Агропопуляции экдистероид-содержащих растений Rhaponticum carthamoides и Serratula coronata на Европейском Севере: Экологическая устойчивость, онтогенез, продуктивность

Будут разработаны научные основы создания и эксплуатации агропопуляций экдистероид-содержащих растений – рапонтикума сафлоровидного (Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin и серпухи венценосной (Serratula coronata L.) в качестве возобновляемого источника лекарственного сырья из надземной биомассы. Экдистероиды сегодня определяют прогресс в самых передовых областях биологии и медицины. Они используются в качестве мощных инструментов генной терапии, при трансплантации человеческих органов и кожи, в создании селективных и экологически чистых инсектицидов; занимают важное место в морской, военной и космической медицине; необходимы для преодоления запредельных физических и интеллектуальных нагрузок, предупреждения болезней и поддержания иммунного статуса у здорового человека. Рапонтикум сафлоровидный и серпуха венценосная являются единственными для России экдистероид-содержащими растениями, в отношении которых экономически оправдано создание и эксплуатация промышленных плантаций для производства фармпрепаратов, кормовых и пищевых биологически активных добавок. Эти редкие растения, естественные ареалы произрастания которых располагаются в субальпийских лугах, хорошо адаптированы к суровым климатическим условиям Севера. При этом избыток красного света, низкие температуры и повышенная атмосферная влажность способствуют повышенному биосинтезу и накоплению экдистероидов в надземных органах. Проблема же состоит в том, что культивирование обоих видов сопряжено со значительными трудностями; общепринятые технологии здесь не подходят, существуют большие проблемы по выживаемости в ценозе, онтогенез сильно сокращен от природного. Предыдущие исследования были ограничены условиями коллекционных питомников и экспериментальных делянок, жизнедеятельность особей рассматривалась в идеализированной среде – без учета факторов естественной конкуренции со стороны сорных видов и антропогенного воздействия. Как следствие, многочисленные попытки внедрения результатов этих исследований в производственную практику с целью создания возделываемых плантаций до сих пор не увенчались успехом. В предлагаемом нами проекте мы подходим к решению существующей проблемы на принципиально новом уровне. Целью исследований является оптимизация культивирования изучаемых видов на основе раскрытия жизненной стратегии существования их в природе. Выбранный нами эколого-биохимический подход предусматривает рассмотрение жизнедеятельности отдельных растений в ценозе, как функционирование единой моноэдификаторной популяции, создающей фитогенное поле в почвенном пространстве и вступающей с ее компонентами в меж- и внутривидовые взаимоотношения при участии фитоэкдистероидов. При этом мы принимаем во внимание, что ближайшие их аналоги, брассиностероиды, – являются важнейшими регуляторами роста и развития растений, а продуцирующие их крестоцветные культуры обладают ценозорегулируюшими свойствами. Знание реальной продуктивности растений в условиях агропопуляций, динамики содержания экдистероидов в онтогенезе и в отдельных элементах фитомассы, результаты биотестов и модельных опытов позволят выявить ингибирующие концентрации, сдерживающие внедрение сорных видов в ценоз. Это важно для разработки теоретической модели функционирования природных механизмов устойчивости у экдистероид-содержащих растений. Основываясь на особенностях прохождения онтогенеза на основных типах почв Европейского Севера (торфяные, суглинистые и супесчаные), будут установлены оптимальные параметры жизнедеятельности растений в агроценозе, допустимые параметры антропогенного воздействия. Таким образом, будет разработан цельный комплекс научных основ по созданию и эксплуатации устойчивых в реальном ценозе промышленных плантаций экдистероид-содержащих растений, оптимизированных к воздействию антропогенных нагрузок. Проект базируется на оригинальных предыдущих разработках авторов, ведущихся непрерывно в течение 12 лет (9 агропопуляций на 4 типах почв).