Plant Anatomy and Physiology

This doctoral study programme is organized by the Faculty of Science in English and the studies are subject to tuition. There is an alternative option for the international applicants to be accepted in the free programme administered in Czech with the possibility of receiving a scholarship. The study language of the programme is still English (Czech is the administrative language). Before officially applying, please contact us at admission@sci.muni.cz to find all the necessary information related to the scholarship and see our FAQ’s.

Submit an application

International applicants for doctoral study (Czech and Slovak Republics applicants NOT included)
Submission deadline until midnight 15 December 2024.

What will you learn?

The aim of the program is to prepare top scientists in the fields of contemporary physiology and experimental biology of plants developed within the Institute of Experimental Biology of the Faculty of Science. Graduates of this study should be prepared primarily for further scientific careers in research and academic institutions, but also for potential applications in the commercial sector with a research or application potential in the field of plant science.

“Plant physiology is everywhere around you”

The program is focused on the detailed study of plants, their structure and their functions with regard to physiological processes and their regulation. Topics within this program are focused on different levels, ranging from the internal structure and function of plant cells and their organelles, tissues and organs to individuals and their populations. In terms of functional processes, the topics focus on the transformation of external sources of matter and energy in metabolic processes (especially photosynthesis and transpiration), the intake and management of nutrients, growth and development processes, stress and ecological physiology of plants, including interactions with mycorrhizal plants and the reaction of plants to an extreme or toxic environment. The aim of the program and the topics studied is to elucidate the physiological mechanisms of plant behaviour as a whole and interdisciplinary analysis using the knowledge and procedures of related disciplines, especially biochemistry, biophysics, molecular biology and genetics and 'omics disciplines including modern biotechnologies. The research results obtained during the DSP program are mainly used for causal analysis and quantification of physiological processes occurring in both natural and man-affected systems from cell level to ecosystem.

Practical training

A compulsory part of the study program is the professional practice carried out during the course of study, at least 300 hours per year. The practice has the character of preparation and implementation of experiments focused on the topic of doctoral work and practical laboratory work carried out by the DSP student under supervisor supervision. Part of the study may also be another type of practice, namely on the practice of an external workplace in the Czech Republic or abroad. This type of practice is conditioned by an agreement between the student and his/her supervisor.

Career opportunities

Employment of a graduate is highest in the following areas: (1) The graduate can work in the fields of experimental plant biology and plant science in general, (2) the graduate can continue in specialized studies in similarly focused postdoctoral programs, also (3) work in education as a teacher or a specialist in biological and environmental fields. The graduate may also apply (4) to the state administration in relevant areas. Last but not least, she may be (5) a member of a research team in the field of experimental plant biology.

Admission requirements

Admission procedure
The admission interview is usually in an online form and consists of three parts:
1) Expert knowledge (max. 100 points) is evaluated within the scope of the university curriculum of Experimental Plant Biology (and related fields) with a focus on the supposed topic of the doctoral thesis,
2) Language competence is assessed in the form of a dialogue conducted in English on a previously unknown topic (plant biology),
3) The motivation of the applicant to study the expected topic is evaluated in the form of a professional debate.

More information about admission process for international applicants in general can be found in the section Admission Process.

Date of the entrance exam
The applicants will receive information about the entrance exam via e-mail usually at least 10 days before the exam.
Please, always check your e-mails, including spam folders.

Conditions of admission
To be admitted, a candidate must obtain a total of at least 120 points out of 200, with at least 70 points each in the expert knowledge and language sections and at least 60 points in the motivation to study section.
Successful applicants are informed of their acceptance via e-mail and subsequently receive an invitation to the enrolment.

Programme capacity
The capacity of a given programme is not fixed; students are admitted based on a decision by the Doctoral Board after assessing their aptitude for study and motivation.

Deadlines

2 Jan – 15 Dec 2024

Submit your application during this period

Submit an application

Dissertation topics

Single-subject studies

Acute and chronic exposition of the early growth phases of plants to the mixture of antiinflamatory compounds
Supervisor: doc. RNDr. Marie Kummerová, CSc.

Je známo, že vedle vodního také suchozemské prostředí a zejména zemědělské půdy jsou stále více kontaminovány léčivy a produkty jejich transformace, jejichž zdrojem jsou nedostatečně vyčištěné odpadní vody, kaly a odpady. Nemalý podíl na znečištění půd mají i léčiva používaná při profylaktické léčbě hospodářských zvířat. Účinky této kontaminace na necílové organismy včetně rostlin jako primárních producentů v potravním řetězci se zabývá řada studií. Léčiva mohou být významným akutním, a nebo chronickým environmentálním stresorem zejména v suchých oblastech, kde je zvýšené využití odpadních vod pro závlahu. Předmětem zájmu jsou nejen antibiotika a hormonální preparáty, ale také široce používané nesteroidní protizánětlivé léky (NSAID). Tato léčiva mohou potenciálně ovlivnit všechny vývojové etapy rostlin od klíčení po reprodukci. Kritickými etapami určujícími následný růst a vývoj rostlin (u kulturních plodin i výnos) jsou raná stádia ontogeneze: klíčení semen, tvorba kořenového systému a růst klíčních rostlin. Lze předpokládat, že v tomto relativně krátkém období, kdy dochází k mobilizaci zásob v semenech a transformaci z heterotrofní výživy na autotrofní, rostliny nedisponují dostatečnou detoxikační schopností nebo účinnými obrannými mechanismy.
Současné literární zdroje přináší poznatky o účinku jednotlivých léčiv ze skupiny NSAID. V přirozeném prostředí se však tyto látky vyskytují ve směsi a její toxikologický účinek nelze spolehlivě posoudit pouze na základě znalostí toxicity jednotlivých složek z důvodu jejich doposud neznámých interakcí.
Studie může přinést nové původní informace týkající se vlivu směsi léčiv ze skupiny NSAID na klíčivost semen, elongaci kořene a růst klíčních rostlin vybraných kulturních plodin.

Supervisor

doc. RNDr. Marie Kummerová, CSc.

Analysis of photosynthetic activity of selected species of bryophytes, vascular plants and woody plants using biophysical methods, especially in vivo chlorophyll fluorescence and spectral reflectance.
Supervisor: prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Téma je zaměřeno zejména na kvantifikaci vztahu mezi vybranými
parametry fluorescence chlorofylu charakterizující primární procesy
fotosyntézy a vybranými charakteristikami spektrální odrazivosti (indexy
reflektance), a to ve vztahu k fyziologickému stavu rostlinného materiálu
tří typů modelových rostlin. V případě mechů půjde zejména o analýzu výše
uvedeného vztahu v závislosti na relativním obsahu vody ve stélce, teplotě
stélky a vitalitním stupněm charakterizovaným zbarvením stélky (barevné
třídy: svěže zelená, zelená, žlutozelená, žlutá, hnědá) a PI indexem. V případě cévnatých rostlin půjde o analýzu ve vztahu k nedostatečné
zásobenosti listů vodou a vysokou teplotou. V případě semenáčků dřevin
půjde o analýzu výše uvedených charakteristik ve vztahu k fenoménu vysokou
teplotou indukované časné senescence listu a sezónní dynamice
ekofyziologických parametrů jehlic. Ve všech třech modelových skupinách
rostlin je cílem rovněž analýza aktivace ochranných mechanismů fotosyntézy
(zejména komponent nefotochemického zhášení) při působení výše uvedených
experimentálních faktorů a v souladu s dlouhodobým zaměřením pracoviště
určení vhodného parametru spektrální reflektance pro interpretaci
multispektrálních snímků vegetace pomocí přístupu remote sensing.


Engl:
The topic is mainly focused on quantifying the relationship between selected
chlorophyll fluorescence parameters characterizing primary processes
photosynthesis and selected spectral reflectance characteristics (indices
reflectance), in relation to the physiological state of plant material
of three types of model plants. In the case of mosses, this will involve in particular the analysis of the above
the above relationship as a function of the relative water content of the stem, the temperature
of the stem and the vitality level characterised by the colour of the stem (colour
classes: fresh green, green, yellow-green, yellow, brown) and the PI index. V vascular plants, the analysis will be in relation to the lack of
leaf water supply and high temperature. In the case of seedlings of woody plants
the analysis of the above characteristics in relation to the phenomenon of high
temperature-induced early leaf senescence and seasonal dynamics
ecophysiological parameters of needles. In all three model groups
plants, the aim is also to analyse the activation of protective mechanisms of photosynthesis
(in particular the components of non-photochemical quenching) under the action of the above
experimental factors and in accordance with the long-term focus of the institute
determination of a suitable spectral reflectance parameter for interpretation
multispectral images of vegetation using a remote sensing approach.

Supervisor

prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Cryoresitance of bryophytes with different acclimation potential to low temperature studied by biophysical methods
Supervisor: prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Bude doplněno později. Byude využita(1) metoda lineárního ochlazování a (2) stanovení teplotní stability za souběžného měření parametrů fluorescence chlorofylu.

Supervisor

prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Ecophysiology of photosynthesis and production in selected cryptogamic plants and tree species from Svalbard
Supervisor: prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Předmětem tématu doktorské disertační práce je sledování fotosyntetické aktivity vybraných druhů mechů, cévnatých rostlin (bylin) a dřevin pomocí biofyzikálních metod, zejména fluorescence chlorofylu in vivo a metod spektrální reflektance. Cílem doktorské disertační práce je kvantifikovat důležitost jednotlivých faktorů prostředí (chlad, mráz, nedostatek/přebytek vody, sluneční záření, teplota vzduchu, sněhová pokrývka) pro limitaci biofyzikálních a biochemických procesů fotosyntézy. V průběhu řešení bude uplatňován především přístup řízených laboratorních experimentů, součástí práce může být (v závislosti na úspěšnosti žádostí o granty) i terénní výzkum in situ.

Supervisor

prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Genotypic variability in induction and localization of protection mechanisms in plants after stimulation by environmental factors
Supervisor: doc. RNDr. Vít Gloser, Ph.D.

Během evoluce si rostliny vyvinuly několik adaptačních mechanismů, které jim zajišťují přežití a reprodukci v podmínkách stresu. Tyto mechanismy zahrnují například adaptace v růstu a morfologii orgánů a zvýšenou biosyntézu metabolitů s nízkou molekulární hmotností (převážně sekundárních metabolitů) s různými ochrannými rolemi a funkcemi, např. antioxidační, UV stínící nebo osmoprotektivní. Řada těchto mechanismů navíc působí v těsné souhře s působením rostlinných hormonů, zejména auxinů a cytokininů, které se pak podílí na jejich translokaci či na indukci fyziologické nebo morfologické odezvy. Kromě přímého působení ochranných látek v rostlině může tedy docházet k orchestraci působení těchto molekul s fytohormony (funkce růstového regulátoru) a také k modulačnímu vlivu na mikrobiom kořenů při jejich vylučování do rhizosféry. Práce se bude zabývat analýzou procesu indukce ochranných mechanismů vlivem působení významných environmentálních faktorů jako je intenzita záření, jeho spektrální složení (zejména pak vliv UV záření a modrého světla) a dostupnosti vody a živin (především dusíku).  Analýza by měla objasnit zejména význam transportu syntetizovaných nízkomolekulárních látek a jejich působení i mimo místo původní syntézy (indukce a syntéza v listech a ochranné či regulační působení v kořenech nebo dokonce v půdním prostředí přes kořenové exsudáty).
Práce se bude zabývat analýzou procesu indukce ochranných mechanismů vlivem působení významných environmentálních faktorů jako je intenzita záření, jeho spektrální složení (zejména pak vliv UV záření a modrého světla) a dostupnosti vody a živin (především dusíku).  Analýza by měla objasnit zejména význam transportu syntetizovaných nízkomolekulárních látek a jejich působení i mimo místo původní syntézy (indukce a syntéza v listech a ochranné či regulační působení v kořenech nebo dokonce v půdním prostředí přes kořenové exsudáty).
Ke splnění výše uvedených cílů bude v experimentech v řízených podmínkách v hydroponickém a aeroponickém systému sledována reakce nejprve několika vybraných hospodářsky využívaných rostlinných druhů z různých funkčních skupin (C3 rostliny – ječmen, řepka, hrách, slunečnice) i některé C4 druhy (např. kukuřice, čirok).  V další fázi bude pak zkoumána odezva několika funkčně odlišných odrůd stejného druhu.
Reakce rostlin budou hodnoceny metodami růstové analýzy, sledováním funkcí rostlin na celostní úrovni (výměna plynů, fluorescence chlorofylu a hyperspektrální zobrazování). Dále budou využity metabolomické metody pro identifikaci změn ve složení a množství hlavních ochranných látek v rostlině i látek vylučovaných kořeny a také hodnocení změn poměru C:N v biomase. Budou také sledovány změny základních fytohormonů v průběhu stresové reakce. V neposlední řadě bude ke kvantifikaci toků látek v rostlině i do rhizosféry využito značení stabilními izotopy. 
Předpokládanými praktickými výstupy práce budou zjištění: (i) jak změna podmínek prostředí v souvislosti se změnou klimatu ovlivní indukci ochranných mechanismů (ii) a jestli moderní dlouhodobě šlechtěné odrůdy mohou být více negativně ovlivněné, (iii) zda a jakým způsobem mohou indukované ochranné mechanismy v rostlině vést k modulaci interakcím rostlin s půdními mikroorganismy nebo s abiotickými faktory půdního prostředím.

Supervisor

doc. RNDr. Vít Gloser, Ph.D.

The effect of the mixture of selected anfiinflamatory compounds on plants
Supervisor: doc. RNDr. Marie Kummerová, CSc.

Stále rostoucí lidská populace, industrializace a konzumní způsob života je příčinou neustálého vstupu různých organických polutantů, včetně léčiv, do životního prostředí. Léčiva a produkty jejich transformace vstupují do prostředí různými cestami, například z komunálních a průmyslových odpadů, nebo z odpadních vod ze zdravotních zařízení. Důvodem kontaminace jsou často zastaralé nebo neúčinné technologie čištění odpadních vod. Využívání zejména volně dostupných léčiv je v současnosti stále nedostatečně regulováno, a jejich osud v prostředí a potenciální dopad na necílové organismy, jako jsou rostliny, není dosud dostatečně prozkoumán.
Léčiva jsou vytvářena s cílem zajistit jejich vysokou účinnost již při velmi nízkých koncentracích, proto mohou být pro řadu organismů toxická již jejich rezidua v prostředí. Léčiva se navíc vyskytují ve směsích s možnými synergickými, aditivními nebo antagonistickými účinky, které mohou být toxičtější než jednotlivé složky. Jejich neustálý vstup vytváří podmínky chronické expozice, která může být rizikovější než akutní vliv.
Předmětem této studie bude posouzení chronického vlivu směsi léčiv ze skupiny nesteroidních protizánětlivých léčiv (NSAID) na růst vybraných kulturních plodin. K hodnocení růstu budou využity biochemické a fyziologické stresové markery, zejména s důrazem na významný anabolický proces, fotosyntézu.

Supervisor

doc. RNDr. Marie Kummerová, CSc.

Study information

Provided by Faculty of Science
Type of studies Doctoral
Mode full-time Yes
combined Yes
distance No
Study options single-subject studies Yes
single-subject studies with specialization No
major/minor studies No
Standard length of studies 4 years
Language of instruction English
Doctoral board and doctoral committees
Tuition fees
The studies are subject to tuition, fees are paid per academic year
€3,000
Find out more

Do you have any questions?
Send us an e-mail to

You are running an old browser version. We recommend updating your browser to its latest version.

More info