Vliv abiotického stresu na rostliny a mikrořasy a metody jeho zkoumání

Ing. Martin Füleky

Disertační práce

Effects of abiotic stress on plants and microalgae and methods for its investigation

Anotace:

UV záření a sucho patří mezi klíčové abiotické stresory, které narušují fotosyntézu, mění pigmentové složení a vodní režim a vedou k oxidačnímu stresu. UV záření zároveň představuje významnou součást komplexních stresových podmínek kosmického prostředí. V této disertační práci je hodnocen vliv UV záření na rostliny a mikrořasy a porovnáván protektivní účinek nanočástic ZnO, řasových extraktů a komplexu Zn–Cys. Ústředním analytickým pilířem jsou spektrofotometrické metody, které umožnily rychlý a robustní screening fyziologických indikátorů stresu, optimalizaci podmínek a porovnání účinnosti jednotlivých ošetření. Práce zároveň využívá hyperspektrální snímkování jako neinvazivní přístup schopný zachytit stresem podmíněné optické změny s perspektivou automatizovaného monitorování a algoritmického vyhodnocování. Samostatná část se věnuje stratosférickým balónům jako dostupné platformě blízkého vesmíru (near-space) pro multistresové experimenty a následné hodnocení přetrvávajících důsledků expozice po standardizované rekultivaci. Problematika sucha je v práci řešena prostřednictvím měření akustické emise jako perspektivní nedestruktivní metody schopné v reálném čase zachycovat fyziologické změny spojené s vodním režimem rostlin, přičemž je diskutován její potenciál pro budoucí monitorování v inteligentních sklenících po identifikaci stresově specifických odezev.

Abstract:

UV radiation and drought are among the key abiotic stressors that disrupt photosynthesis, alter pigment composition and water regime, and lead to oxidative stress. UV radiation also represents a significant component of the complex stress conditions associated with the space environment. This dissertation evaluates the impact of UV radiation on plants and microalgae and compares the protective effects of ZnO nanoparticles, algae extracts, and the Zn–Cys complex. The central analytical pillar is spectrophotometric methods, which enabled rapid and robust screening of physiological stress indicators, optimization of conditions, and comparison of the effectiveness of individual treatments. The work also uses hyperspectral imaging as a non-invasive approach capable of capturing stress-induced optical changes with the prospect of automated monitoring and algorithmic evaluation. A separate section is devoted to stratospheric balloons as an accessible near-space platform for multi-stress experiments and subsequent evaluation of the persistent effects of exposure after standardized recultivation. The issue of drought is addressed in the work through the measurement of acoustic emission as a promising non-destructive method capable of detecting physiological changes associated with the water regime of plants in real time, while its potential for future monitoring in smart greenhouses after identifying stress-specific responses is discussed.

Klíčová slova

abiotický stres, akustická emise, hyperspektrální kamery, mikrořasy, rostliny, spektrofotometrie

Keywords

acoustic emission, hyperspectral cameras, microalgae, plants, abiotic stress, spectrophotometry

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 27. 8. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Vedran Milosavljević, Ph.D.
• Oponent: Pavel Kopel, Ph.D., prof. RNDr., Marek Vaculík, externi, František Vlašic, externi

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Doktorský studijní program:
Biologická chemie