Témy dizertačných prác
Názov témy: Aplikácia (1-3)(1-4)-β-D-glukánu za účelom vývoja inovatívnej funkčnej potraviny
Školiteľ: doc. RNDr. Michaela Havrlentová, PhD.
Pracovisko: Katedra biotechnológií, FPV UCM v Trnave
Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum - Výskumný ústav rastlinnej výroby v Piešťanoch
Forma štúdia: Denná
Anotácia: Trendom dnešnej doby je vyvíjať tzv. funkčné potraviny, potraviny obohatené o nejakú biologicky aktívnu a/alebo funkčnú látku. Jednou z takýchto prírodných látok je β-D-glukán vyskytujúci sa v bunkových stenách vybraných druhov rodu Poales, kam patria napr. obilniny. Tieto látky, ako zložky rozpustnej potravinovej vlákniny, majú dokázané biologické vlastnosti. Ich funkčné vlastnosti v potravinárstve smerujú k zvyšovaniu nielen nutričnej kvality potraviny, ale aj trvanlivosti, textúry a podobne. Cieľom doktorandskej práce bude v primárnych potravinových zdrojoch β-D-glukánov (zrná, odpadové materiály) analyzovať vybrané faktory ovplyvňujúce ich obsah, napr. proces nakličovania, tepelné spracovanie vstupnej suroviny a podobne, a ich vplyv na kvalitu primárnej suroviny. Z vhodných zdrojov budú následne β-D-glukány izolované a purifikované a analyzované budú ich biologické a funkčné vlastnosti. Izoláty ako aj vhodné primárne suroviny budú následne aplikované do potravinových výrobkov (napr. pekárenské a pečivárenské produkty) za účelom vyvinúť inovatívnu potravinu so zvýšeným obsahom tejto funkčnej a biologicky aktívnej molekuly.
Názov témy: Pokročilé metódy produkcie polyhydroxyalkanoátov baktériami druhu Cupriavidus necator
Školiteľ: doc. RNDr. Miroslav Ondrejovič, PhD.
Pracovisko: Katedra biotechnológií, FPV UCM v Trnave
Forma štúdia: Denná
Anotácia: Polyhydroxyalkanoáty predstavujú významnú skupinu biodegradovateľných biopolymérov, ktoré svojimi vlastnosti môžu komplementárne zaujať miesto synteticky vyrábaných ropných plastov. Popri biodegradovateľnosti uvedených biopolymérov priamo mikrobiotou prítomnou v životnom prostredí je výhodné, že pri ich biosyntetickej príprave je možné využívať tak vedľajšie produkty vznikajúce v rôznych oblastiach národného hospodárstva ako aj suroviny z prírodných obnoviteľných zdrojov. Pokročilé metódy produkcie týchto plastov sú založené membránových technológiách, enzýmovej predúprave a kofermentácii zvolených surovín s vybranými organizmami, čo umožní rozšírenie ich substrátovej základne a tvorbu nových polyhydroxyalkanoátov s dizajnovanou kompozíciou monomérnych zložiek ako aj zefektívnenie izolačného postupu pri výrobe biopolyméru. Hlavným cieľom tejto dizertačnej práce bude preskúmať možnosti aplikácie týchto postupov pri produkcii polyhydroxyalkanoátov baktériami druhu Cupriavidus necator.
Názov témy: In vitro systémy kultivácie a produkcie rastlinnej bunkovej biomasy, kmeňových buniek a využiteľných metabolitov
Školiteľ: prof. RNDr. Ján Kraic, PhD.
Pracovisko: Katedra biotechnológií FPV UCM v Trnave
Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum - Výskumný ústav rastlinnej výroby v Piešťanoch
Forma štúdia: Denná
Anotácia: Kultivačné systémy rastlín in vitro sú vhodnými a efektívnymi produkčnými systémami pre produkciu bunkovej biomasy, rastlinných kmeňových buniek a využiteľných metabolitov (primárnych, ale hlavne sekundárnych). V závislosti od rastlinného druhu, odobratého orgánu, pletiva, alebo špecializovaných buniek, vhodnými kultivačnými systémami sú kultúry kalusové a bunkové suspenzné. Všestrannejšie využitie majú bunkové suspenzné kultúry. Spektrum ich využitia je širšie, od aplikácii vo výskume fyziologických, biochemických a genetických procesov až po praktické aplikácie výsledkov kultúr in vitro v priemysle, medicíne, kozmetike, potravinárstve. Samotný proces založenia, udržiavania a využívania rôznych in vitro kultivačných systémov rastlín je efektívnejší, ak je spojený s tzv. kmeňovými bunkami, ktorých in vitro línie sú odvodené z explantátov obsahujúcich meristémové bunky. Cieľom dizertačnej práce bude zaoberať sa problémami zakladania in vitro kultúr z primárnych rastlinných explantátov obsahujúcich bunky meristémových pletív, charakterizovaním parametrov takto založených in vitro kultúr, možnosťami ich dlhodobej kultivácie in vitro, kultivácie in vitro v tekutých kultivačných médiách, selekcie, zakladania a udržiavania línií rastlinných kmeňových buniek in vitro, produkcii rastlinných kmeňových buniek a metabolitov, primárne sekundárnych. Pre získanie prvotných informácii a výsledkov sa použije rastlinný druh, ktorý má známy potenciál v uplatnení sa vo výrobe špeciálnej kozmetiky a dermatológií. Následne pôjde aj o druhy, ktoré sa pre tieto účely zatiaľ nepoužívajú. Experimentálna činnosť doktoranda bude prebiehať v laboratóriách Katedry biotechnológií FPV UCM v Špačinciach a v laboratóriách Výskumného ústavu rastlinnej výroby v Piešťanoch.
Názov témy: Biodegradácia mykotoxínov a inhibícia rastu ich producentov s využitím vybraných mikroorganizmov a prírodných látok v podmienkach in vitro
Školiteľ: prof. RNDr. Ján Kraic, PhD.
Konzultant: Ing. Miroslava Hlebová, PhD.
Forma štúdia: Denná
Pracovisko: Katedra biotechnológií, FPV UCM v Trnave
Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum - Výskumný ústav rastlinnej výroby v Piešťanoch
Anotácia: Kontaminácia a znehodnocovanie potravín a krmív mikroskopickými vláknitými hubami spôsobujú značné ekonomické straty v potravinárskom priemysle. Navyše prítomnosť mikroskopických vláknitých húb v potravinách a krmivách ohrozuje bezpečnosť potravín kvôli ich schopnosti produkovať toxické sekundárne metabolity – mykotoxíny, ktoré predstavujú potenciálnu hrozbu pre zdravie ľudí a zvierat. Správne poľnohospodárske a výrobné postupy môžu pomáhať kontrolovať kontamináciu potravín a krmív mykotoxínmi a ich producentami, ale nie vždy sú úplne účinné. Naopak biologická degradácia mykotoxínov adsorpciou alebo detoxifikáciou pomocou antagonistických mikroorganizmov, ako sú niektoré baktérie alebo kvasinky poskytuje nové možnosti a spôsoby biodegradácie mykotoxínov alebo inhibície rastu ich producentov. Taktiež prírodné látky rastlinnej povahy, ako sú napríklad rastlinné silice či ich komponenty sa vyznačujú výbornými antifungálnymi či antitoxinogénnymi vlastnosťami. Navyše využitie rastlinných látok alebo niektorých mikroorganizmov (napr. probiotické baktérie) môže okrem ochrany potravín prinášať zlepšenie ich organoleptických vlastností, alebo potenciálne poskytnúť zdravotné výhody pre spotrebiteľov. Cieľom dizertačnej práce bude biologickou cestou degradovať, čiastočne alebo úplne eliminovať mykotoxíny a ich producentov s využitím potenciálu iných vybraných druhov mikroorganizmov alebo prírodných zlúčenín. Sledovať sa bude degradácia mykotoxínov pomocou identifikácie degradačných produktov, ich odstránenie adsorbciou bunkovými stenami vybraných druhov mikroorganizmov, rozpadom alebo naväzovaním za vzniku netoxických zlúčenín za účelom ich detoxikácie ako aj inhibícia rastu ich producentov a samotnej produkcie mykotoxínov.
Názov témy: Dehydríny ako molekulárne markery stresu spôsobeného suchom u ovsa siateho (Avena sativa)
Školiteľ: doc. Ing. Jana Moravčíková, PhD
Pracovisko: Katedra biotechnológií, FPV UCM v Trnave
Forma štúdia: Denná
Anotácia: Ovos (Avena sativa) je dôležitá poľnohospodárska plodina, ktorá priťahuje celosvetový záujem kvôli svojim vysokým nutričným hodnotám a prispôsobivosti rôznym typom pôdy. Ovos sa považuje za plodinu, ktorá je stredne tolerantná voči soli, môže rásť v stredne slanej a alkalickej pôde, avšak, hlavnou prekážkou pri jeho pestovaní je jeho citlivosť na sucho. Jednou z možností ako sa pokúsiť čeliť environmentálnym problémom dnešnej doby je snažiť sa hlbšie poznať mechanizmus obranných procesov v rastlinách a využiť tieto poznatky či už v klasickom šľachtení alebo v genetickom inžinierstve. Spomedzi proteínov, ktoré sa vo významnej miere akumulujú počas stresu spôsobeného dehydratáciou, osmotikom a/alebo nízkou teplotou sú dehydríny, ktoré patria do skupiny 2 LEA („Late Embryogenesis Abundant“) proteínov. Dehydríny zohrávajú zásadnú úlohu v reakcii rastlín a adaptácii na abiotické stresy. Typicky sa hromadia v dozrievajúcich semenách alebo sú indukované vo vegetatívnych pletivách v dôsledku slanosti, dehydratácie, chladu alebo mrazu. Viaceré štúdie poukazujú na súvis medzi ich akumuláciou a toleranciou na stres. Cieľom tejto dizertačnej práce bude pomocou molekuárno-biochemických analýz preskúmať možnosti využitia dehydrínov ako molekulárnych markerov stresu spôsobeného suchom pri vyselektovaní odrôd ovsa tolerantných voči suchu.
Topic: Application of (1-3)(1-4)-β-D-glucan in the development of an innovative functional food
Supervisor: Assoc. prof. RNDr. Michaela Havrlentová, PhD.
Workplace: Department of Biotechnology, FNS UCM in Trnava; National Agricultural and Food Centre - Research Institute of Plant Production in Piešťany
Form of study: Full-time
Annotation: The trend today is to develop the so-called functional foods, foods enriched with a biologically active and / or functional substance. One such natural substance is β-D-glucan occurring in the cell walls of selected species of the genus Poales, which includes e.g., cereals. These substances, as components of soluble dietary fiber, have proven biological properties. Their functional properties in the food industry are aimed at increasing not only the nutritional quality of the food, but also the food stability, texture, and the like. The goal of the doctoral thesis will be to analyse in primary food sources (cereal grains, waste materials) selected factors influencing the content of β-D-glucans, e.g., the sprouting process, heat treatment and similarly, and their effect on the quality of the primary raw material. Subsequently, β-D-glucans will be isolated and purified from suitable sources, and their biological and functional properties will be analysed. Isolates as well as suitable primary raw materials will be applied to food products (e.g., bakery and pastry products) to develop innovative food with an increased content of this functional and biologically active molecule.
Topic: Advanced methods for the production of polyhydroxyalkanoates by Cupriavidus necator bacteria
Supervisor: Assoc. prof. RNDr. Miroslav Ondrejovič, PhD.
Workplace: Department of Biotechnology, FNS UCM in Trnava
Form of study: Full-time
Annotation: Polyhydroxyalkanoates represent an important group of biodegradable biopolymers which can complementarily take the place of synthetically produced petroleum-based plastics. In addition to the biodegradability of these biopolymers directly by the microbiota present in the environment, it is advantageous that their biosynthetic preparation can make use of by-products arising in various areas of the national economy as well as raw materials from natural renewable resources. Advanced methods for the production of these plastics are based on membrane technologies, enzymatic pre-treatment and co-fermentation with selected organisms, which will allow the expansion of their substrate base and the formation of new polyhydroxyalkanoates with a designed composition of monomeric components as well as the streamlining of the isolation process in the production of the biopolymer. The main objective of this dissertation will be to investigate the possibility of applying these techniques to the production of polyhydroxyalkanoates by Cupriavidus necator bacteria.
Topic: In vitro systems for cultivation and production of plant cell biomass, stem cells, and usable metabolites
Supervisor: prof. RNDr. Ján Kraic, Ph.D.
Workplace: Department of Biotechnology, FNS UCM in Trnava
National Agricultural and Food Center - Research Institute of Plant Production in Piešťany
Form of study: Full-time
Annotation: The in vitro plant culture systems are suitable and efficient production systems to produce cell biomass, plant stem cells and usable metabolites (primary, but mainly secondary). Depending on the plant species, the removed organ, tissue, or specialized cells, suitable culture systems are callus and cell suspension cultures. Cell suspension cultures have a more versatile use. The spectrum of their application is wider, from application in the research of physiological, biochemical, and genetic processes to practical applications of the products from in vitro cultures in industry, medicine, cosmetics, food industry. The process of establishing, maintaining, and using various in vitro cultivation systems of plants itself is more effective if it is connected with the so-called stem cells and in vitro cell lines derived from explants containing meristem cells. The aim of the dissertation will be to deal with the problems of establishing in vitro cultures from primary plant explants containing cells of meristem tissues, characterizing the parameters of such established in vitro cultures, the possibilities of their long-term in vitro cultivation, in vitro cultivation in liquid culture media, selection, establishment, and maintenance of plant lines of stem cells in vitro, production of plant stem cells and metabolites, primarily secondary metabolites. To obtain an initial information and results, plant species which has a known potential for application in the production of special cosmetics and dermatology will be used. Subsequently, it will also concern species that are not yet used for these purposes. The doctoral student's experimental activity will take place in the laboratories of the Department of Biotechnology FPV UCM in Špačince and in the laboratories of the Plant Production Research Institute in Piešťany.
Topic: Biodegradation of mycotoxins and growth inhibition of their producers using selected microorganisms and natural substances in the in vitro conditions
Supervisor: prof. Ján Kraic, Ph.D.
Workplace: Department of Biotechnology, FNS UCM in Trnava
National Agricultural and Food Center - Research Institute of Plant Production in Piešťany
Form of study: Full-time
Annotation: Contamination and spoilage of food and feed by microscopic filamentous fungi cause significant economic losses in the food industry every year. In addition, microscopic filamentous fungi in food and feed threaten food safety due to their ability to produce toxic secondary metabolites - mycotoxins, which pose a potential threat to human and animal health. Good agricultural and production practices can help control the contamination of food and feed by mycotoxins and their producers, but they are only sometimes completely effective. On the other hand, the biological degradation of mycotoxins by adsorption or detoxification using antagonistic microorganisms, such as some bacteria or yeasts, provides new possibilities and methods for the biodegradation mycotoxins or the growth inhibition of their producers. Also, natural substances of plants, such as essential oils or their components, are characterized by excellent antifungal or antitoxinogenic properties. Moreover, using plant substances or certain microorganisms (e.g., probiotic bacteria) can improve the organoleptic properties of foods or potentially provide health benefits to consumers, in addition to protecting foods. The dissertation will aim to biologically degrade, partially or eliminate mycotoxins and their producers using the potential of other selected types of microorganisms or natural substances. The degradation of mycotoxins will be monitored using the identification of degradation products, their removal by adsorption through the cell walls of selected types of microorganisms, their breakdown or binding to non-toxic form for their detoxification, as well as the growth inhibition of their producers and the production of mycotoxins itself.
Topic: Dehydrins as molecular markers of drought stress in oat (Avena sativa)
Supervisor: Assoc. prof. Ing. Jan Moravčíková, PhD.
Workplace: Department of Biotechnology, FNS UCM in Trnava
Form of study: Full-time
Annotation: Oat (Avena sativa) is an important agricultural crop that has attracted increased worldwide interest because of its high nutritional values and adaptability to different types of soil. Oats are considered a crop that is moderately salt tolerant, it can grow in moderately saline and alkaline soil; however, the main obstacle in its cultivation is its sensitivity to drought. One of the ways to try to face the environmental problems of today is to try to understand more deeply the mechanism of defense processes in plants and to use this knowledge either in classical breeding or in genetic engineering. Among the proteins that significantly accumulate during dehydration, osmotic and/or low temperature stress are dehydrins, which belong to group 2 LEA ("Late Embryogenesis Abundant") proteins. Dehydrins play a fundamental role in plant response and adaptation to abiotic stresses. They typically accumulate in ripening seeds or they are induced in vegetative tissues due to salinity, dehydration, cold or frost. Several studies point to a connection between their accumulation and tolerance to stress. The aim of this dissertation will be to investigate the possibilities of using dehydrins as molecular markers of drought stress in the selection of drought tolerant oat varieties using molecular-biochemical analyses.
