Mastergrad ved Institutt for biologi ved NTNU

Transkript

1 Mastergrad ved Institutt for biologi ved NTNU Oversikt over tilbud av masteroppgaver HØSTEN 2013 Svalbardrype (Lagopus muta hyperborea) Foto: Per Harald Olsen/NTNU 1

2 Du som leser dette heftet går antakelig og vurderer om du skal skrive en masteroppgave ved Institutt for biologi. Du klarer kanskje ikke å bestemme deg for hvilket forskningsfelt du skal velge? Mulighetene er mange, og du er sikkert opptatt av å gjøre de riktige valgene. Vi har laget denne oversikten slik at du lettere skal kunne finne fram i det mangfold av forskningsfelt som finnes innen biologi ved NTNU. Du blir kanskje overveldet av mulighetene? La ikke det stoppe deg fra å studere biologi! Du tenker vel på framtidige jobbmuligheter når du skal velge studieretning? Eller, skal du heller velge ut fra egeninteresse? Det er ikke lett å gi gode råd i en slik sak, selv for veiledere som har hatt titalls av masterstudenter. I en periode er det lett å få jobb innen et fagområde, noen år seinere har dette endret seg. Hva som vil skje de neste årene er vanskelig å spå om, og kanskje vet dere det like godt som oss veiledere. Forskningsdelen av en master er krevende, og du skal fordype deg i ett ganske snevert forskningsfelt i flere semestre. Det er derfor ikke tvil om at du vil få best utbytte av en oppgave, og antakelig vil gjøre den beste innsatsen dersom du arbeider med en problemstilling som virkelig opptar deg. Våre råd er derfor at du primært velger en oppgave der du kan arbeide med et område du er interessert i. Mye av arbeidet vil da gå mye lettere! Det blir morsomt, inspirerende og gøy, og ingenting er mer attraktivt i arbeidslivet enn personer som trives og har det morsomt med sitt eget fag. Bruk derfor litt tid på å finne oppgaven din og snakk gjerne med flere veiledere. Oppsøk oss på kontorene, gjerne flere ganger. Har du egne ønsker og ideer, så er det et flott utgangspunkt, og vær ikke redd for å diskutere disse med potensielle veiledere. Studiet er en forberedelse til arbeidslivet, og det vi tror er det viktigste i dette studiet, er at du gjennom å fordype deg i en oppgave, lærer deg forskningsmetoder, kritisk tenking, besluttsomhet og ikke minst kreativitet i forhold til hvordan du skal arbeide praktisk og hvordan du skal uttrykke deg. En ferdig masteroppgave er som et stykke unikt kunstverk: formet og omstrukturert utallige ganger gjennom hardt arbeid og selvkritisk vurdering over lang tid. Alle veilederne som presenterer oppgaver her, vil gjøre sitt beste for at du skal lære mest mulig av faget biologi. Det er derfor vi er her! Lykke til med studiet! Bjørn Munro Jenssen Professor, leder for Institutt for biologi 2

3 Hvert forslag på oppgave kan i mange tilfeller tas under flere masterprogram/studieretninger INNHOLD Funksjonell organisering av sensoriske projeksjoner i sentralnervesystemet hos insekter.. 8 Temperatur og fuktighetsans hos insekter: Elektrofysiologisk karakterisering av reseptornevroner på insektantenna Insektenes smakssans: Elektrofysiologiske studier Elektrofysiologisk undersøkelse av sanseorganer på antenna hos øyenstikkere Kan torsk føle smerte? Ultrastruktur undersøkelse av sanseorganer på antenna hos øyenstikkere Effekt av oppvekstvillkår på fysiologisk funksjon hos sebrafink Hvordan reagerer sjøfugl på forandringer i miljøet? Fysiologiske effekter Ecophysiology of dormancy and frost tolerance in boreal and temperate zone conifers Frost tolerance and dehydrins in temperate and boreal fir (edelgran) species Development and implementation of enzyme and lipososme assays for cryoprotective properties of metabolites and proteins Freezing, light stress, and winter chlorosis in conifer needles ProVekst Prosesskontroll i Veksthusproduskjon Human termofysiologi i varme og kulde omgivelser effekt på yteevne, helse og sikkerhet Effekt av ytre eksponering (kulde og/eller varme) på menneskets yteevne, helse og sikkerhet Personlig bekledning og verneutstyr Helseeffekter av arbeid i kaldt/varmt klima Hypespektral avbilding av røde kalkalger fra Svalbard Elementsammensetning hos røde kalkalger fra Svalbard Fotosyntese hos røde kalkalger fra Svalbard Exposure and effects of pollution on white tailed eagle nestlings Climate change, emerging pollutants and reproduction dysfunction in fish: Linking quantifiable measures of climate change with pollution and biological consequences Molekylære mekanismer for Kosthold og revmatisk sykdom Transcription co factor database

4 Using text mining tools to extract specific knowledge from PubMed Modelling stress response pathways in Arabidopsis Modelling the links between carbohydrate diet and inflammatory response in humans DNA based Computing Using the green test tube Arabidopsis thaliana to facilitate bioenergy production Understanding the function of turgor pressure in cell cycle regulation Imaging plant stress signaling molecules using a combination of genetic reporters and in vivo dyes Kartlegging av gener som påvirker fitness Evolusjon av fuglenes genom Demografiske og genetiske effekter av spredning Effekter av "extra pair copulations" (EPC) på ungers genetiske variasjon og fitness Det genetiske grunnlaget for fenotypisk variasjon mellom bestander Genetisk identifikasjon av immigranter Hvordan påvirker populasjonsstørrelse mikroevolusjonær hastighet? Individuell variasjon i utforskende adferd konsekvenser for fitness? Betydningen av metabolsk rate for etableringssuksess. Et Common Garden eksperiment Effekten av ekto og endoparasitter på fitness hos gråspurv Arvelighet av eggfarge og eggmønster samt betydningen av dette for fitness hos Gråspurv Eksperimentell manipulering av effektiv populasjonsstørrelse Aldringsprosesser hos Gråspurv. Varierer de i tid og rom? Livshistorie trade offs : hvordan påvirkes overlevelses raten hos adulte gråspurv som velger å reprodusere versus å ikke reprodusere Klimaendringer effekt på lokal reproduksjonssuksess Kvaliteten på reirplasseringen hva betyr det for fitness? Betydningen av eggvolum for individuell fitness Adferdsmessige endringer på grunn av båttrafikk hos mytende ærfugl Hekkebiologi hos sjøfugl En risikovurdering av offentlige veger i Norge med hensyn til hjortevilt trafikkulykker When do moose road crossings lead to traffic accidents? Evaluering av presisjon for aldersbestemmelse av hjortevilt

5 Ecology of lynx and roe deer associated with Scandlynx, flere oppgaver Community and ecosystem consequences of shrub encroachment in alpine Norway Lichens effect on seed germination and seedling emergence in alpine areas Oppgaver i Naturressursforvaltning, Atferd, Evolusjonsbiologi i Afrika, Asia og Europa Siksild og bunnsik i Isteren og Vurrusjøen: økologiske og morfologiske forskjeller Morfologi og livshistorie hos to lagesildbestander (Coregonus albula) som ble atskilt for 120 år siden Understanding responses to climate change: effects of environmental temperature on Daphnia ecology and evolution (2 3 master projects) Understanding evolution through quantitative genetics: correlations among growth rates, carrying capacities and phenotypic traits across clones of Dapnia Evolution of multimodal sexual signaling and animal mating systems in pipefishes Influence of environmental change on matingsystems Environmental influence off offshore windpower Personality and innovation in guppies: do sex differences in life history select for individual differences in cognitive ability? Personality and innovation in house sparrows: evolutionary and demographic consequences of individual phenotypic differences Evaluering av presisjon for aldersbestemmelse av hjortevilt Genetisk diversitet hos nærstående fjærmyggarter Evjestarr, ny starr for Norge eller verden? To arter eller underarter av kastanjesiv i Europa? Fylogenetisk plassering av en kalkborende fjærmygg, Lithotanytarsus emarginatus Phylogeography of Sphagnum fuscum Land use as a predictor of the distribution of rare plants in Norway Ecosystem services under sheep grazing in an alpine ecosystem Effects of red deer browsing on plant diversity and community structure in forests Effects of moose browsing on plant diversity and community structure in boreal forests. 78 Interspecific pollen transfer and reinforcement mechanisms between two cryptic species of Dalechampia scandens (Euphorbiaceae) Marine flerbørstemark artsavgrensning på taksonomisk utfordrende arter og grupper, og slektskapsforhold Reproductive strategies in Sphaerodoridae, Annelida

6 Revision of the genus Bispira and assessment of relationships with other sabellids, Annelida Nakensnegler i Norge viser skjult biologisk mangfold, vi har flere arter enn vi trodde Marin vandringsatferd, habitatbruk, migrasjonsstrategi og næringsøkologi hos Sjøørret vandringsstudier ved bruk av telemetri Ecological interactions between jellyfish, zooplankton and fish stocks in the Trondheimsfjord. Project I. Periphylla diet Ecological interactions between jellyfish, zooplankton and fish stocks in the Trondheimsfjord. Project II. Periphylla depth preference/distribution Lobster Domestication Project Oppdrett av berggylt flere masteroppgaver innen egg og yngelproduksjon Ongrowing of Ballan wrasse juveniles Functional early development of European eel, especially related to the digestive system and effects of varying feeding regimes Kronisk stress i laks Stressrespons og læringsevne i lakse parr og smolt Energybar: A dynamic energy budget approach to understand and predict ptential longterm effects of produced water on copepods in the Barents Sea Effects of ocean acidification on marine life in the Trondheim fjord? Effekter av havforsurnings senarioer og kombinert stress på Raudåte (Calanus finmarchicus) Waste emission of farmed salmon with a main focus on faeces and urine composition and their fate in the ecosystem Environmental impacts of salmon aquaculture in pelagic ecosystems Nutrition of natural zooplankton communities Lipid metabolism in rotifers, Artemia and cod larvae Macroalgae as feed ingredient for fish Growth and biochemical composition of key species Produksjonspotensial og lipidsammensetning av naturlige mikroalger fra Norskekysten 100 Intensive produksjonssystemer av naturlige copepoder for marin fiskeyngel Vekst og kjemisk sammensetning av mikroalgen Rhodomonas baltica dyrket ved ulik lysregime og høsterime i fotobioreaktor Effekt av lysmiljø på produktivitet av flerumettede fettsyrer i mikroalger dyrket i fotobioreaktor

7 7 Optimalisering av lysregime for vekst og fertilitet av gametofyttkultur av Sukkertare

8 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) Tor Jørgen Almaas Funksjonell organisering av sensoriske projeksjoner i sentralnervesystemet hos insekter. Reseptornevroner for ulike sansemodaliteter projiserer til ulike deler i sentralnervesystemet. Ved merking av utvalgte reseptornevroner kan deres projeksjoner i sentralnervesystemet visualiseres og beskrives. Slik kunnskap om den funksjonelle organiseringen av feks insekthjernen er nødvendig for å kunne tolke projeksjonsmønster hos internevroner av høyere orden. Metoden omfatter bruk av konfokalt laserscanningmikroskop. I denne type oppgave ville det være gunstig med to studenter som kunne jobbe sammen. Dette fordi vi ønsker å studere sensoriske projeksjoner fra flere sansemodaliteter. Samarbeid vil kunne redusere arbeidsbyrden og erfaringsutveksling ville gi gjensidig utbytte og økt kvalitet på resultatet. Det eksperimentelle arbeidet vil bli delt opp i bolker med mellomliggende økter på konfokalt laserscaningmikroskop. En av teknikkene som planlegges benyttet tar utgangspunkt i at man klipper av en del av et enkelt sansehår og derved kutter dendrittene som sitter inne i håret. Deretter føres en glasskapillær med fargestoff (fluorescens) over sensillen og gjør det mulig for fargestoffet å diffundere inn i den nå åpne reseptorcellen. Det levende dyret blir satt bort i flere dager slik at fargestoffet kan diffundere inn til sentralnervesystemet. Etter at for eksempel hjernen er dissekert ut følger en prosess som klargjør vevet for mikroskopiering. Mikroskopet foretar en optisk snitting av materialet og i analyseringen kan vi gjengi vevet og se eventuelle projeksjoner i 3D. Vi ønsker å studere projeksjonsmønsteret både fraeseptornevroner for lukt, temperatur, fuktighet (antenna) og smak (antenna, føtter, munndeler). Fysiologi 8

9 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) Tor Jørgen Almaas Temperatur og fuktighetsans hos insekter: Elektrofysiologisk karakterisering av reseptornevroner på insektantenna. Ved elektrofysiologisk metode for avledning av nervesignaler fra enkelte reseptornevroner vil vi kartlegge deres fysiolgiske egenskaper. I sensiller på insektantenna sitter en gruppe reseptornevroner som responderer på stimulering av temperatur og fuktighet. Hensikten er å beskrive disse reseptorcellenes fysiologiske egenskaper mht spesifitet, sensitivitet og temporale svarmønster Informasjon om miljøparametrene temperatur og relativ luftfuktighet er viktig informasjon for insekter. De har derfor dedikerte sanseorganer og sensoriske områder i sentralnervesystemet som organiserer dette. Denne typen sanseorganer er lite undersøkt hos innsekter, spesielt hos sommerfugler. Det er derfor mange gode grunner til å vite mer om deres fysiologiske egenskaper. Elketrokjemisk spissede wolframelektroder plasseres ved hjelp av mikromanipulatorer og sterke steroluper slik at spissen av elektroden kommer i nær kontakt med utsida av reseptorcellene. Slike ekstracellulære kontakter er velegnet til å registrere elektrisk aktivitet (aksjonspotensialer).spesialbygget stimuleringsutstyr med regulerbar luftstrøm kan levere luftstrøm med regulerbar temperaturer. I analyseringen av de elektrofysiologiske data vil man beskrive reseptornevronenes spesifitet, sensitivitet og temporale svarmønster. Lenke 1 Lenke 2 Fysiologi 9

10 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) Tor Jørgen Almaas Insektenes smakssans: Elektrofysiologiske studier Eksperimentene omfatter stimulering og registrering av smaksreseptorer i enkelte smakssensiller (sensilla chaetica). Stimuli vil være relevante substanser av betydning for insektenes valg av vertsplante eller næringsvalg. Eksperimentene omfatter stimulering og registrering av smaksreseptorer i enkelte smakssensiller (sensilla chaetica). Stimuli vil være relevante substanser av betydning for insektenes valg av vertsplante eller næringsvalg. Smakssensillene kan være relativt lange og stive hår (s.chaetica) eller kort og tykkere (sensilla stylochonica). Felles for alle kontaktkjemosensoriske organer er imidlertid at de har en pore i tuppen av sensilla. Ved at sensille tuppen kommer i kontakt med væske diffunderer smaksstoffene inn i sensillelumen og kommer i kontakt med dendrittene som strekker seg utover mot poreåpningen. Stimulering og registrering gjøres samtidig ved å føre en glasskapillær (som inneholder en svak saltløsning samt smakstoffer) over tuppen av sensilla. En annen elektrode et annet sted i insektkroppen gjør at vi kan det slutte en krets hvor vi kan avlese ekstracellulært målte aksjonspotensialer. Smakssensiller inneholder også alltid en mekanoreseptor ved basis. For å kontrollere denne er det nødvendig også å gjøre samtidige registreringer med wolfram elektroder. Lenke 1 Lenke 2 Fysiologi 10

11 Tor Jørgen Almaas Elektrofysiologisk undersøkelse av sanseorganer på antenna hos øyenstikkere. Oppgaven skal ved elektrofysiologiske metoder kartlegge og karakterisere fysiologiske egenskaper hos sanseceller i avgrensete sanseorganer på antenna hos øyenstikkere. Det eksperimentelle arbeidet inklusive oppstalling av dyr vil foregå på realfagsbygget mens feltarbeid knyttet til innsamling av dyr foregår i Trondheim og omegn. Feltarbeid/lab starter i mai og det elektrofysiologiske arbiedet utføres frem til det ikke lenger er tilgjengelige dyr dvs en gang i juli. Oppgaven er en videreføring av lignende studier hvor det er etablert kunnskap om enkelte sansemodaliteter (lukt,fuktighet, temperatur) men hvor det er ønskelig med videre arbeid. Fysiologi 11

12 Tor Jørgen Almaas Avklares seinere Kan torsk føle smerte? Denne oppgaven er avhengig av en del formaliteter og praktiske detaljer i forbindelse med organisering og gjennomføring. Dette vil det bli gjort nærmere rede for i forbindelse med at interesserte studenter kontakter veileder. Om oppgaven: Fra pattedyr er det kjent at mekanosensorisk informasjon som hjernen tolker (persepsjon) som smerte, formidles via nerveceller av typen C-fiber. Hos torsk er denne fibertypen påvist morfologisk i 5 hjernenerve (trigeminus nerven) som bla a mottar mekanosensorisk informasjon fra snutepartiet. I denne oppgaven vil vi benytte elektrofysiologiske metoder for å oppnå kontakt med denne fibertypen samtidig som vi stimulerer områder av huden i snutepartiet. Ved å utløse aktivitet i nevronet vi registrerer fra kan vi avlese nevronets fysiologiske egenskaper; så som temporalt svarmønster og sensitivitet. Dette er egenskaper som er karakteristiske for C- fibrene dvs at om analyseringen av dataene viser disse karaktertrekkene antyder dette at registreringene var fra c-fibre. Dermed er det etablert en mulighet for at det også hos torsk kan være en sammenheng mellom stimuli og smerte. Oppgaven kan også suppleres med/erstattes med metoder for anatomiske (findisseksjon og rekonstruering), histologiske (lysmikroskopi og generelle histologiske teknikker) og ultrastrukturelle (transmisjonelektronmikroskopi) data om disse nervebanene. Fysiologi 12

13 Tor Jørgen Almaas Ultrastruktur undersøkelse av sanseorganer på antenna hos øyenstikkere Har øyenstikkere luktesans? Dette spørsmålet har lenge vært debattert i lys av at øyenstikkere mangler hjernestrukturer som hos andre insektgrupper er funnet å være av betydning for luktesansens. Samtidig har man observert det som muligens kan være lukteorganer på antenna. Arbeidet med å undersøke disse organene er så vidt begynt i noen laboratorier og eksperimenter tyder på at de inneholder reseptorceller som formidler informasjon om lukt. Noe ultrastruktur studier er også utført på disse organene. Det gjenstår imidlertid både elektrofysiologiske og ultrastrukturelle undersøkelser før alle spørsmål er avklart i denne saken. For å bidra til dette ønsker vi å benytte transmisjons-elektronmikroskopi til å beskrive ultrastruktur i kutikkula og reseptornevroner i antatte luktesensiller på antenna hos øyenstikkere. Det vil bli gitt opplæring i alle relevante metoder. Fysiologi 13

14 Professor Claus Bech Stipendiat Henrik H. Berntsen Effekt av oppvekstvillkår på fysiologisk funksjon hos sebrafink Med en bestemt mengde energi kan ikke alle fysiologiske trekk prioriteres. I perioder med begrenset tilgang på ressurser vil det derfor forekomme en energetisk trade-off mellom investeringen i ulike fysiologiske trekk. Hvilke trekk som prioriteres framfor andre eller størrelsesordenen på denne trade-off påvirkes blant annet av individets kondisjon, være seg næringsmessig eller hormonelt, ofte i en kombinasjon med det ytre miljøet. En spesielt sensitiv periode for et individ er under dets utvikling. Trade-offs i dette livsstadiet kan derfor ha en stor effekt på mange fysiologiske trekk og være med på å forme den adulte fenotypen. Med sebrafink (Taeniopygia guttata) som modell undersøker vi hvordan endringer i det ytre miljøet fortilgang og/eller temperatur også kalt maternale effekter, kan påvrike utviklingen til ett individ. Og som nevt over, hvorvidt dette kan påvirke den fysiologiske prestasjonen (og dermed fitness) i voksen alder. Vi fokuserer spesielt på tre fysiologiske trekk eller systemer, som sees på som viktige mht langtidsoverlevelse og prestasjon; energiomsettning - basalmetabolsk rate (BMR), immunforsvar og beskyttelse mot oksidativt stress. Stikkord: Life-history theory, utviklingsfysiologi, fysiologiske tradeoffs, metabolisme, metabolsk programmering, immunforsvar, oksidativt stress. Flere studenter vil kunne få oppgave på dette prosjektet. For nærmere informasjon kontakt Claus Bech (kontor: EU2-175; claus.bech@ntnu.no) eller Henrik H. Berntsen (kontor: EU2-157; henrik.berntsen@ntnu.no). Fysiologi 14

15 Arbeidstittel på oppgaven Prof. Claus Bech Hvordan reagerer sjøfugl på forandringer i miljøet? Fysiologiske effekter. Dyr tilpasser seg variasjoner i miljøet gjennom forandring av adferd, mens noen fysiologiske mekanismer også reagerer direkte på variasjoner i miljøet (f.eks. hormoner). Disse forandringer i adferd og fysiologi kan ha forskjellige andre fysiologiske effekter, både positive og noen negative. Ultimativt må dyr finne en balanse mellom effektene slik at de kan reprodusere og overleve. Vi studerer mekanismer som er involvert i hvordan en arktisk sjøfugl (krykkje, Rissa tridactyla) reagerer på variasjon i mattilgang. Under begrenset mattilgang blir disse fuglene mer stressede og bruker mer energi for å finne mat. Teoretisk påvirker dette dyrene s metabolismen og øker samtidig den fysiologiske belastningen som dyrene er utsatt for (f.eks. oksidativ stress gjennom frie radikaler og negative effekter av høye konsentrasjoner av stresshormoner). En balanse som hekkende sjøfugl må finne i denne sammenhengen er hvor mye belastning de utsettes for før de reduserer investeringen i reproduksjon (dvs. gir opp hekkingen). Vi studerer den røde tråden som knytter miljøet til beslutningene som fuglene må ta for å sikre både reproduksjon og overlevelse. Én spennende idé i denne sammenhengen er at forskjellige individuer, og individuer fra forskjellige subpopulasjoner, kan reagerer på forskjellige måter på samme forandringer i miljøet. Et spørsmål er hvor utbredt dette fenomenet er og hvorfor det finnes en slik variasjon. Skulle vi finne et svar på dette spørsmålet, kan det hjelpe oss med å forutsi hvordan både nåtidens og framtidens miljøforandringer påvirker sjøfuglpopulasjoner. For å få svar på disse spennende problemene studerer vi krykkjer under hekkeperioden i kolonier på Svalbard. Flere studenter vil kunne få oppgave innen rammen av dette prosjektet. Web: Skulle du finne dette interessant og utfordrende kan du gjerne ta kontakt med Claus Bech (kontor: EU2-175; claus.bech@ntnu.no). Oppgaven passer for (angi Fysiologi 15

16 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) Førsteamanuensis Richard Strimbeck Ecophysiology of dormancy and frost tolerance in boreal and temperate zone conifers Over the course of a winter, monitor frost tolerance and determine chilling requirements and temperature sums for dehardening and bud break in Norway spruce, Scots pine, or other conifer species. As part of our ongoing research on the winter ecophsyiology of conifers, we need baseline data on seasonal changes in frost tolerance and dormancy in several pine, spruce, and fir species. The development of dormancy and frost tolerance in needles of conifers from temperate and boreal regions is fine-tuned to local light and temperature environments to ensure that they can survive light and low-temperature stress and minimize respiratory losses during the dormant season. Dormancy and frost acclimation is triggered by short days and reinforced by low temperature. Trees and shrubs generally have chilling and temperature sum requirements for loss of dormancy, but these are not known for many species. Bud forcing and deacclimation experiments can provide important information about these responses. The results are relevant to understanding and predicting the effects of climate change on the phenology of dormancy and growth. Lenke 1 Lenke 2 16

17 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Førsteamanuensis Richard Strimbeck Frost tolerance and dehydrins in temperate and boreal fir (edelgran) species Monitor frost tolerance and relative dehydrin levels in several fir species Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) Lenke 1 The arboretum at the Ringve Botanical Garden includes thirteen species of fir (Abies spp.) from around the northern hemisphere, with seven of the same and two more species available for study in the Lippes arboretum in Bymarka. These collections offer an opportunity for comparative study of frost tolerance in a broad range of temperate and boreal species within the genus. We have already been successful in using this approach to characterize differences in frost tolerance and acclimation patterns in several conifer species. The project will involve seasonal monitoring of frost tolerance by controlled freezing and electrolyte leakage, and extraction and detection of dehydrins, key proteins involved in stress tolerance, via Western blotting. There is also the possibility of doing some 2D gel electrophoresis to identify other proteins involved in frost tolerance or RT-PCR to isolate dehydrin genes. Data analysis involves advanced non-linear curve fitting using statistical software. The results should contribute toward an understanding of the biochemistry and biophysical mechanisms of extreme frost tolerance, and will complement the results of a master s project on spruce (Picea spp.) that is currently underway. Lenke 2 17

18 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) Førsteamanuensis Richard Strimbeck Development and implementation of enzyme and lipososme assays for cryoprotective properties of metabolites and proteins 1. Measure enzyme activity after freezing 2. Measure leakage from fluorescein dye filled liposomes after freezing; over a range of temperatures to develop freezing response curves, with and without cryoprotective substances. Numerous substances, including sucrose and other sugars, some specialized proteins, and some low molecular weight metabolites, are known or purported to protect proteins, cells, or tissues from the destructive effects of freezing. While there are some existing assays for these effects, they are problematic because they involve enzymes that are not notably freeze-labile and have not to date been applied across a full range of freezing treatments to full characterize they nature of the response. I need to find one or more enzymes that respond to freezing and improve on an existing liposome assay so that I can use these assays to characterize the cryoprotective properties of proteins extracted from super frost tolerant Siberian spruce and other species. The student will also gain experience in data analysis using non-linear curve fitting. The work might also extend to using Modulated differential scanning calorimetry (MDSC) to quantify glass transitions in sugar-protein mixtures. The results of this work may ultimately lead to improvements in techniques for frozen and dried preservation of biological materials. Lenke 1 Lenke 2 18

19 Navn på hovedveileder: Navn på biveiledere etc. Kort arbeidstittel på oppgaven (Opptil 20 ord) oppgaven (opptil 60 ord) Førsteamanuensis Richard Strimbeck Freezing, light stress, and winter chlorosis in conifer needles Conduct experiments on the effects of freezing followed by light stress on the development of chlorosis in conifer needles Grundig beskrivelse (opptil 300 ord) We have preliminary data showing the freezing stress followed by exposure to light can result in chlorosis (yellowing) of conifer needles even in super frost tolerant species such as Siberian spruce and balsam fir. Further experiments will help confirm this phenomenon and identify the underlying processes. The student will gain experience in running computer controlled freezing and growth chamber systems to accomplish the experimental treatments. Analytical methods will include quantification of chlorosis via image analysis, quantification of photosynthetic pigments via HPLC, and detection of key photosynthetic proteins by Western blotting. The work may ultimately lead to a better understanding of how winter stresses affect conifer growth and survival. Lenke 1 Lenke 2 19

20 Richard Strimbeck Silje Wolff ProVekst Prosesskontroll i Veksthusproduskjon Utviklingen innen veksthusproduksjon har naturlig gått mot mer kontrollerte og lukkede system, med bruk av mindre jord og torv i systemene. Det er vanlig med delvis gjenbruk av vann og næring i flere kulturer, men utfordringer som mangel på gode verktøy for å regulere næringsløsningens sammensetning, samt frykten for spredning av sykdom hemmer innføringen av resirkulasjonsanlegg. Veksthusnæringen vil på sikt trolig bli stilt ovenfor krav om resirkulering av næringsstoffer, noe som alt er på vei inn i andre nordiske land og i Europa. ProVekst prosjektets hovedmål er å gi ny kunnskap og økt prosesskontroll ved matproduksjon i vann kultur. Planteproduksjon i vann kultur, også kalt hydroponikksystemer, er en dyrkningsmetode som alt benyttes i norske veksthus, og som har stort potensial for en forbedret prosesskontroll. En bedre prosesskontroll, i form av forbedret kontroll over næringsløsningens sammensetning og mikroflora, kan gi økt produksjon per arealenhet, muligheten for å resirkulere plantenæring, og en bedre forutsigbarhet i produksjonen. Gjennom å utføre forsøk og studere dynamikken mellom næringsstoffer, mikroflora og plantevekst, tas det sikte på å frembringe ny kunnskap som bidrar til økt matproduksjon og en mer miljøvennlig produksjonsmetode. Teknologi fra akvakultur og analytisk kjemi vil bli vurdert med fokus på overføringspotensial til matproduksjon. Masterstudenter vil være med på klargjøring og bygging av vekst systemet, den praktiske gjennomføringen av veksthusforsøk, og biokjemiske analyser av vann og plantemateriale; inkludert metoder som ICP-MS, PCR- DGGE analyser, pythium påvisning ved qrt-pcr, kimtallstellinger og flow cytometri (Partikkelstørrelse og -fordeling). Studentene vil være tilknyttet det vitenskapelige miljøet ved CIRiS senter for tverrfaglig forskning i rommet. Se for mer informasjon. Biologi, Plantefysiologi, Naturressursforvaltning. 20

21 Randi E Reinertsen, Dr.philos, Professor Hilde Færevik, PhD, Øystein Wiggen, PhD, Mariann Sandsund, Dr.scient. SINTEF Teknologi og samfunn, avd. Helse Human termofysiologi i varme og kulde omgivelser effekt på yteevne, helse og sikkerhet. Oppgaven vil bli definert i samarbeid med studenten. Effekt av ytre eksponering (kulde og/eller varme) på menneskets yteevne, helse og sikkerhet: Utvikling av testprotokoller, intervju og analyser på arbeidsplassen, måling av fysiologiske parametere i felt og laboratorium. Personlig bekledning og verneutstyr: Utvikling av smart bekledning og livreddende utstyr for arbeid i kulde og varme. Helseeffekter av arbeid i kaldt/varmt klima: Medisinsk/fysiologisk vurdering, kulde eller varmerelaterte sykdommer (respiratoriske, hud, kardiovaskulære, muskulære mm). Fysiologiske tester vil bli gjennomført i Arbeidsfysiologisk laboratorium: Kan simulere ekstreme klimaforhold. Laboratoriet inkluderer to klimakammer (-30 C til +40 C, vind) og basseng (vanntemperatur 0-20 C). Laboratoriet er fullt utstyrt for å kunne evaluere fysiologiske parametere og personlig verneutstyr under ekstreme klimaforhold. Humanfysiologi 21

22 Geir Johnsen Torkild Bakken Hypespektral avbilding av røde kalkalger fra Svalbard I følge verneplan for Svalbard viser det seg at det er total mangel på data om utbredelse og artsdistribuering av rød kalkalger (Rhodophyta). Hovedokus på oppgave blir å lage Undervanns hyperspektrale bilder(uhi) av røde fotosyntetiserende kalkalger (Mearl) for bio-optisk taksonomi og gjøre dette i sammenheng med artenes øko-fysiologi. Økologi/fysiologi/systematikk 22

23 Geir Johnsen Murat Van Ardelan Elementsammensetning hos røde kalkalger fra Svalbard I følge verneplan for Svalbard viser det seg at det er total mangel på data om utbredelse, artsdistribuering, økologi og fysiologiske karakteristikker hos gruppen rød kalkalger (Rhodophyta). Hovedokus på oppgave blir å lage Elementkart (hele den periodeiske tabell) fra røde fotosyntetiserende kalkalger (Mearl) for fokus på artenes økofysiologi. Økologi/fysiologi/systematikk 23

24 Geir Johnsen Inga Aamot Fotosyntese hos røde kalkalger fra Svalbard I følge verneplan for Svalbard viser det seg at det er total mangel på data om utbredelse, artsdistribuering, økologi og fysiologiske karakteristikker hos gruppen rød kalkalger (Rhodophyta). Hovedokus på oppgave blir måle fotosyntetiske parametre ved hjelp av Puls Modulert Fluorometri hos røde fotosyntetiserende kalkalger (Mearl) for fokus på artenes økofysiologi. Økologi/fysiologi/systematikk 24

25 Veerle Jaspers Exposure and effects of pollution on white tailed eagle nestlings As a top predatory bird, the white-tailed eagle (Haliaeetus albicilla) is subject to high contamination with persistent organic pollutants (POPs). Previous studies have also indicated that this species accumulates measurable amounts of POPs in its feathers and that feathers are a very useful tool for nondestructive biomonitoring of the internal contamination. Furthermore, concentrations of POPs have been related to effects on blood clinical chemical parameters (BCCPs) in raptors. BCCPs reflect for example health and liver homeostasis, kidney function, bone metabolism, energy metabolism and electrolytic homeostasis and hydrate,on. Not only effects on BCCPs can be expected, but POPs may also induce effects on stress hormones (alone or in interaction with natural stress). Recent studies have indicated the possibility of measuring these stress hormones in feathers, but this has not been investigated in relation to POPs or other pollutants in feathers. Furthermore, stable isotope analysis In feathers provides background information on the specific diet and foraging habitat of the birds (its feeding ecology), which may also influence the exposure to pollutants. In this research project, both the exposure to pollutants and the potential effect on BCCPs, stress hormones and the influence of feeding ecology in raptor nestlings will be investigated. The simultaneous measurement of POPs, stable isotopes and stress hormones in the same nestling feathers is a novel approach, which will allow addressing important and emerging knowledge gaps in stress ecology, ecotoxicology and global change biology. For this project, a collaboration will be set up with the Norwegian Institute for Nature Research (NINA) in Trondheim to sample feathers and blood from nestling white tailed eagles during the breeding season at the nests. To focus on the different research questions of this project, i.e. pollutant analysis (POPs and/or heavy metals), stress hormones, BCCPs, stable isotopes and individual characteristics of the nestlings (condition, growth, survival), two master students are needed. Environmental Toxicology, Physiology, Ecology 25

26 Oppgave Hovedveileder Augustine Arukwe Marianne Olufsen Climate change, emerging pollutants and reproduction dysfunction in fish: Linking quantifiable measures of climate change with pollution and biological consequences Emerging pollutants such as perfluorinated organic compounds (PFCs) are notorious environmental contaminants and have been detected globally in wildlife and humans. Particularly, PFCs have received a lot of societal attention because of their unique chemistry (as both water and oil repellent and reduction of surface tension), persistence, bioaccumulation and toxic effects. Because of this unique chemistry, PFCs represent a group of emerging compounds with not well-understood toxicological properties. The limited database indicates a need for further studies and most importantly integrating the climate change phenomenon. The increase in the average temperature on the Earth's near-surface air and oceans since the midtwentieth century and it s projected continuation is generally termed Global warming. Current models predict a global warming of about C between 1990 and These predictions are based on a wide range of assumption about the main forces driving future emissions that include population growth and technological advances. Increasing global temperature will cause sea levels to rise, and is expected to increase the intensity of extreme weather events and to change the amount and pattern of precipitation. Other effects of global warming include changes in agricultural yields, trade routes, glacier retreat, species extinctions and increases in the ranges of disease vectors and susceptibility of organisms to environmental contaminants. Increases in temperature and carbon dioxide (CO2) are the two most discussed and quantifiable measures of climate change. Increased CO2 concentrations produces lower ph and with overt physiological effects to aquatic animals. Oxygen depletion (or hypoxia) is a phenomenon that occurs in aquatic environments because the concentration of dissolved oxygen (DO; molecular oxygen dissolved in the water) is so low that it becomes detrimental to aquatic organisms, including reductions in biosynthetic processes. The depletion of O2 may result from a number of natural factors, but it is most often seen as a consequence of pollution and eutrophication in which plant nutrients enter a river, lake, or ocean, and phytoplankton blooms are encouraged. Thus, hypoxia is defined as a shortage of oxygen (O2) to <2 ml/l or <2.8 mg/l and is known to be a pressing global problem and a significant portion of world freshwater and marine ecosystem is already affected by hypoxia, including areas in central Norway and the Baltic sea. Furthermore, changes in temperature and hypoxic stress have been shown to affect contaminants distribution in the environment and in organisms through partitioning in different environmental matrixes. Until recently, comprehensive studies aimed at understanding the combined effects of climate change and contaminants on biological processes are lacking and their implications with regard to associations can only be understood through integrated, empirical and systematic research approaches. This project is a research council financed project that will use Atlantic cod in both in vitro and in vivo exprements. 4 master students are needed to focus on respective issues in this project related to lipid homeostasis, biotransformation, oxidative stress and endocrine disruption using biochemical, cellular and molecular methods. Environmental Toxicology, Cell and Molecular Biology, Biotechnology 26

27 Professor Berit Johansen Dr. Astrid Feuerherm, Dr Thuy Nguyen, Molekylære mekanismer for Kosthold og revmatisk sykdom. Overvekt medfører forhøyet risiko for livsstilssykdommer, men også revmatiske sykdommer inkludert revmatoid artritt (RA) [1-3]. I tillegg til smerter og stivhet i muskler og ledd, er revmatisk sykdom assosiert med økt dødelighet og høyere forekomst av ulike systemiske komplikasjoner som hjertekarsykdom, osteoporose, infeksjoner og depresjon [4]. RA kjennetegnes av kronisk betennelse i leddhinnen i synoviale ledd. Fibroblastliknende synoviocytter endrer adferd og blir aggressive, invaderende celler som bryter ned underliggende brusk og bein [5, 6]. Hvordan kosthold påvirker denne adferden er ikke kjent. Fettvev kan produsere mer enn 50 cytokiner og andre bioaktive molekyler som deltar i utallige fysiologiske eller patologiske prosesser, inkludert inflammasjon [7, 8]. Insulin er et hormon som skilles ut av β-celler i bukspyttkjertelen i respons til forhøyet blodsukker etter et måltid for å regulere opptaket av glukose til vevet [9]. Noen cytokiner kan hemme insulinsignaliseringen, og kronisk forhøyede cytokinnivå kan dermed føre til insulinresistens [10]. Genregulatoriske effekter av insulin i synoviocytter er så langt ikke kjent. Adipokiner er en underklasse av cytokiner som særlig dannes av fettceller, adipocytter. Flere adipokiner er funnet i endrede nivå i pasienter med revmatisk sykdom, inkludert RA [11, 12]. Om synoviocytter selv produserer adipokiner og hvilke effekter disse har på leddbetennelsen er ikke klarlagt. Cellers adferd og egenskaper er bestemt av cellens genuttrykk. mirna er bp lange ikke-kodende enkelttråd-rna som fungerer som negative regulatorer av genuttrykk, og det er beregnet at mirna regulerer opptil 60 % av våre proteinkodende gener [13]. Flere mirna eller mirna-relaterte faktorer er assosiert med RA der endrede nivå er funnet både i blod og leddvæske. Det er derfor interessant å kartlegge mirna-uttrykket i synoviocytter [13]. Aktuelle masteroppgaver: 1) Karakterisering av insulin-signalisering i synoviocytter 2) Karakterisering av adipokiner og adipokin-signalering i synoviocytter 3) Karakterisering av mikro-rna i synoviocytter MBIOT5, MBI-celle/molekylærbiologi 27

28 Martin Kuiper Astrid Lagreid - IKM Transcription co factor database The scientific literature has an enormous amount of information about the function of particular proteins. To make this information easily available to scientists a process of data curation is used, in which biologists read relevant sections of scientific papers and then enter the relevant information into a database. At NTNU we are working on a database with comprehensive information that describes, or annotates the function of transcription factors that are found in humans, mouse and rat. This database will provide a significant help to researchers in the field of gene regulation. In addition, there are also many proteins that can function as transcriptional cofactors. The curation of these proteins can be performed as part of a Masters project. In order to be able to perform the work the student will learn the use of appropriate text mining and text retrieval tools, the use of text curation tools and an introduction to the field of knowledge management. The work itself will start with a list of several hundred potential transcription cofactors and their available annotation today. Based on this list the student will assemble additional information from literature and databases in order to provide further proof about functional annotations for these proteins. The work will most likely result in a scientific publication. MBIOT5, MBI-celle/molekylærbiologi Biotechnology / Information Technology 28

29 Martin Kuiper Heri Ramampiaro - IDI Using text mining tools to extract specific knowledge from PubMed The result of a scientific exploration usually is a publication in a scientific journal. A tremendous amount of knowledge is available in the form of this literature, but the details remain largely hidden for computers. It is not possible today for a computer to comprehend natural language with all its intricacies and complex meaning. Thus, it remains a tremendous challenge to find and extract specific knowledge through automated means. For this purpose, many research groups are developing so-called text mining tools that can be deployed to automatically scan through the literature to find specific knowledge. A selection of these tools will be tried to optimise the detection of information about pairs of specific genes or gene products: more particularly the relationship that exists between a protein that is a transcription factor and the target gene that is regulated and expressed through that transcription factor. The results of this automated text mining will be entered into a database and used to asses experimental results. Today s high throughput experiments yield enormous amounts of data, and analysis of these data may provide a large amount of information. The information may lead to the formulation of many different, alternative hypotheses about for instance regulation events that may or may not happen in a particular experiment. It is impossible to experimentally verify all these individual hypotheses one by one, so we are developing an approach to integrate a wide diversity of information to see if this additional knowledge will help to highlight and prioritise particular hypotheses for experimental investigation. Text mining is a procedure that will be deployed to collect relevant information against which hypotheses will be tested. MBIOT5, MBI-celle/molekylærbiologi Biotechnology / Integrative Biology / Information Technology 29

30 oppgaven (opptil 60 ord) Martin Kuiper Atle Bones Modelling stress response pathways in Arabidopsis Plants have an elaborate gene regulation system to deal with environmental stresses. In this project a comprehensive model of the Arabidopsis stress response pathways will be produced from public data sources, in the network editing and modelling program CellDesigner. Different modules will be defined in this network, covering various abiotic and biotic stresses. The response of the different Arabidopsis pathways will be tested using a series of different Arabidopsis microarray datasets. Plants have to cope with a large variety of environmental stresses like drought, heat, cold, or fungal and insect attacks, just to name a few. In agriculture, these stresses can cause great losses in production of food and feed, and plant stress response is the subject of many studies. Much of the information from these efforts is available in public literature, or in databases. The challenge is to assemble this information in pathway models that can help to understand the dynamics of stress responses. Models lie at the foundation of systems biology, and in this project we will build response models that can be tested against public and laboratory data to check the model s descriptive accuracy. Models will be built in the program CellDesigner, a software program specifically developed for biologists to build network models and analyse them by overlaying for instance microarray data, or use them for computer simulations. The project will have the following phases: -Getting familiar with CellDesigner and the various databases that contain plant stress response information. -Convert appropriate stress response information into CellDesigner models -Identify specific modules in these networks related to stress type, select a module and extensively test it for descriptive and simulation results -Further enhance a module by analysing available literature with the help of text mining tools (ihop, LitInspector) -Further enhance a module by analysing available functional genomics data, based on analysis of descriptive and simulation properties, in the framework of current experiments ongoing in the labs of Kuiper and Bones. Lenke 1 Lenke 2 MBIOT5, MBI-celle/molekylærbiologi Systems Biology 30

31 oppgaven (opptil 60 ord) Martin Kuiper Berit Johansen Modelling the links between carbohydrate diet and inflammatory response in humans The student will model the response cascade that link carbohydrate-rich diets to known inflammatory processes. Information will come from public data sources, and a comprehensive model will be generated in the network editing program CellDesigner. Different submodules will be defined, corresponding to different steps in the signalling cascade, and model checking will be done with functional genomics datasets including microarray data. We hypothesise that a carbohydrate-rich diet may cause a major deregulation of hormonal balance, causing both acute and chronic systemic inflammatory reactions mediated by white blood cells; we have preliminary evidence that this is caused by a carbohydrate-rich diet. This project is part of an integrated multidisciplinary systems biology approach to identify the hormones, genes and pathways specifically responding to a dietary carbohydrate reduction. We will use existing small regulatory networks for macrophages, monocytes and dendritic cells that we will extend with public and project data to model onset of inflammatory cascades. We will exploit existing biomodels including those of various kinases (ERK/MAPK, insulin receptor, growth hormone), lipid kinases (ex. PI3K/AKT), JAK/STAT, WNT/B-catenin, transcription factors (NFkB, CREB, SREBP-1c, PPARa and more) pathways. The modeling will be performed with CellDesigner, a pathway editing software developed for biologists. The project has the following phases: -Getting familiar with CellDesigner and the various databases that contain plant stress response information. -Convert appropriate insulin-signaling and inflammatory response information into CellDesigner models -Identify specific modules in these networks related to signaling cascade step, select a module and extensively test it for descriptive and simulation results -Further enhance a module by analysing available literature with the help of text mining tools (ihop, LitInspector) -Further enhance a module by analysing available functional genomics data, based on analysis of descriptive and simulation properties, in the framework of current experiments ongoing in the labs of Kuiper and Johansen. Lenke 1 Lenke 2 MBIOT5, MBI-celle/molekylærbiologi Systems Biology 31