Репродуктивен потенциал, метаболитен и генетичен профил, в условия <i>in situ</i> и <i>ex situ</i>, на видове лечебни растения от българската флора с ресурсен дефицит – научна основа за тяхното отглеждане в култура

Kатедра Ботаника и Агрометеорология. Основни изследователски направления в катедрата са: Анатомия и морфология на растенията; Систематика на растенията; Цитология и хистология; Биология на семената; Гъбарство; Билкарство; Приложна дендрология и Фитоценология. Разполага с опитна площ за полски експерименти.

Обект на изследване в настоящия проект са следните ценни, лечебни растения, с консервационна значимост за българската флора, под специален режим на ползване, съгласно ежегодна Заповед на Министъра на околната среда и водите: Alkanna tinctoria , Helichrysum arenarium, Primula veris и Arctostaphilus uva ursi.

Alkanna tinctoria (Синя айважива) (сем.Boraginaceae) е лечебен вид, включен в Червена книга на Р България и в Червения списък на висшите растения в категорията „застрашен вид“, и в Приложение 3 на Закона за биологичното разнообразие /ЗБР 2002/ за видовете, забранени за събиране от естествените им местообитания.

Primula veris L. (Лечебна иглика) (сем.Primulaceae) е защитен вид, съгласно ЗБР. Видът е включен в Приложение 4 на ЗБР и в Списъка на видовете лечебни растения под специален режим на опазване и ползване, на основание на ЗЛР (чл.10, ал.1,2 и 3). Вид с определяни от МОСВ годишно допустими за събиране количества билки за стопански цели от естествените им находища, извън териториите на националните паркове. Разрешени за събиране от естествените находища са надземните части и корените на игликата, като ежегодно МОСВ определя квоти за тяхното събиране.

Arctostaphilus uva ursi. (Мечо грозде) (сем.Ericaceae) е защитен вид, съгласно ЗБР. Видът е включен в Приложение 4 на ЗБР и в Списъка на видовете лечебни растения под специален режим на опазване и ползване, на основание на ЗЛР (чл.10, ал.1,2 и 3). Видът е включен в Приложение 4 на ЗБР и в Списъка на видовете лечебни растения под специален режим на опазване и ползване на основание на ЗЛР (чл.10, ал. 1, 2 и 3). Видът е забранен за събиране за стопански цели от естествените находища на територията на цялата страна. Включен е в Списъка на видовете лечебни растения в приложенията на Конвенцията по международната търговия със застрашени видове от дивата фауна и флора.

Helichrysum arenarium (Жълт смил) (сем.Asteraceae) е защитен вид, съгласно ЗБР. Видът е включен в Приложение 4 на ЗБР и в Списъка на видовете лечебни растения под специален режим на опазване и ползване, на основание на ЗЛР (чл.10, ал.1,2 и 3). Видът е забранен за събиране за стопански цели от естествените находища на територията на цялата страна.

Цели на проекта

Стратегически цели:

Осигуряване на суровина от ценни лечебни растения с ресурсен дефицит , търсена на вътрешния и международен пазар.

Опазване на естествените популации на консервационно значими за българската флора видове лечебни растения.

Повишаване на научния капацитет на участниците в проекта, обучение на докторанти и студенти, подобряване мобилността на учените за по-пълно интегриране в Европейската научна общност.

Повишаване екологичното съзнание на гражданското общество и популяризиране на мерките за опазване на изследваните видове, респективно на биоразнообразието в България.

Оперативни цели на проекта:

Оценка и актуализация на състоянието на популации от целевите видове, степента на тяхната застрашеност от антропогенната дейност и климатичните промени.

Проучване екологичните и биологични особености на видовете in situ и ex situ при различни екологични условия (надморска височина, тип почва, осветеност и др.).

Установяване на репродуктивния потенциал на целевите видове в естествените им популации и възможностите за тяхното ex situ размножаване.

Проучване на размножителните системи и еволюционните механизми на изследваните видове (вкл. хибридизация, полиплоидия, апомиксис и др.).

Установяване характера на популациите, във връзка с реализацията на репродуктивния потенциал при конкретни условия на средата (включително и стресови) и изготвяне на препоръки за ефективно опазване на изследваните видове.

Установяване влиянието на факторите на средата върху метаболизма, чрез определяне промените в спектъра на повърхностните флавоноиди.

Изследване съдържанието и антирадикаловата активност на БАВ и определяне на метаболитно съдържание при избраните видове, с отчитане промените в количествения и качествения състав под влияние на произхода и на екологичните параметри in situ и ex situ.

Определяне на нивото на вътрепопулационно и междупопулационно генетично разнообразие с помощта на съвременни методи и ДНК-маркери във връзка с опазване на генофонда на видовете.

Прилагане на методите на растителните биотехнологии за ефективно in vitro размножаване на целевите растителни видове, чрез експериментално изпитване на различни условия на култивиране, вкл. индуциране на коренови култури; разработване на специфични протоколи за отделните целеви видове.

Изследване на възможностите за прилагане на хидропонни системи за размножаване на целевите видове, както и за стимулиране на кореновия растеж.

Установяване на подходящите условия за ex vitro адаптация и аклиматизация на размножените растения.

Създаване и поддържане на ex situ колекции за съхранение на ценен генетичен материал, необходим за бъдещи дейности, свързани с опазване на целевите видове и с устойчивото им ползване като лечебни растения.

Популяризиране на получените по проекта резултати сред научната общност и гражданското общество за осъществяване стратегическите цели на проекта.

Научен колектив

Състои се от учени работещи в различни научни области, групирани в 5 работни пакета:

Работен пакет 1. In situ и ex situ изследвания и събиране на изходен материал: РП 1 включва учени, които са експерти в областта на растителното разнообразие, мониторинга и ресурсната оценка на консервационно значими, редки, лечебни и ароматни растения и създаване на ex situ колекции от тях: Доцент Антонина Виткова има опит и в ръководството на проекти в тази тематика, вкл. финансирани от ФНИ. Гл. ас Стоян Стоянов е експерт в мониторинга на редки и защитени растения от българската флора придобил достатъчно опит с участието си в проекти към ПУДООС и програмата Life Plus. Гл. ас д-р Иванка Семерджиева като преподавател в Аграрен Университет Пловдив, владее отлично методите за анализ, ресурс и оценка на лечебни растения. Проф. Вълчо Желязков работещ в Орегонски университет САЩ е експерт върху екологията на различни лечебни растения и техните естествени продукти.

Работен пакет 2. Фитохимична характеристика и метаболомика. Учените включени в РП 2 работят в областта на фитохимичния анализ на екстракти от лечебни растения. Проф. Страхил Берков има опит в ръководство на проекти и е експерт в химията на алкалоидите, аналитичните методи (GC-MS, HPLC-UV/MS, NMR) и тяхното приложение при анализи на БАВ и в метаболомиката, а доцент Милена Николова – в изучаването на активността на БАВ /повърхностни флавоноиди, антирадикалова активност/ и определяне съдържанието, състава и динамиката на натрупването им в защитени и ценни лечебни растения.

Работен пакет 3. Ембриологични изследвания: адаптирани растения. Доц. Елина Янкова-Цветкова, доц. Петка Юрукова-Грънчарова и младият учен Розалия Николова са представители на единственото научно звено в България, което работи в областта на еволюционната, екологична и експериментална ембриология на диворастящи растения от българска флора, с приоритетна насоченост на изследванията върху репродуктивния потенциал на редки, застрашени и лечебни растения.

Работен пакет 4. Генетични изследвания и течна цитометрия. Гл. ас. Владимир Владимиров има дългогодишен опит в областта на течната цитометрия, специализирал е тези техники в Институт по ботаника, Виена Австрия. Доц. Петър Желев има богат опит в популационно-генетични и филогенетични проучвания на растителни и в разработването и приложението на различни генетични маркери. Голяма част от изследванията му са проведени съвместно с чуждестранни учени в рамките на международни проекти. Научните интереси и опит на доц. Ина Анева са в областта на опазване на лечебните растения и техните генетични ресурси.

Работен пакет 5. Растителни биотехнологии и хидропонни култури: РП5 се състои от млади учени и докторанти ръководени от доц. Марина Станилова, която основа Биотехнологичната лаборатория за лечебни растения, в рамките на ръководения от нея международен проект NATO SfP 974453-Bioproduction (2001-2006) и разви направлението по растителни биотехнологии в ИБЕИ. Доцент Станилова има опит в ръководството на дипломанти, докторанти и големи проекти, вкл. финансиран от ФНИ, свързани с in vitro размножаването на лечебни, редки и ендемични растения. Докторантите Ася Кожухарова и Владимир Илинкин имат много добри резултати при клонално размножаване, а младият учен Борянка Трайкова – при ex vitro адаптиране, поддържане на ex situ колекции и хидропонно култивиране.