazita Laboulbeniales gombák szélesebb körben elterjedtek lehetnek mint az korábban gondoltuk, valamint a R. wasmannii gombafajnak jelentős hatása van a M. scabrinodis hangyafajra. Elsőként sikerült kimutatni a L. camponoti és a R. lenoirii jelenlétét a Kárpát-medencéből, mely e két faj legészakibb előfordulási adatainak tekinthetőek. A gomba jelentősen csökkentette a fertőzött dolgozók agresszivitását, bátorságát valamint csökkentette az egyedek túlélését víz és élelemmegvonás alatt. Ezek az eredmények az elsők közt bizonyították két hangyaparazita Laboulbeniales faj előfordulását a Kárpát-medencében, valamit a R. wasmannii negatív hatását a M. scabrinodis hangyára.
Szabadon hozzáférhető
The role of insulin-like growth factor-1 in life-history decisions in the Bearded reedling
Tóth, Zsófia; Lendvai, Ádám Zoltán; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszék
Az életmenet evolúció az evolúcióbiológia egyik területe, melynek célja, hogy az életmenetben található nagymértékű változatosság kialakulásának okait és ennek következményeit vizsgálja. Az életmenet tulajdonságok (pl. élethossz, utódok száma) olyan jellemzők, amelyek befolyásolják az életmenetet és végső soron az egyedek fitneszét. A források korlátozott elérhetősége forrás elosztási dilemmához vezet a jelenlegi- és a jövőben szaporodás, illetve a túlélés között. Ennek következtében kialakul egy energetikai csereviszony az életmenet tulajdonságok között, ami sokszor negatív fenotípusos kapcsolathoz vezet. Hagyományosan úgy gondolták, hogy a csereviszonyokat a források és a belső energia raktárak végessége okozza. Későbbi vizsgálatokban azonban rávilágítottak arra, hogy a csereviszonyok mögött nem feltétlenül a véges forrás elérhetőség, hanem a több tulajdonságot is befolyásolni képes fiziológiai szabályozó mechanizmusok állhatnak. Mivel a hormonok egyszerre több tulajdonságot is befolyásolnak (pleiotrópia), ezért az életmenet tulajdonságok (pl.: élethossz és szaporodás) közötti csereviszonyok kulcsfontosságú szabályozói lehetnek. Mivel számos fenotípusos jelleg endokrin szabályozás alatt áll, a hormonok, az életmenet csereviszonyok fő szabályozói lehetnek. Az IGF-1 egy olyan tápanyag-érzékelő hormon, amely pleitróp hatással van az életmenet kulcsfontosságú tulajdonságaira és befolyásolja a életmenet csereviszonyokat a növekedés, a szaporodás és az élethossz között. Az IGF-1 negatív kapcsolatban áll az élethosszal, de pozitív hatással van a növekedésre, és a szaporodásra. Bár tudjuk, hogy az IGF-1 számos életmenet tulajdonságot befolyásol, de az ismeretek többsége haszon- vagy laboratóriumi állatokon végzett vizsgálatokból származik. Azonban laboratóriumi- és haszonállatok gyors növekedésre és szaporodásra voltak szelektálva, ezért a vadon élő állatokétól eltérő életementet és fiziológiai fenotípust mutatnak. Ezért doktori tanulmányaim során, azt vizsgáltam, hogy az IGF-1 hogyan befolyásolja a legfontosabb életmenet tulajdonságokat és életmenet állapotokat. Továbbá, hogy az IGF-1 hogyan szabályozza az életmenet tulajdonságok között található csereviszonyt egy vadon élő énekesmadár, a barkóscinege (Panurus biarmicus) esetén. Life-history theory is one of the branches of evolutionary biology, which aims to explain the causes and consequences of variation in life cycles. Life-history traits (e.g. lifespan, number of offspring) are characteristics that affect the life course and, ultimately, the fitness of an organism. The limitations of resources lead to resource allocation dilemmas between current and future reproduction and survival, resulting in energetic trade-offs between life-history traits that may cause negative phenotypic correlations. Traditionally, it has been thought that the cause of these trade-offs is the limited internal energy reserves. But another view has emerged, which states that the “pleiotropic” effects of regulators cause the trade-off between life-history traits. Because hormones can simultaneously regulate many traits (hormonal pleiotropy), they are key mediators of life-history trade-offs between reproduction and lifespan. Since many traits of the phenotype are under endocrine control, hormones might be major determinants of pleiotropy, life-history correlations, and trade-offs. IGF-1 is an evolutionarily highly conserved nutrient-sensing hormone that has pleiotropic effects influencing key life-history traits and major life-history trade-offs among growth, reproduction, and lifespan. IGF-1 is negatively related to lifespan but has a positive effect on growth, sexual maturation, and reproduction. Although IGF-1 is known to affect several life-history traits, the majority of this knowledge originates from studies on agricultural and laboratory animals. Laboratory and farm animals have been artificially selected on specific traits, such as rapid growth and an early onset of reproduction, and therefore display different life-histories and physiological phenotypes (e.g., metabolism) from wild animals. Therefore, during my doctoral studies, I aimed to study how IGF-1 influences key life-history traits and stages, and how IGF-1 regulates the trade-offs between competing life-history traits in a wild passerine, the Bearded reedling (Panurus biarmicus).
Szabadon hozzáférhető
Nyárfaültetvények és orchideák kapcsolata a Pannon Ökorégióban
Süveges, Kristóf; Molnár V., Attila; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Másodlagos élőhelyeknek számítanak a telepített erdők, illetve erdőültetvények is, köztük a Pannon Ökorégióban gyakran telepített nyárfa ültetvények. A nyárfákat világszerte széles körben termesztik, fájuk az egyik leggyakrabban használt faanyag az építőiparban, az asztalosiparban, a papírgyártásban és számos más feldolgozóipari ágazatban. A nyárak az északi félteke lombhullató fái, melyeknek a boreális erdők pionír alkotóelemei és a folyóparti ligeterdők domináns fafajaiként egyaránt jelentős ökológiai szerepük van. Az utóbbi időben egyre több közlemény tanúskodik arról, hogy – elsősorban Európában – a nyárfa-ültetvények élőhelyet kínálnak különböző talajlakó orchideák számára. Ebben a disszertációban kettő, a nyárfaültetvények és az orchideák kapcsolatát vizsgáló és értékelő tanulmány kerül bemutatásra. Kimutattuk a Tallós-nőszőfű (Epipactis tallosii) előfordulását négy olyan ország területéről, ahonnan korábban nem volt ismert a faj jelenléte (Horvátország, Szerbia, Románia, Ukrajna). Vizsgálataink alapján kijelenthetjük, hogy a faj elterjedtnek mondható a Pannon Ökorégió telepített nyárasaiban, így szűk elterjedése ellenére valószínűleg nem kifejezetten veszélyeztetett faj, ami a manapság egyre drasztikusabban csökkenő biodiverzitás ellenére egyfajta pozitív jelenségként értelmezhető. Kimutattuk továbbá, hogy a Tallós-nőszőfű előfordulását nem befolyásolja, hogy őshonos vagy idegenhonos nyár taxon alkotja az ültetvényt, ahol előfordul. Megállapítottuk, hogy a telepített nyárasok megfelelő élőhelyei lehetnek bizonyos orchidea fajoknak. A Pannon Ökorégió területén vizsgált telepített nyárasok kb. 60 %-a tartalmazott orchideát: összesen 7 orchidea nemzetség 15 faját sikerült kimutatnunk ezekről az élőhelyekről. A vizsgált ültetvényjellemzők közül az orchideafajok száma szignifikánsan pozitívan korrelált az átlagos törzsátmérővel, az ültetvény területével, illetve az ültetvény talajának pH-jával és szervesanyag-tartalmával, azonban negatívan korrelált a talaj káliumtartalmával. Secondary habitats such as planted forests and forest plantations include poplar plantations, which are quite common in the Pannonian Ecoregion. Poplars are widely cultivated worldwide and are one of the most frequently used woods in construction, carpentry, paper and many other manufacturing industries. Poplars are deciduous trees of the northern hemisphere, playing an important ecological role both as pioneer components of boreal forests and as dominant species in riparian woodlands. Recently, there has been a growing body of evidence, particularly in Europe, that poplar plantations provide habitats for a variety of ground-dwelling orchids. In this dissertation, two studies are presented to investigate and evaluate the relationship between poplar plantations and orchids. We detected stands of Tallós’s Helleborine (Epipactis tallosii) in four countries where its presence was not previously known (Croatia, Serbia, Romania, Ukraine). Based on our results, we can conclude that the species is widespread in planted poplar orchards in the Pannonian Ecoregion, and thus, despite its narrow distribution, it is probably not a species under threat, which can be interpreted as a positive phenomenon in spite of the drastic decline in biodiversity. Furthermore, we have shown that the occurrence of Tallós’s Helleborine is not influenced by whether a native or alien poplar taxon is present in the plantation where it occurs. We found that poplar plantations may provide suitable habitat for certain orchid species. In the Pannonian Ecoregion, cca. 60% of the planted poplars surveyed contained orchids: a total of 15 species of 7 orchid genera were detected from these habitats. Among the plantation characteristics studied, the number of orchid species was significantly positively correlated with average stem diameter, plantation area, reaction (pH) and organic matter content of the plantation soil, while we found a negative correlation between the number of orchid species and soil potassium content.
Szabadon hozzáférhető
Parental care in a beetle species: Roles and investments
Lévai-Kiss, Johanna; Barta, Zoltán; Kiss, Johanna; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszék
Az utódgondozó viselkedésformák diverzitásának megértése érdekes betekintést nyújthat az utódgondozás evolúciójába. Továbbá, az utódgondozást potenciálisan alakító ökológiai, szociális és evolúciós tényezők feltárása hozzájárulhat az evolúciót mozgató, mögöttes mechanizmusok megértéséhez. Törekedve arra, hogy a kétszülős utódgondozásról, valamint az azt formáló különböző faktorokról átfogóbb képet kaphassunk bogarak esetében, doktori képzésem során egy több szempontból is unikális bogárfaj, a nagyfejű csajkó (Lethrus apterus) szaporodási és utódgondozási rendszerét vizsgáltam. Terepi megfigyeléseket, kísérleteket 3 helyszínen végeztük, Debrecen, Dorogháza, Ózd-Susa települések mellett. Terepi megfigyeléseink elsődleges célja volt, hogy tisztázzuk a szülők szerepeit az utódgondozás során, illetve tisztázzuk hogy egyes szülők hogyan járulnak hozzá az utódok túléléséhez, reprodukciós sikerhez. Ehhez a hímek és nőstények mozgásmintázatának és aktivitásának összehasonlítását végeztük el talajcsapdázást alkalmazva, valamint kamerák segítségével rögzítettük az egyedek felszíni viselkedését a fészkeknél. A hímek hatását a reproduktív sikerre hím eltávolításos kísérlettel kívántuk felmérni, valamint a fészkek reprodukciós sikerének becslésére a vizsgált fészkeket kiástuk, meghatároztuk az utódszámot, valamit a sikertelen reprodukciós események számát az üres kamrabölcsők számának alapján. Másodsorban, a hímeknél megfigyelt 3 morfotípussal (kicsi, közepes, nagy) kapcsolatban feltételeztük, hogy a különböző morfotípusok eltérő párzási taktikákat alkalmaznak, hiszen a párzási lehetőségekért zajló versenyben eltérő esélyekkel és lehetőségekkel vesznek részt. Ez feltehetően a területhasználatukban és mozgás mintázatukban, illetve az ezekben észlelhető különbségekben is tükröződik. Ennek vizsgálatára fogás-jelölés-visszafogás módszert alkalmaztunk. Harmadsorban, az ivarok szaporodásban betöltött szerepét vizsgálva felkeltette érdeklődésünket a reproduktív befektetés és az önfenntartás, azaz az immunitás közötti kapcsolat. Pontosabban, az immunkapacitás, a reproduktív befektetések, az ivar, a testméret, parazita terhelés és a szezonalitás közötti bonyolult kapcsolatrendszert vizsgáltuk, különböző testméretű nőstényeken és hímeken végzett enkapszulációs tesztek és a hemolimfa baktérium növekedésgátló kapacitásának meghatározásával, valamint a reproduktív szövetek mérése révén. Ez a vizsgálat a szaporodási időszak mind korai, mind késői szakaszára egyaránt kiterjedt. Eredményeink alapján az ivarok között szigorú feladatspecializáció van jelen az utódgondozás során, a nőstények elsődlegesen a lárvák táplálékának összegyűjtésében, feldolgozásában és elhelyezésében játszanak szerepet, ez tükröződik a nőstények kis területen, nagy frekvenciával történő mozgásában. A hímek fő feladata az aktív párkeresésen felül a fészek őrzése a behatolókkal szemben, ennek megfelelően nagy távolságokat tesznek meg és kis frekvenciával mozognak. Továbbá, a hímek igen gyakran cserélődtek a fészkeknél, ami alapján a nőstények többször és különböző hímekkel párzanak a szaporodási szezon során; feltehetőleg szekvenális poligínia a nagyfejű csajkóra jellemző szaporodási rendszer. Morfotípusok területhasználatának, mozgásmintázatának összevetésekor különbséget találtunk a változatok között: A kis hímek lokalizáltabb mozgása, illetve a két megfogás között általuk megtett távolságok csökkenő tendenciája a szezon előre haladtával besurranó taktikát sejtet, ezzel szemben a közepes méretű hímek által megtett távolságok egyre növekvő tendenciája a szezon során „disperser” taktikára utal. A nagy hímek konzisztensen ugyanakkora távolságokat tettek meg a megfogások között, a tradicionális fészekőrző taktikát tükrözve. Végezetül, eredményeink alapján, a nagyfejű csajkó esetében, az erőforrások immunitásba és szaporodásba történő allokációja függ a kondíciótól, illetve befolyásolja az atkafertőzöttség mértéke és a szezonalitás is. A nőstények nagyobb antimikrobiális kapacitást mutatnak, míg az enkapszulációs válasz nem különbözik szignifikánsan a nemek között, azonban kondíciófüggő. Mind a nőstényeknél, mind a hímeknél a testméret és a szezonalitás befolyásolta a reproduktív befektetést. Understanding the diversity of offspring care behaviours can provide intriguing insights into the evolution of offspring care. Furthermore, exploring the ecological, social, and evolutionary factors that potentially shape offspring care can contribute to understanding the underlying mechanisms that drive evolution. To gain a more comprehensive understanding of biparental offspring care and the various factors that shape it in beetles, my PhD research investigated the reproductive and offspring care systems of a species of beetle that is unique in several respects, the large-headed chafer (Lethrus apterus). Field observations and experiments were conducted at three locations near Debrecen, Dorogháza, and Ózd-Susa. The primary objective of our field observations was to clarify the roles of parents in offspring care and to understand how individual parents contribute to offspring survival and reproductive success. To achieve this, we compared the movement patterns and activity of males and females using pitfall-trapping and recorded the above-ground behaviour of individuals at nests using cameras. We aimed to assess the impact of males on reproductive success through a male removal experiment and estimated the reproductive success of nests by excavating them, determining the number of offspring, and assessing the number of failed reproductive events based on the number of empty brood chambers. Secondly, for the three observed male morphotypes (small, medium, large), we hypothesised that different morphotypes would employ different mating tactics due to varying opportunities in the competition for mating. This was assumed to be reflected in their space use and movements, as well as differences in these patterns. We used a capture-mark-resight method to investigate this. Thirdly, we were interested in the relationship between reproductive investment and self-preservation, i.e., immunity, when studying the role of sexes in reproduction. Specifically, we explored the complex relationships between immune capacity, reproductive investments, sex, body size, parasite load, and seasonality by conducting encapsulation tests on females and males of different body sizes, determining the bacterium growth inhibitory capacity of hemolymph, and measuring reproductive tissues. This study covered both the early and late stages of the reproductive period. Based on our results, strict task specialization exists among the sexes during offspring care, with females primarily involved in collecting, processing, and depositing larval food, as reflected in the high-frequency movements of females in smaller areas. The main role of males, in addition to actively seeking mates, is to guard the nest against intruders, and they move accordingly over long distances and with low frequency. Furthermore, males are frequently replaced at nests, suggesting that females mate multiple times with different males during the breeding season; presumably, sequential polygyny characterises the reproductive system of L. apterus. When comparing territorial use and movement patterns among morphotypic variants, differences were found: the localised movements of small males and the decreasing trend in the distances they travelled between two captures as the season progressed suggests a sneaking tactic, while the increasing trend in the distances covered by medium-sized males during the season indicated a disperser tactic. Large males consistently travelled almost the same distance between captures, reflecting traditional nest-guarding tactics. Finally, our results suggest that resource allocation to immunity and reproduction in L. apterus depends on the condition and is influenced by the level of mite load and seasonality. Females exhibit higher antimicrobial capacity, while the encapsulation response does not significantly differ between sexes but is condition-dependent. In both females and males, body size and seasonality influenced reproductive investment.
Szabadon hozzáférhető
Természetközeli és szünantróp kriptogám közösségek szerveződése
Aszalósné Balogh , Rebeka; Matus, Gábor; Balogh, Rebeka; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Növénytani Tanszék
A zuzmókat és a mohákat kis termetük, összetett azonosításuk és a specialisták hiánya miatt gyakran figyelmen kívül hagyják a területek élővilágának feltárásakor, annak ellenére, hogy egyes közösségekben a biomassza nagy részét alkothatják és jelentősen hozzájárulnak a biodiverzitáshoz. A mészkerülő pannon szárazgyepek, valamint a városok kriptogámflórájáról és vegetációjáról viszonylag kevés információval rendelkezünk. A sok nyitott kérdés megköveteli a talajlakó közösségek és környezetük, a kriptogámvegetáció dinamikájának valamint a területkezelés változására adott válaszaik még intenzívebb kutatását. Disszertációmban két esettanulmányban vizsgáltuk természetközeli és szünantróp kriptogámközösségek szerveződését. Az első esettanulmányban szünantróp kriptogámközösségek primer szukcesszióját tanulmányoztuk Debrecen északi részén, tíz eltérő korú és alapterületű lapostetőn. A minták kritikus taxonjainak azonosítását HPTLC alkalmazásával végeztük el. Időtartamos mikroklímaméréseket (hőmérséklet, relatív páratartalom, 5 cm és 30 cm magasságban) végeztünk két eltérő kitettségű (erősen árnyékolt és kitett) tetőn. Két eltérő korú (37/49 év), Cladonia rei dominanciájú tetőn 10–10 db, 0,01 m2-es mintát vettünk, majd szárítás és válogatás után a frakciókat 0,01 g pontossággal mértük le. Az árnyékolt és kitett élőhelyek markáns mikroklimatikus eltéréseit a fajösszetétel is jól tükrözte. Összesen 61 kriptogám taxon (36 zuzmó- és 25 mohafaj) előfordulását igazoltuk, amelyek hazánkban többnyire gyakoriak és elterjedtek. A vizsgálat során 7 Cladonia faj kimutatására került sor, melyek közül a C. rei volt a legelterjedtebb. A szilikátsziklákra jellemző, síkvidéki adattal alig rendelkező Xanthoparmelia conspersa-t 3 tetőn találtuk meg. Kizárólag az Élettudományi Épületen került elő a Stereocaulon tomentosum zuzmófaj, az alpesi‒arktikus‒montán nemzetség egyetlen ritka, hazai faja (egyetlen, ˃50 éves adat). Az általánosan elterjedt, szünantróp helyzetben gyakori fajok mellett az Élettudományi Épületen előkerültek az Alföldön ritka, hegyvidéki élőhelyeken gyakoribb mohafajok (Ctenidium molluscum, Dicranum scoparium, Plagiomnium cuspidatum és Ptychostomum elegans) is. Négy‒négy tetőn találtuk meg az Alföldön szintén ritka, elsősorban szilikát sziklagyepekre jellemző Hedwigia ciliata-t és Racomitrium canescens-t. Eltérő méretű tetők flórájának összehasonlító vizsgálatával megállapítottuk, hogy a fajszám-terület telítődési görbék a mohák és a zuzmók esetében is kifejezetten eltérőek. Megállapítást nyert, hogy a lapostetők vegetációját is a kriptogámok dominálják, különösen a biomassza tekintetében. A kitett lapostetőn tapasztalt kriptogámdominancia oka a mikroklímamérésekből világos, hiszen csak a poikilohidrikus szervezetek képesek elviselni az éghajlati elemek ilyen mértékű szélsőséges ingadozásait. A vizsgált tetők zuzmóflórájának jelentős része, valamint a két részletesebben vizsgált tető zuzmó biomasszájának túlnyomó része a morfológiailag változatos, fajgazdag Cladonia nemzetségből származik. A kriptogámbiomassza az idősebb tetőn szignifikánsan magasabb volt (3,70 g/0,01 m2, illetve 6,40 g/0,01 m2, T=75,5, p=0,028), zömét mindkét területen a zuzmók tették ki. Az idősebb tetőn a mohabiomasszánál 3,1-szer (T=57, p<0,001), a fiatalabb tetőn pedig 7,5-ször (T=65, p=0,003) több zuzmóbiomasszát észleltünk. A foltos megjelenésű közösségben a C. rei és Ceratodon purpureus a legjelentősebb fajok, biomasszájuk aránya azonban időben változó. A második esettanulmányban kriptogám közösségek dinamikáját tanulmányoztuk legelés kísérleti kizárását (bekerítést) követő szekunder szukcesszió során, illetve kizárásnak alá nem vetett kelet‒magyarországi mészkerülő nyílt homoki gyepekben a fajösszetétel és biomassza ismételt mintavételezésével. A vizsgált területek a Festuco vaginatae-Corynephoretum társulásba (EU Habitat direktíva "6260 Pannon homoki gyepek" élőhelytípus) sorolhatóak. Nyírségi homokon Corynephorus canescens (CC) és Festuca vaginata (FV) domimanciájú állományok szomszédos, legelt, illetve bekerített szegmenseit vizsgálatuk. A kriptogámbiomasszát 2013-ban és 2018-ban (4 és fél, illetve 10 évvel a bekerítést követően) mintavételeztük. A biomassza becslésére mindkét évben, területenként és kezelésenként 40–40 db 10 cm × 10 cm-es (0,01 m2) felületű, 5 cm mély talajmonolitot vettünk. A kriptogámokat kézi válogatással fajokra különítettük el, szárítottuk, majd a frakciókat 0,001 g pontossággal mértük le. Egyes kritikus taxonok határozásakor nagyfelbontású vékonyréteg kromatográfiát (HPTLC) is alkalmaztunk. A projekt kezdetén talajvizsgálatokra is sor került. Összesen 15 kriptogám fajt azonosítottunk, melyek többsége a Nyírségben és Magyarországon egyaránt gyakori. A vizsgálat során 10 Cladonia taxont találtunk, köztük a morfológiailag igen hasonló, kémiailag elválasztható fajpárt, a C. subulata-t és a C. rei-t. Mindkét közösség két leggyakoribb zuzmófaja, a C. rangiformis és a C. rei volt (a CC-ben C. magyarica-val együtt), míg a mohák dominanciája a domináns hajtásos növény, a kezelés és a mintavétel időpontja függvényében változott. A Syntrichia ruralis jelentős borítása a legelt részekre korlátozódott mind a CC, mind az FV állományokban. A CC bekerített részén 2018-ra a Brachythecium albicans vált dominánssá, míg a FV bekerített részén Polytrichum piliferum megmaradt domináns mohafajnak. A vizsgált társulás eltérő dominanciájú állományaiban a kriptogámok a kezelés megváltozására érzékenyen reagáltak. Az átlagos kriptogámfajszám a legelésből tartósan kizárt részeken már hamar csökkenésnek indult, a zuzmók, illetve mohák átlagos fajszámai az egyes állományokban eltérő irányú és mértékű változást mutattak, de egyikük átlagfajszáma sem nőtt már szignifikánsan a tartós bekerítés során. A tartós legeléskizárás a zuzmók biomasszájának szignifikáns növekedéséhez vezetett. A vizsgált állományokban a zuzmók biomasszáját a különböző Cladonia fajok uralják. Arra a következtetésre jutottunk, hogy a Cladonia rangiformis produktivitásának megkétszereződése egyértelműen a 10 éves legeléshiánynak tudható be. Kimutattuk, hogy a vizsgált közösségek zuzmó együtteseinek biomassza alapján számított Shannon‒diverzitása és egyenletessége már rövidebb (4 és fél éves) legelékizárás után csökkenni kezd, míg a teljes kriptogámegyüttes esetén ez csak tartós (10 éves) legeléskizárás után következik be. Megállapítottuk, hogy a kriptogámfajszám a biomassza köztes értékeinél veszi fel maximumát, mind az erős legeltség, mind a legeletlen állományok átlagos fajszámai alacsonyabbak, mint a köztes zavarással érintett helyeken. Teszteltük, hogy ezen összefüggés milyen csúcs jellegű modellekkel írható le. Az egyetlen zuzmófaj, melynek a mérsékelt legeltetés kedvezett, a törvényesen védett Cladonia magyarica volt. A rövid ideig tartó, alacsony intenzitású legeltetés előmozdíthatja a kriptogámok fajgazdagságát a vizsgált száraz gyepekben, a legelés tartós megszűnése nem kedvező kriptogám közösségekre nézve. Due to their small size, challenging identification and the lack of their specialist, lichens and bryophytes are often disregarded inbiological surveys. These, however, can form a large part of biomass and have a significant contribution to biodiversity in certain communities. Relatively little information is available on the cryptogam flora and vegetation of dry acidic Pannonic grasslands as well as of urban buildings. Many open questions require a more intensive research into the cryptogam vegetation dynamics of terricolous communities and that of urban roofs. This dissertation studies organisation of synathropic and close to nature cryptogam communities through two case studies.The first case study deals with primary succession of synanthropic cryptogam assemblages of ten, differently aged and sizes flat roof at the northern part of the city of Debrecen (Eastern Hungary). Identification of critical taxa has been performed using HPTLC (to determine specific secondary metabolites). Microclimate measuremets (T, RH, 5 cm, 30 cm) have been performed on two roofs of different exposition (shaded/exposed). Biomass sampling has been carried out on two differently aged (37/49 years), exposed, Cladonia dominated flat roofs using ten replicates of 0.01 m2 sized samples, drying and separating samples into species then measuring their specific weight at an accuracy of 0.01 g. Contrasting microclimatic differences between the shaded and exposed flat roof were well reflected in the species composition. Presence of a total of 61 cryptogams (36 lichens, 25 bryophytes), mostly common and widespread species in Hungary, has been documented. These involved seven species of lichen genus Cladonia among which C. rei proved the most widespread. The lichen Xanthoparmelia conspersa, typical on siliceous rocks and very rare in the lowlands, has been recorded on three roofs. Stereocaulon tomentosum, the only rare native species of the lichen genus in Hungary (with a single ˃50–year-old record), was also found on the Life Sciences Building (LSB) of the University. In addition to widespread species common in synanthropic situations, further moss species (Ctenidium molluscum, Dicranum scoparium, Plagiomnium cuspidatum and Ptychostomum elegans), rare in the lowlands and more common in mountain habitats, were also found on the LSB. Hedwigia ciliata and Racomitrium canescens, also rare in the Great Hungarian Plain and mostly characteristic of siliceous rocky grasslands, were found on four or four roofs, too. By comparing the flora of different sized roofs, we found that the species-area saturation curves for bryophytes and lichens are markedly different. Cryptogams were also found to dominate the vegetation of the flat roofs, especially in terms of biomass. The reason for cryptogamic dominance on exposed flat roofs is clear from microclimate measurements, as only poikilohydric organisms can tolerate the detected extreme variations in climatic elements. A significant part of the lichen flora of studied roofs, as well as the majority of the lichen biomass of the two more profoundly studied roofs, originates from the morphologically diverse, species-rich genus Cladonia. The cryptogamic biomass was significantly higher on the older roof (3.70 g/0.01 m2 vs. 6.40 g/0.01 m2, T=75.5, p=0.028), with lichens forming the majority of the biomass on both. On the older roof, 3.1 times (T=57, p<0.001) more lichen biomass than bryophyte biomass was detected, and on the younger one 7.5 times (T=65, p=0.003) more lichen biomass than moss biomass was detected. C. rei and Ceratodon purpureus have been identified as most abundant species in the patchy pattern community, with their biomass proportions varying over time. Lichens colonised the ’bryophyte islands’ scattered among the barren gravel areas. Undisturbed flatroofs provide excellent sites for studying cryptogam community diversity and primary succession. Unreconstructed flat roofs with traditional roofing techniques may hide diverse microhabitats and species-rich synanthropic vegetation. In the second case study, we monitored cryptogam community dynamics during secondary succession triggered by experimental grazing exclusion (fencing) and in unfenced open sandy grasslands in eastern Hungary by repeated sampling of species composition and biomass. The study areas are classified in the Festuco vaginatae-Corynephoretum association (EU Habitats Directive ’6260 Pannonic sand steppes’). On acidic sandy soils of the Nyírség region, adjacent, grazed and fenced areas of Corynephorus canescens (CC) and Festuca vaginata (FV) dominated stands were investigated. The cryptogamic biomass was sampled in 2013 and 2018 (4.5 and 10 years after fencing, respectively). To estimate the biomass, 40–40 soil monoliths of 10 cm × 10 cm (0.01 m2) size and 5 cm depth per area and treatment were sampled in both years. Cryptogams were separated into species by hand sorting, dried and the fractions were weighed to the nearest 0.001 g. High-performance thin layer chromatography (HPTLC) was also used to determine of some critical taxa. Soil analyses were also carried out at the beginning of the project. A total of 15 cryptogams were identified in the samples, most of which are common in the region and in Hungary. Ten taxa of Cladonia were detected, including the morphologically very similar, chemically distinct species pair, C. subulata and C. rei. In both communities, C. rangiformis and C. rei proved to be the two most abundant lichens (together with C. magyarica at CC), while the dominance of bryophytes varied according to the dominant vascular plant, treatment and sampling date. The substantial share of Syntrichia ruralis was restricted to grazed parts in both CC and FV stands. Brachythecium albicans became dominant in fenced part of CC by 2018, while Polytrichum piliferum remained the dominant bryophyte in fenced part of FV. We recorded that cryptogams reflected well the management change in stands of different dominance of vascular plants of the studied community. The average number of cryptogams in the permanently fenced areas started to decrease while the average number of lichens and mosses separately showed different trends and levels of change in the different stands, but the average species number did not increase significantly during the long-term enclosure. Prolonged grazing exclusion led to a significant increase in lichen biomass. Biomass of lichens in the studied stands was dominated by different Cladonia species. We concluded that the more than doubling of Cladonia rangiformis productivity is clearly due to 10 years of grazing exclosure. We have shown that Shannon’s diversity and evenness of the lichen assemblages of the studied communities, calculated on the basis of biomass, already start to decrease after the shorter exclusion period (4.5 years), whereas for the whole cryptogam assemblage this occurs only after the prolonged excusion period (10 years). Cryptogam species numbers were found to peak at intermediate values of biomass at both stands, with both heavily grazed and ungrazed parts having lower average species numbers than ones with ‘intermediate disturbance’. We tested how this relationship can be described by peak models. The only lichen species that benefited from moderate grazing was the legally protected Cladonia magyarica. Short spells of low-intensity grazing can promote cryptogam species richness in the studied dry grasslands whereas permanent cessation of grazing is not beneficial.
Szabadon hozzáférhető
Fitoplankton közösségek mintázatának és működésének elemzése
Belovics-Görgényi, Judit; Tóthmérész, Béla; Borics, Gábor; Görgényi, Judit; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Az éghajlatváltozás és az ember által előidézett élőhelydegradáció a fajok biodiverzitásának csökkenését eredményezi a természetes ökoszisztémákban. Míg a makroszkopikus élőlények kihalása jól dokumentált a tudományos szakirodalomban és a közmédiában, addig az ökoszisztémák mikroszkopikus elemeinek pusztulásával kapcsolatos ismereteink igencsak korlátozottak. Mivel a ritkaság egybeesik a kihalás fokozott kockázatával, számba vettük a Pannon Ökorégió ritka és gyakori algafajait. Áttekintettük az elmúlt 140 év magyarországi mikroalga kutatásainak publikált irodalmát és létrehoztunk egy faj-élőhely adatmátrixot, amely 2489 algafajt és 1145 lelőhelyet tartalmaz. Az adatmátrix elemzések során kimutattuk, hogy bár a „core-satellite” hipotézis bimodális eloszlást feltételez, mikroalgák esetén ez az eloszlás unimodális volt, melyben a ritka fajok domináltak. Eredményeink igazolták, hogy az élőlények testmérete és az elfoglalt élőhelyek száma közötti jól ismert negatív kapcsolat a mikroalgák esetében is érvényesül. A filogenetikai vizsgálatok során a taxonok ritkaságértékei erős filogenetikai jelet mutattak, ami azt jelzi, hogy a ritkaság szempontjából közel rokon fajok (desmidialesek, dinoflagelláták, euglenofitonok) jelentős hasonlóságot mutatnak. A különböző élőhelytípusok eltérő számú ritka alga taxont tartalmaztak, azonban a legtöbb ritka faj a kis és közepes méretű víztestekben (láptavak, holtágak) volt megtalálható. Ezek az eredmények jól szemléltetik a kis méretű vizes élőhelyek természetvédelmi jelentőségét a mikrobiális sokféleség megőrzésében. A kis méretű vizes élőhelyek fontosságára azonban nemcsak ezen vizsgálatunk hívta föl a figyelmet. Munkánk során funkcionális tulajdonság alapú és funkcionális csoport alapú megközelítést alkalmazva vizsgáltuk a Magyarországon előforduló összes vizes élőhely mikroalga flórájának hasonlóságát is. Eredményeink alapján ugyan a kis méretű víztestek (láptavak, holtágak) mutatták a legalacsonyabb funkcionális gazdagságot, mégis ezek a habitatok rendelkeztek a legsajátosabb funkcionális jellegekkel és funkcionális csoportokkal. Eredményeink itt is jól mutatták, hogy a kis méretű vizes élőhelyek számos unikális algafaj populációnak adnak otthont. Kimutattuk továbbá, hogy a funkcionális csoport alapú megközelítés nem csupán tavakra és folyókra, de kisméretű, extrém élőhelyekre is jól alkalmazható.
Szabadon hozzáférhető
Phytoplankton composition and physical-chemical changes in inland water bodies, and their alterations as a response to the seasonality and anthropogenic impacts
Yaqoob, Majd; Grigorszky, István; Majd, Yaqoob; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Hidrobiológiai Tanszék
The aim of this work is to examine the effects of land use and seasonal change on the physical-chemical variables and phytoplankton composition in the fresh water bodies. Two water bodies were investigated during the study, Nagy-Morotva oxbow shallow lake in Hungary and the Tigris River within Mosul city in Iraq. In the Nagy-Morotva oxbow shallow lake, the study aimed to examine whether differences exist among the various zones of an oxbow lake with different land uses based on physical-chemical variables and dominant of phytoplankton species. This oxbow lake consists of two ends bordered by settlements and open water areas used primarily for fishing, with a protected area featuring large aquatic plant coverage and two transition zones towards the open water areas. The lake receives periodic water replenishment only at one end from one of the open water areas, and the water is also used for irrigation during summer. Our research was conducted within a vegetation time of spring, early summer, late summer, and autumn, which revealed significant differences in physical and chemical properties of the water and the characteristic algal species among the various zones of the lake in different sampling times. Oscillatoria sp. was a characterized species in the zones that effected by municipal sewage and irrigation. Our study findings suggest that the ecological classification of smaller water bodies requires regular and extensive studies on the physical- chemical variables of the water and the composition of the phytoplankton, which can be influenced by seasonal changes, vegetation coverage, land use, and water replenishment. Phytoplankton can act as a bio-indicator of water quality, responding quickly and sensitively to changes in the environment. Land use, including agricultural and urban activities, has a significant impact on the dominant phytoplankton species and physical-chemical variables in water bodies, and can lead to pollution and negative effects on the aquatic ecosystem. Our research highlights the importance of ongoing monitoring and management of water bodies to ensure the preservation and maintenance of water quality and aquatic biodiversity. During the investigation in the Tigris River within Mosul city, we investigated the impact of land use on the phytoplankton community and physical-chemical variables in the different zones of the river. Agricultural and urban activities were found to have a significant impact on the water quality of the river, with point and non-point source pollutants affecting the river from upstream through agricultural activities and by urban activities in the middle section of the city, respectively from both banks. Our research was conducted by examining phytoplankton species and physical-chemical variables at 16 sites during each vegetation time, spring, summer, autumn, and winter. The observed a clear connection between pollution caused by different land uses and the effects on the algal community and physical-chemical variables in different zones and seasons of the year. Whereas Oscillatoria sp. was a characterized species in the agricultural zone. Our results indicated a great separation between the four investigated zones (A, B, C, and D) based on changes in the phytoplankton communities and physical-chemical variables. The observed alterations can be attributed to varying land uses: Nutrients released from agricultural regions entered zone A; zone B displayed not only agricultural nutrient influx but also prevalent high levels of CODsMn and TSS; zone C experienced elevated CODsMn and TDS due to diffuse and point-source pollution from urban areas; and the urban influence in zone D resulted in the presence of reduced nitrogen forms (with a notable concentration of nitrate-nitrogen) alongside elevated values of TSS, TDS, and PO4-P.
Szabadon hozzáférhető
Antropogén eredetű környezetterhelés tesztelése és szoftveres módszerek fejlesztése
Málik-Roffa, Hajnalka; Mizser, Szabolcs; Roffa, Hajnalka; Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
A disszertáció három résztémát fog össze, amiket egységbe zár az antropogén hatások ökológiai célú elemzése. A cél megismerni az antropogén eredetű környezetterhelések hatását terepi vizsgálatok és szakirodalmi adatok elemzésével, figyelmet fordítva a morfometriai változásokra és a mikroelem összetételre. Emellett kiemelten fontos cél egy olyan könnyen kezelhető, operációs rendszertől független mozgásdetektáló program létrehozása, amely alkalmas a viselkedéselemzéseknél használt vizsgálatok számszerűsítésére és segít csökkenteni az emberi tényezők okozta hibalehetőségeket. A metaanalízisbe bevont földigiliszta fajoknál az egyes elemek (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb és Zn) felhalmozódása szignifikánsan magasabb volt a szennyezett talajból származó földigilisztákban, mint a kontroll területről származókban. Az egyes elemek felhalmozódását értékelve a talaj pH-jának szignifikáns hatását csak egy esetben tapasztaltuk. Környezetterhelés hatásainak vizsgálata során Silpha tristis egyedek mikroelem-összetételét és testi szimmetria viszonyait elemeztünk. Az erősen szennyezett területről származó hím egyedek esetében a B, Ca és a Sr magasabb koncentrációt mértünk a kevésbé szennyezett területekhez képest. Az fluktuáló aszimmetria vizsgálatba vont bélyegek szimmetria-viszonyában szignifikáns különbségek figyelhetőek meg a szennyezett területen a többihez képest. A csápok, illetve az első és harmadik tibia (lábszár) paramétereinél szignifikáns eltérések tapasztalhatóak a nőstény egyedek között a szennyezett területen. Ecological analysis of anthropogenic impacts are the central topics of the dissertation. The aim was to understand the effects of anthropogenic environmental stressors through field studies and literature data analysis, with attention to morphometric changes and trace element composition. I also created an easy-to-use, operating system-independent motion detection program (BugTracker) that is suitable for quantifying studies used in behavior analysis using the latest algorithms and help reduce the potential for human error. The trace element analysis of Silpha tristis specimens revealed significant differences in the case of male individuals from the contaminated area in terms of B, Ca, and Sr. We found significant differences in the symmetry of the stamps included in the fluctuating asymmetry analysis in the contaminated area. We also found significant differences in the parameters of the antennae and the first and third tibia (shank) among female individuals in terms of the contaminated area. In earthworm species included in the meta-analysis, accumulation of individual metal elements (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn) was significantly higher in earthworms from contaminated soil than those from control areas.
Szabadon hozzáférhető
A PP2A protein-foszfatáz az auxin-transzportot és az oxidatív stresszválaszokat egyaránt szabályozza az Arabidopsis thaliana csíranövényekben.
Freytag, Csongor; Máthé, Csaba; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Növénytani Tanszék
A növények életének egyik sajátosága, hogy nem képesek önálló aktív helyváltoztatásra, így minden környezeti változásra helyben kell reagálniuk. Az életfolyamatok, mint a növekedés, sejtosztódás és differenciálódás, különféle biokémiai folyamatokból és azok szabályozó mechanizmusokból és jelátviteli utakból épülnek fel. A jelátviteli utakban nyernek értelmet a külső, belső változások okozta ingerek és váltanak ki válaszokat, változásokat a biokémiai folyamatokban. Disszertációm középpontjában a protein foszforiláció szerepe az auxin transzporttal és eloszlással összefüggő, fejlődési folyamatok állnak, melyekben a PP2AC3 és C4 protein-foszfatázoknak jelentős szerepe van (Ballesteros et al., 2013). Másrészt, az oxidatív stressz defoszforilációs szabályozását vizsgáltuk, ahol ezen két alegység, továbbá a PP2A Fass (B”) elegységek szerepéről jóval kevesebb az ismeretünk (Durian et al., 2020; Máthé et al., 2023). A Mikrocisztin-LR (MCY-LR) egy kiváló eszköz a foszfatáz gátlás és az oxidatív stressz szimultán vizsgálatához. A MCY-LR az egyik leggyakoribb cianobakteriális heptapeptid toxin, amelyet főként édesvízi cianobaktériumok termelnek. Erősen gátolja a PP2A és PP1 protein-foszfatázokat (MacKintosh et al., 1990). Emellett a MCY-LR fontos tulajdonságának tartják, hogy képes oxidatív stressz folyamatokat indukálni (Máthé et al., 2019).
Szabadon hozzáférhető
Élesztőgombák fajok közötti hibridizálása és a hibridgenomokban lejátszódó poszt-zigotikus események vizsgálata
Szabó, Adrienn; Dr. Antunovics, Zsuzsa; Szabó, Adrienn; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Tanszékünkön évtizedek óta folyik az interspecifikus Saccharomyces hibridek genetikai kutatása, amely eddig leginkább a nukleáris genom és a hibridek sterilitásának vizsgálatára terjedt ki. Ezúttal a mitokondriális genom öröklődését szerettük volna górcső alá venni. Célul tűztük ki nagyszámú Saccharomyces cerevisiae x Saccharomyces uvarum hibrid izolálását és a különböző mitotípusú hibridek vizsgálatát. A mitokondriális DNS (mtDNS) öröklődésének vizsgálatát interspecifikus Saccharomyces uvarum x Saccharomyces kudriavzevii x Saccharomyces cerevisiae hármas hibridekre is kiterjesztettük. Különböző törzspárosításokkal 79 interspecifikus S. cerevisiae x S. uvarum hibridet hoztunk létre. Kísérleteink azt mutatják, hogy a törzspárosítás erősen befolyásolja a hibridek mitotípusát. Először izoláltunk viszonlyag nagy számban rekombináns mtDNS-sel rendelkező interspecifikus Saccharomyces hibrideket. Eredményeink arra utalnak, hogy a rekombináció valószínűleg nem véletlenszerű helyeken történik a két törzs mtDNS-e között. A mtDNS rekombinációja az intraspecifikus hibridekhez hasonlóan, az interspecifikus hibridek respirációs képességét is sok esetben negatívan befolyásolta magas hőmérsékleten. Kimutattuk azt is, hogy mtDNS a legtöbb esetben a szülői hibridekhez képest változatlanul adódott tovább a spóraklónokba, viszont a meiózis során viszonylag gyakran megfigyelhető volt deléció is. A hibridek fertilitás-vizsgálata során azt tapasztaltuk, hogy a spóraképző képességét a mitotípus a legtöbb esetben nem befolyásolta. Nem tapasztaltunk mitonukleáris inkompatibilitást az interspecifikus hibridek nukleáris genomja és a különböző mitotípusok között (S. cerevisiae, S. uvarum, rekombináns).
Szabadon hozzáférhető
Dinamikus citológiai módszerek vegyületek szerkezet-hatás összefüggésének vizsgálatához
Kiss, Alexandra; Szemán-Nagy, Gábor György; Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Az új kutatási eredményeink alapján az MTT-teszt és a time-lapse imaging videómikroszkópia kombinációja hatékony módszer a daganatos sejtvonalakra jellemző IC50 koncentrációk átfogóbb vizsgálatára. Az MTT-teszt az sejtek metabolikus aktivitását méri, de nem specifikus a sejthalál típusának megkülönböztetésére és az életképes és nem életképes sejtek közötti különbségtételre. A time-lapse imaging videómikroszkópia viszont lehetővé teszi a sejtek növekedésének és osztódásának valós idejű megfigyelését, valamint a sejtciklus és a sejthalálra jellemző folyamatok nyomon követésére. A kutatásunk során kidolgoztunk egy protokollt, amely alkalmazható az MTT-teszt és a Time-lapse Imaging videómikroszkópia kombinált alkalmazására citotoxicitási vizsgálatok során. A protokoll segítségével több nukleozid analógot teszteltük a daganatos és nem daganatos sejtvonalakon, és meghatároztuk az egyes vegyületek IC50 koncentrációit. Az MTT-teszt eredményeit a time-lapse imaging videómikroszkópia felvételeivel kombináltuk, amely lehetővé tette a sejtméret változásának, az osztódási időknek, a sejtciklus időtartamának, a sejthalál jellemzőinek (pl. apoptózis, nekrózis) a vizsgálatát. Az eredmények alapján megállapítottuk, hogy az új kutatási módszer pontosabb és gyorsabb eredményeket nyújt a gyógyszerjelöltek értékelésében. Az MTT-teszt és a time-lapse imaging videómikroszkópia kombinációja lehetővé teszi a celluláris események részletesebb vizsgálatát, így pontosabb információkat nyújt a sejtek érzékenységéről és a gyógyszerek hatásmechanizmusáról. Ez a módszer további kutatások irányát is meghatározza, lehetővé téve a mellékhatásprofil és az érzékenység szélesebb körű feltárását. Az új kutatási eredmények hozzájárulnak a citotoxicitás vizsgálatok fejlődéséhez és a hatékonyabb gyógyszerek kifejlesztéséhez. Ezenkívül csökkentik a kutatási időt és költségeket, és segítenek a gyógyszerjelöltek további optimalizálásában a klinikai alkalmazás előtt.
Szabadon hozzáférhető
Spliceoszómális iker-intronok (stwintronok) vizsgálata Hypoxylon fonalas gomba genomokban
Szabó-Pénzes, Fruzsina; Fekete, Erzsébet; Pénzes, Fruzsina; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biotechnológiai Intézet::Biomérnöki Tanszék
A stwintronok (spliceoszómális iker-intronok) két spliceoszómális intronból épülnek fel úgy, hogy az egyik intron a másik intron egy konszenzus elemébe (donor, lariat vagy akceptor) van beépülve. A struktúra kivágódása kétlépéses folyamat, ugyanis a külső intron nem tud kivágódni, amíg a belső intron megszakítja. Lipomyces élesztő fajok retukulum fehérjét kódoló génjeiben 3 új típusú stwintront, fedeztünk fel: [D4,5], [D6,7] és [D7,8]. Emellett egy stwintronizációs folyamatot is felfedtünk. Az eredeti intron donorja (vagy egy része) megkettőződhetett, ezzel egy új vágási helyet kialakítva. A DSB mechanizmusnak köszönhetően, amit a cNHEJ folyamat kísér, létre jön egy új 5’ vágási hely, ami a belső intron donorját fogja alkotni. A belső intron 3’ végi konszenzus helyei pedig pontmutációk révén alakulhattak ki. [D1,2] típusú stwintronokra bukkantunk Hypoxylon sp. CO27-5 és közeli rokonjainak ortológ génjeiben. A keresőmodellünket addig alakítottuk és szerkesztettük, amíg végül több, mint 100 [D1,2] típusú stwintront találtunk a CO27-5 fajon belül és közeli rokonjaiban egyaránt. Az összesen 117 stwintront, két csoportra osztottuk: „sister” (többszörösen előforduló; MO) és „nem-sister” (egyedileg előforduló; UO). A sister stwintronok magas szintű homológiát mutattak egymással, összesen 36 [D1,2] szekvencia tartozik ide (23 teljes sister, 13 perciálisan sister). Emellett találtunk 12 kanonikus intront is (1-es- és 2-es típusú) melyek hasonlóságot mutatnak a sisterekhez. 10 esetben a stwintron 5’ végi belső intron szekvenciájának és a 3’ végi külső intron szekvenciájának a fúziójaként véve mutat magas szintű hasonlóságot. Ez alapján a sister stwintronok/intronok csoportja egy újfajta intronizációs folyamatot követhet, ugyanis a stwintronokban található két palindrom szekvenciájának rekombinációja a stwintron középső részének kivágódását okozza, ezzel létrehozva egy középső részén palindromot (5’-TTTCTAGAAA) tartalmazó kanonikus intront (2-es típus). Egy 2-es típusú cropped intron (HCOc121A) esetében az intron inszerciója 3 nukleotid deléciójához köthető, ami alapján bemutattunk egy lehetséges proliferációt is. Vizsgáltuk a 81 UO [D1,2] stwintront is, valamint összehasonlítottuk őket a sister stwintronokkal. A stwintront tartalmazó géneket elemeztük és felkutattuk a közeli és távolabbi rokon fajok ortológ és paralóg génjeiket is. Ezzel több, mint 1500 stwintron volt érintett az összehasonlító elemzésben. A sister stwintronok fiatalabb szekvenciák, ezt bizonyítja, hogy a CO27-5 mellett, csak nagyon közeli rokonjában, az EC38-ban fordulnak elő. Ezzel szemben a 81 UO stwintron távolabbi rokon fajokban is megjelenik. A két csoportjában leginkább az egyes fázis dominál. A sister stwintronok külső intronjának BP és akceptor közötti része háromszor olyan hosszú (19 nt), mint az idősebb UO stwintronoknál (5-7 nt). Mind a 117 [D1,2] stwintron esetében elmondható, hogy az AU tartalom aránya magasabb. A sister swintronok csoportjának az ‰ AU értéke viszont lényegesen magasabb, mint a 81 UO stwintronból álló csoportnak. Belső szimmetria ugyanúgy jellemzi mindkét csoportot, azonban a sister stwintronok a láncvégi TIR régiók miatt stabilabb másodlagos szerkezetet eredményeznek. A sister stwintronok ΔG értéke átlagosan 18–20 %-kal alacsonyabb, mint az azonos mérettartományban lévő UO stwintronok értékei.
Szabadon hozzáférhető
A hasadó élesztőgombák (Schizosaccharomyces) komparatív genomikai vizsgálata
Ács-Szabó, Lajos; Gálné Miklós, Ida; Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biotechnológiai Intézet::Genetikai és Alkalmazott Mikrobiológiai Tanszék
Mára teljes mértékben elfogadottá vált a nézet, miszerint az eukarióta génsorrend sem véletlenszerű. Jelen doktori tanulmányban a hasadó élesztőgomba (Schizosaccharomyces) modellszervezetek genomszekvenciáit vettük górcső alá, vizsgálva a genomjaik által elszenvedett evolúciós léptékű változásokat és válaszokat keresve a rendkívül stabil génsorrendjük fenntartásával kapcsolatos kérdésekre. Bioinformatikai módszereket alkalmazva sikeresen kromoszóma szintű összeszerelési állapotba hoztuk a S. cryophilus szuperkontigjait, majd molekuláris biológiai technikákkal validáltuk az eredményeinket. Számítógépes módszerekkel megbecsültük, hogy mennyi és milyen típusú átrendeződések formálhatták a hasadó élesztők genomjait. Kimutattuk, hogy az átrendeződések közül az interkromoszómális transzlokációk voltak túlsúlyban, az inverziók száma csak a filogenetikai távolság növekedésével emelkedett. Összehasonlítottuk a hasadó élesztőket hasonló divergenica idővel rendelkező sarjadzó élesztőkkel. Bár összességében több átrendeződési esemény érhette a sarjadzó élesztőket, a hasadó élesztő genomok szenvedték el a nagyobb méretű régiókat érintő változásokat. Megállapítottuk, hogy a hasadó élesztő genomokban a strukturális- és szekvencia változások dinamikája rendkívül erős pozitív korrelációt mutat. Feltártuk a genomok legkonzerváltabb részeit és legalább 5 génből álló kolineáris régiókat azonosítottunk (aLCB-k). Ilyen aLCB-kben lokalizálódik a genomok géntartalmának 40-42%-a. Számítógépes szimulációkat alkalmazva kimutattuk, hogy az aLCB-k génsorrendje nem csak az ősi génsorrend maradványa, hanem szelekciós hatás alatt is állhat. Bár e génsorrend hasadó élesztő specifikus, de jobban hasonlít a fonalas fajok génsorrendjére, mint a sarjadzó élesztőkére. Eredményeink azt sugallták, hogy bizonyos biológiai funkciókhoz (13 GO kategória) köthető gének szignifikánsan nagyobb arányban hajlamosak az aLCB-kben csoportosulni, mint mások. Azonban ez a jelenség nem az ellátott funkcióval vagy a gének ko-expressziójával, hanem az esszenciális gének lokális denzitásával és a Rec12 hasítóhelyek gyakoriságával magyarázható. It is now fully accepted that the eukaryotic gene order is not random. In the present PhD study, we have investigated the genome sequences of model genus fission yeasts (Schizosaccharomyces), examining the evolutionary scale changes their genomes have undergone and seeking answers to questions about the maintenance of their highly stable gene order. Using bioinformatics methods, we successfully assembled S. cryophilus supercontigs to chromosome-level and validated our results using molecular biology techniques. Using computational methods, we estimated the amount and type of rearrangements that could have shaped the fission yeast genomes. We showed that interchromosomal translocations predominated among the rearrangements, with the number of inversions increasing only with increasing phylogenetic distance. We compared fission yeasts to budding yeasts with similar divergence times. Although overall more rearrangement events may have occurred in the budding yeasts, fission yeast genomes suffered the changes affecting larger regions. We find that the dynamics of structural and sequence changes in fission yeast genomes show a very strong positive correlation. We have explored the most conserved parts of the genomes and identified collinear regions of at least 5 genes (aLCBs). 40-42% of the whole gene content is localized in such aLCBs. Using computer simulations, we have shown that the gene order of aLCBs is not only a remnant of the ancestral gene order, but may also be under selection. Although this gene order is fission yeast specific, it is more similar to the gene order of filamentous species than to that of budding yeasts. Our results suggested that genes associated with certain biological functions (13 GO categories) tend to cluster in aLCBs at significantly higher rates than others. However, this phenomenon is not explained by the function or the co-expression of genes, but by the local density of essential genes and the frequency of Rec12 cleavage sites.
Szabadon hozzáférhető
Inter- and intraspecific acoustic adaptations in an avian brood parasite–host coevolutionary system
Marton, Attila; Bán, Miklós; Moskát, Csaba; Marton, Attila; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszék
Brood parasites form a functionally distinct group of natural enemies on the predator-parasite continuum, which hijack host reproductive resources and divert them towards their own reproduction by alloparental care. This reproductive strategy evolved several times throughout the history of Life as a means of increasing individual fitness benefits by imposing the costs related to reproduction on conspecific or heterospecific individuals. Obligate brood parasitism, as a form of extreme interspecific alloparental care evolved on multiple occasions in social insects, at least once in fishes, and at least six times in birds. The coevolutionary relationship between the common cuckoo Cuculus canorus and one of its common hosts, the great reed warbler Acrocephalus arundinaceus provides a great opportunity to study evolution in general, and of coevolution, in particular. The studies presented in the doctoral dissertation focus on the acoustic aspects of the interspecific coevolutionary relationship between cuckoos and great reed warblers, but also intraspecific communication between female and male cuckoos alike. We found that (1) both male and female cuckoos pay attention to the alarm calls of their hosts, (2) the calls of female cuckoos dampens the intensity of nest defence by hosts, (3) territorial intrusions of female cuckoos belonging to different colour morphs do not influence the response intensity of conspecifics, and (4) call rate of male cuckoos is not related to their size and does not affect the response intensity of other males.
Szabadon hozzáférhető
Bioprotekcióra alkalmas élesztőgomba izolátumok antagonista hatásának vizsgálata és genetikai elemzése
Horváth, Enikő; Gálné Miklós, Ida; Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
A munkánk során egyik célunk antagonista hatással rendelkező élesztőgomba izolátumok felkutatása és azok identifikálása volt. A Botrytis cinerea postharvest patogén gombával szemben elvégzett kísérletek eredményeként elmondható, hogy több általunk tesztelt élesztőgomba is képes volt a fonalas gomba gátlására. A leghatásosabbnak a pigmenttermelő Metschnikowia izolátumok bizonyultak, melyek körül széles, teljesen feltisztult gátló zóna alakult ki. Ezen élesztőgombák DNS alapú azonosításakor szembesültünk azzal a problémával, hogy a genomból közvetlenül szekvenált 26S riboszómális RNS-t kódoló DNS D1/D2 régió kétes nukleotidokat tartalmaz mind a három vizsgált izolátumban. A többszörös szekvenciaillesztést követően kiderült, hogy a bizonytalan nukleotidok ugyanabban a pozíciókban találhatóak meg a fajcsoport típustörzseiben is. A jelenséget a csoporton belül a Metschnikowia fructicola és Metschnikowia andauensis fajoknál korábban már leírták. Mi kimutattuk, hogy ez előfordul a fajcsoport többi tagjában is. Ezért a vizsgálatokat kiterjesztettük az ITS1-5,8S-ITS2 régióra is. Azt találtuk, hogy a D1/D2 doménhez hasonlóan mindkét faj ITS régiójában kétes nukleotidok találhatóak, amikor a szakaszt közvetlenül a genomokból szekvenáltuk. A probléma feloldása érdekében véletlenszerűen klónoztunk az amplifikált DNS-készítményből. Az összes M. andauensis és a legtöbb M. fructicola klón egyedi szekvenciákkal rendelkezett. A feltárt polimorfizmus nem tulajdonítható szekvenálási hibának, mivel a variábilis helyek nem véletlenszerűen szétszórtan helyezkednek el a klónozott régiókban. Együtt nézve az intragenomikus D1/D2 diverzitást az ebben a tanulmányban feltárt ITS-diverzitással azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a riboszómális RNS-t kódoló DNS alapú szekvenálás nem használható a M. andauensis és a M. fructicola egymástól, és a rokon fajoktól való taxonómiai elkülönítésére. Figyelembe véve a kimutatott magas intragenomikus diverzitást, az összes korábbi törzset, melyet e fajok egyikével azonosítottak taxonómiai szempontból újra kell vizsgálni. Az élesztőgomba mezőgazdasági kultúrákban történő alkalmazása szempontjából fontos, hogy milyen tényezők befolyásolják antagonista mechanizmusuk kifejeződését. Ezért dolgozatunk másik célja volt többet megtudni arról, hogy az élesztőgombák antagonista hatását a tenyésztési körülmények milyen mértékben befolyásolják. A Metschnikowia izolátumok fonalas gombákkal szembeni antagonista hatásukat az általuk termelt pulcherrimin pigmentnek köszönhetik. Megfigyeltük, hogy az alacsony pH, a magasabb hőmérséklet, valamint a réz-szulfát (Bordói lé összetevője) csökkenti a pigmentált zóna méretét. A tesztelt szénhidrát források közül a szacharózt érdemes kiemelni, mivel e szénforrás jelenlétében széles pigmentált zóna alakult ki a tesztelt törzsek körül. Továbbá megállapítottuk, hogy a M. andauensis pulcherrimin termelését a tenyésztési közeg összetétele erősen befolyásolta. Munkánk során élesztőgomba-élesztőgomba kölcsönhatásokat is vizsgáltunk. A kísérleteink rávilágítottak arra, hogy ezek a kölcsönhatások különböző típusúak lehetnek. A gátlás mellett például stimulációt is megfigyeltünk, és ezek együttes előfordulására is volt példa. Ezen kívül a megállapítottuk, hogy a humánpatogén fajokhoz tartozó törzsek sokkal toleránsabbak voltak a tesztelt élesztőgombákkal szemben, mint a betegséget nem okozó élesztőgombák. E vizsgálatok során kapott eredmények arra is rávilágítottak, hogy a Pichia kudriavzevii nehezen gátolható fajok közé tartozik. Az opportunista humánpatogén fajok közül a Kodamaea ohmeri és a Candida tropicalis szaporodását a Metschnikowia andauensis, míg a Naganishia albida szaporodását a Pichia anomala vagy a Candida tropicalis gátolta. Továbbá kimutattuk, hogy a M. andauensis képes több olyan gombafaj szaporodását gátolni, amelyek izolátumai humán ferőzésekkel is kapcsolatba hozhatók. Emellett megfigyeltük, hogy a kísérleti körülmények komoly hatással lehetnek az élesztőgombák gátló képességére. A gátlás megjelenése erősen függött a táptalaj összetételétől, a pH-tól és a hőmérséklettől. Összességében az eredményeink felhívják a figyelmet a tenyésztési körülmények antagonizmusban betöltött fontos szerepére és hozzájárulhatnak a jövőbeni vizsgálatok kísérleti körülményeinek pontos kialakításához. Az élesztőgombák ígéretes eszközei lehetnek a humánpatogén gombák elleni küzdelemnek, befolyásolhatják az antimikrobiális kezelés jövőbeli trendjeit, és új gombaellenes szerek forrásai lehetnek.
Szabadon hozzáférhető
Zöld mikroalgák sótoleranciája és sótalanító képessége
Figler, Aida; Bácsi, István; Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola; DE--Természettudományi és Technológiai Kar -- Biológiai és Ökológiai intézet; DE--Természettudományi és Technológiai Kar -- Hidrobiológiai Tanszék
Globális szinten az egyik legfontosabb környezeti probléma, hogy világszerte csökken az édesvízkészletek mennyisége, valamint azok minősége fokozatosan romlik. A minőség romlásához egyre inkább hozzájárul a nagy sótartalmú szennyvizek növekvő mennyisége, amelyek előkezelés nélkül sem a felszíni vizekbe, sem az általános szennyvíztisztító rendszerekbe nem vezethetők be. Számos tanulmány kimutatta már, hogy a mikroalgák megfelelően alkalmazhatók különböző eredetű szennyvizek kezelésére, képesek eltávolítani a szennyezőanyagok széles skáláját, illetve egyes mikroalgák még a víz sótartalmát is képesek tolerálni, vagy akár csökkenteni azt. Algákkal történő szennyvíztisztítás során a tápanyagok optimálistól eltérő mennyisége és aránya gátolhatja a folyamat hatékonyságát, emiatt mindenképpen szükséges a megfelelő arányok és mennyiségek meghatározása az eredményes szennyvíztisztítás érdekében. Az antropogén hatások mellett a klímaváltozás okozta fokozott párolgás és az ebből adódó kiszáradás is hozzájárul a természetes vizek betöményedéséhez, melyhez az élőlények számos módon alkalmazkodhatnak. Az algák több csoportja körében gyakori a nem mozgékony ciszták kialakítása. Az ilyen algafajok cisztásodási folyamatainak és azok indukálási lehetőségeinek vizsgálata hozzájárulhat a cisztásodás folyamatának általános megértéséhez, ezzel segítve az előrejelzését annak, hogy a globális környezeti hatások milyen változási irányokat okozhatnak a fitoplankton közösségekben. A doktori munka során megvizsgáltuk 9 édesvízi faj sótoleranciáját és sótalanító képességét, amely során bebizonyosodott, hogy a változatos élőhelyeken előforduló, közönséges zöldalgák képesek csökkenteni a közeg sótartalmát és általánosságban széles só-toleranciával jellemezhetők, sótűrőnek tekinthetők. A megfelelő tápanyagtartalommal és arányokkal foglalkozó további kísérleteink során meghatároztuk, hogy a nagy tápanyagtartalom kedvezően befolyásolja a kloridfelhalmozást és a sótoleranciát, valamint a nagy N:P arány kedvez a hatékony foszfát-eltávolításnak. A munkánk utolsó szakaszában a szalinitás hatásait vizsgáltuk egy cisztaképző alga, a Haematococcus pluvialis életciklusára, amely során igazoltuk, hogy a NaCl hozzáadásával növelt szalinitás az általános védelmi mechanizmusokat indukálja, megindul a cisztaképzés és az astaxanthin-felhalmozás. Továbbá az eredmények alapján elmondható, hogy a növekvő szalinitás mellett a nitrát és a foszfát gyors kimerülése, valamint a térfogatcsökkenés és ezzel együtt az „élőhely” fényviszonyainak megváltozása azok a fő környezeti tényezők, amelyek a cisztaképzést és az anyagcseretermék-felhalmozást indukálják.
Szabadon hozzáférhető
Molekuláris genetikai módszerek a botanikai kutatásban
Malkócs, Tamás; Sramkó, Gábor; Juhász-Nagy Pál doktori iskola
Dolgozatomban négy esettanulmányon keresztül tettem kísérletet arra, hogy bemutassam néhány, nemzetközileg széleskörűen, hazánkban kevésbé használt genetikai módszer alkalmazhatóságát a botanikai kutatásokban. Az első két esettanulmányban két, fokozottan védett növényfajban fejlesztett mikroszatellit markereket teszteltünk, bemutattuk alkalmazhatóságukat populációgenetikai kutatásokban, és teszteltük potenciális alkalmazhatóságukat közelrokon fajokban. A harmadik esettanulmányban a fokozottan védett, endemikus faj, a magyarföldi husáng (Ferula sadleriana Ledeb.) átfogó természetvédelmi célú populáció genetikai vizsgálatát végeztük el, kitérve a faj filogenetikai helyzetére, populációgenetikai struktúrájára, demográfiai helyzetére, illetve ezen ismeretek természetvédelmi interpretációjára. A negyedik esettanulmányban egy szélesebb elterjedésű fajról, az osztrák zsályáról (Salvia austriaca Jacq.) bizonyítottuk be, hogy valójában két különálló fajt rejt. A két faj különállását elterjedésük, morfológiai eltéréseik, illetve genomi alapú faji lehatárolás segítségével bizonyítottuk be, kitérve a fajok filogenomikai kapcsolatára, elválásuk idejére, valamint az alkalmazott genomi módszer (RADseq) a Salvia nemzetségen belüli filogenomikai alkalmazhatóságára. A mocsári kardvirág (Gladiolus palustris Gaud.) Közép-Európa endemikus faja. A faj egy veszélyeztetett élőhelyen, a nedves rétek és száraz gyepek közötti ökotonban fordul elő, ezért teljes elterjedési területén visszaszorulóban van. Szerepel az Európai Unió Élőhelyvédelmi Irányelvének II. mellékletében, valamint több nemzeti vörös listán. A G. palustris hatékony védelme érdekében olyan genetikai markereket azonosítottunk, amelyek a populáció szintjén biztosítanak felbontást. Kutatásunk során 15 mikroszatellit markert azonosítottunk a fajban, melyek közül 11 bizonyult polimorfnak. Eredményeinkben e 11 marker alapján három populáció genetikai mérőszámait közöljük, melyekből például az egyes populációk genetikai diverzitása, vagy a populációk közötti génáramlás mértéke állapítható meg. Továbbá megmutattuk, hogy az általunk azonosított markerek két rokon fajban is alkalmazhatóak lehetnek. Megállapítottuk, hogy az általunk azonosított markerek hasznos eszközt képviselnek a faj további populációgenetikai vizsgálatához. A F. sadleriana egy Kárpát-medencei endemikus faj, melynek mindössze nyolc populációja ismert, ezért minden populációja fokozottan védett. Az IUCN Vörös Listáján a veszélyeztetett kategóriába sorolják, és szerepel az Európai Unió Élőhelyvédelmi Irányelvének II. és IV. mellékletében. A F. sadleriana sziklás, száraz gyepek, sztyepprétek és pannon molyhos tölgyes karsztbokorerdők mozaikjában fordul elő, és több tényező, például vadrágás, túrázók általi taposás, illetve nyílt élőhelyének záródása fenyegeti. A faj megőrzése érdekében több, ex situ védelmi intézkedés történt, azonban ezek csak részlegesen dokumentáltak. A második esettanulmányban 13 mikroszatellit marker fejlesztését írtuk le a magyarföldi husángban, majd e 13 markert jellemeztük, és bemutattuk populációgenetikai alkalmazhatóságukat néhány általánosan használt mérőszámon keresztül, három populáció felhasználásával. Az amplifikáció hatékonyságát két közel rokon fajban teszteltük. Megállapítottuk, hogy az általunk azonosított markerek kiválóan alkalmasak a magyarföldi husáng populációgenetikai vizsgálatára, és a Ferula nemzetségen belül szélesebb körben is alkalmazhatóak lehetnek. A harmadik esettanulmányban a magyarföldi husáng a Ferula nemzetségen belül elfoglalt filogenetikai helyzetét határoztuk meg a sejtmagi riboszomális ITS szekvencia felhaszálásával, a második esettanulmányban leírt 13 mikroszatellit marker segítségével pedig megvizsgáltuk a faj összes populációjának genetikai állapotát, a populációk közötti genetikai kapcsolatokat, illetve igyekeztünk feltárni evolúciós és demográfiai történetüket. Megállapítottuk, hogy a Ferula sadleriana legközelebbi rokonai az Eurázsiai sztyeppén honos Ferula tatarica Fisch. ex Spreng. és Ferula songarica Pall. Ex Schult. Megállapítottuk továbbá, hogy az összes populáció viszonylag magas genetikai diverzitással bír, mely a faj életmenet stratégiájának köszönhetően, a kis populációméretek negatív hatását kiegyenlítve alakulhatott ki. A populációk egymástól viszonylag elszigeteltek, bár jól tettenérhetőek az ex situ fajvédelmi programokból származó betelepítések hatásai, és eredményeink két populáció esetében nem zárják ki azok telepített eredetét. További természetvédelmi kezelésként javasoljuk az eddigi intézkedések megtartását, valamint a populációk egyedszámának szorosabb követését és az egyes populációk különálló genetikai egységként való kezelését a potenciális jövőbeli telepítések tervezésénél. A zsályák (Salvia L.) az ajakosvirágúak családjának legnépesebb nemzetsége, mely több, mint ezer fajt számlál. A nemzetség egyedülálló evolúciós újítása a virág felépítésében rejlik, mivel a módosult porzók mintegy emelőszerkezetszerűen működnek, ugyanis a beporzó a nektár elérése érdekében a porzó steril alsó csatlóját elmozdítva a felső csatlón található portokot maga felé mozdítja el, így elhelyezve a pollent. Ez az emelőszerkezet mechanizmus bizonyítottan szerepet játszik a nemzetségen belüli fajképződési eseményekben, mivel lehetővé teszi a szimpatrikusan előforduló, egyszerre virágzó fajoknak, hogy ugyanazt a pollinátort használják, a hibridizáció elkerülése mellett. Terepi kutatásaink során azonosítottunk egy Salvia taxont, amely az osztrák zsályától gyakorlatilag megkülönböztethetetlen pusztán vegetatív jellegek alapján, azonban radikálisan eltérő virágmorfológiát képvisel. A negyedik esettanulmányban e taxon rendszertani hovatartozását igyekeztünk feltárni, melyhez vizsgáltuk földrajzi elterjedésének határait online fényképes adatbázisok, illetve saját megfigyeléseink alapján, a közte és az osztrák zsálya között megfigyelhető morfológiai eltéréseket a nemzetségben már kipróbált morfometriai módszerek segítségével, valamint az osztrák zsályához való genetikai viszonyát a RADseq genomi módszerhez kapcsolt Bayes-faktor alapú faji lehatárolás, Bayesiánus fajfa rekonstrukció valamint a két taxon elválásának molekuláris datálásának segítségével. Kitértünk továbbá a RADseq módszernek a Salvia nemzetségben való szélesebb körű alkalmazhatóságára. Megállapítottuk, hogy az általunk azonosított Salvia taxon nem fordul elő együtt az osztrák zsályával, és míg az előbbi az eurázsiai sztyeppe valódi sztyeppzónájában fordul elő, utóbbi a Pannon- és eurázsiai erdős sztyeppén, illetve a Krím-félsziget déli részén található meg. A morfometriai elemzések megmutatták, hogy míg a vegetatív jellegekben nem tapasztalható különbség a két taxon között, a virágjellegekben szignifikáns és konzisztens eltérések figyelhetők meg. Az összes filogenomikai eredményünk a két taxon faji szintű elkülönülését támogatta, és elválásuk idejét 197 ezer évvel ezelőttre becsültük, korábbra, mint két általánosan elismert faj, a mezei (Salvia pratensis L.) és a ligeti zsálya (Salvia nemorosa L.) elválását. Ezen eredményeink alapján a taxont az esettanulmány alapjául szolgáló szakcikkben a tudomány számára új fajknét írjuk le. A RADseq módszerrel teljes bizonyossággal el tudtuk különíteni a Plethiosphace fajcsoport fajait, ebből pedig arra következtethetünk, hogy a módszer más fajcsoportokon belül, de akár az egész Salvia nemzetségen belül alkalmas lehet a fajok leszármazási viszonyainak nagy bizonyossággal való feltárására. Az esettanulmányainkban bemutatott módszerek a botanikai kutatások más- más részterületén alkalmazhatóak a leghatékonyabban. Míg az nrITS szekvencia Sanger-szekvenálása alacsony költségek és munkaidő befektetés mellett kivitelezhető, az leginkább csak mély filogenetikai elválások vizsgálatára alkalmas. A mikroszatellit markerek fejlesztése, majd alkalmazása mind a költségek, mind a befektetett idő és munka tekintetében a legmegterhelőbb, ezért (amennyiben nem állnak rendelkezésre már korábban azonosított markerek) kifejlesztésük és használatuk leginkább sok (több száz) egyed vizsgálata, vagy hosszabb távú vizsgálatok esetén térülhet meg. A RADseq módszer is viszonylag költséges, és egy könyvtár limitált számú egyedet tartalmazhat (~100), ellenben kevés munkaidőt vesz igénybe, és a kapott adat mennyisége nagyságrendekkel magasabb az előző két módszerrel elérhetőnél. Ennek a módszernek is megvannak ugyanakkor a hátrányai, például kevésbé alkalmas mély filogenetikai elválások vizsgálatára, és az adatok feldolgozása során használt beállítások nagyban befolyásolhatják az eredményeket, így például nehézkessé téve két különböző beállításokkal végzett populációgenetikai vizsgálat eredményeinek összehasonlítását, akár ugyanazon fajon belül is.
Szabadon hozzáférhető
A görög karsztvipera (Vipera graeca) bizonyíték-alapú védelmét megalapozó multidiszciplináris kutatások
Mizsei, Edvárd; Tóthmérész, Béla; Lengyel, Szabolcs; Mizsei, Edvárd; Juhász-Nagy Pál doktori iskola
A ritka, veszélyeztetett fajok esetében sokszor nem állnak rendelkezésre azok az ismeretek, adatok vagy kutatási eredmények, amelyek a védelmi intézkedések tervezéséhez szükségesek. A parlagi-sztyeppi vipera komplex (Vipera ursiniirenardi komplex) Európa egyik legveszélyeztetettebb gerinces fajcsoportja, amelyek közül a görög karsztvipera (Vipera graeca) volt a legkevésbé ismert. A disszertációban bemutatott vizsgálatok célja a taxon védelmét eddig akadályozó ismerethiány megszüntetése a hatékony védelmet megalapozó ismeretek biztosításával.

Böngészés

legfrissebb feltöltések