Таксономично, молекулярно-генетично и фитохимично проучване

Проект: Таксономично, молекулярно-генетично и фитохимично проучване на плевелни, инвазивни и лечебни видове от родовете Rumex и Persicaria (Polygonaceae Juss.) в българската флора

Проект по Конкурс за финансиране на фундаментални научни изследвания – 2025 г.

Научна област: Селскостопански науки
№ на договор: КП-06-ПН96/28 
Начало: Декември 2025 г.
Край: Декември 2028 г.
Общ размер на финансирането: 130 379,43 евро (255 000  лв.)
№ СУНИ BG-175467353-2025-08-0123, тип 1

Базова организация: Аграрен университет – Пловдив

Ръководител на колектива: Доц. д-р Цветанка Георгиева Райчева

Участници:
Доц. д-р Кирил Христов Стоянов
Доц. д-р Аделина Славова Харизанова
Доц. д-р Елена Димитрова Апостолова-Кузова
Ас. Гергана Евгениева Карайчева
Теодора Димитрова Райчева
Теменужка Славчова Янкова

Сайт: https://botanica.gallery/wp/ar...

Резюме на проекта:

Rumex и Persicaria са два големи и значими рода от сем. Polygonaceae, с широко разпространение в България. Прегледът на наличната литература показва, че те не са били обект на целенасочени и задълбочени таксономични изследвания не само у нас и на Балканите, но и в Европа. Липсата на общоприет модел за интерпретация потвърждава факта, че двата рода са трудни полиморфни групи висши растения, поради което всеки автор прилага специфичен подход при обособяването на вътревидовата структура. Като следствие от това са създадени голям брой таксономични единици, в резултат на което в групите има обемна синонимика и трудности при определяне на видовете. 
Специфични черти, определящи инвазивния характер и таксономичните проблеми на Rumex и Persicaria, са: високият потенциал на представителите им за възпроизводство и ефективно разпространение на голeми територии, сложността на морфологичната картина, силно изявената изменчивост и многобройните преходи между отделните морфологични синдроми и фенотипна пластичност, резултат от активни хибридизационни процеси, оскъдните сборове в българските хербариуми, малко обобщени хорологични данни за видовете у нас, почти пълна липса на молекулярни данни за българските видове, както и данни от други съвременни изследвания не само на територията на страната, но и в Европа. Досега не са провеждани и фитохимични проучвания в Rumex и Persicaria у нас. Процесите на хибридизация, подпомогнати от антропохорията, са основни фактори за възникването на нови видове, които имат потенциала да се превърнат в агресивни плевели, поради бързите темпове на разпространение, някои от тях проявяват инвазивен характер. Досега не са провеждани и фитохимични проучвания в Rumex и Persicaria у нас.
Всичко това провокира научния интерес към тази група висши растения и прилагането на съвременни методи за проучване и класифициране на изменчивостта в нея.
В предлагания проект предвиждаме използване на класическите сравнително-морфологични, екологични, таксономични методи, както и съвременни молекулярно-генетични и фитохимични методи, което в родовете Rumex и Pesicaria ще даде възможност за изясняване на микроеволюционните процеси, довели до съвременното разнообразие от видове в изследаните групи, установяване на таксономична изменчивост и естествена хибридизация. Резултатите ще бъдат интерпретирани в контекста на съвременните таксономични концепции за тези полиморфните групи в световен мащаб. Комплексният подход в проектното предложение ще е стабилна основа за аргументирани решения при изграждане на таксономични схеми, отразяващи максимално точно реално съществуващото биологично разнообразие на изследваните групи в българската флора.
Събраната информация и визуализацията и в актуални хорологични карти на видовете, ще дадат актуална информация за състоянието на тези родове в българската флора и  ботаническата литература. Натрупаните знания ще служат и за отправна точка при вземането на управленски решения (мониторинг, планове за дългосрочно управление на защитени територии, контролиране на темпа на колонизация на инвазивните видове като част от Националната стратегия за опазване на биологичното разнообразие). 
Още една необходимост от надеждна таксономична идентификация на видовете от Rumex и Pesicaria е породена от факта, че голяма част от тях имат стопанско значение: като плавели, с голям репродуктивен потенциал и/или инвазивен характер, хранителни растения и такива с фармацевтичен потенциал.

Очаквани резултати:

Проектът в своята същност е фундаментален, тъй като основната му цел е решаване на таксономични казуси и актуализиране на видовия състав, междувидови хибриди, екологични и популационни характеристики на представителите на два рода Rumex и Persicaria. Предвид факта, че Балканският полуостров има голямо разнообразие от видове и естествени хибриди от родовете Rumex и Persicaria, резултатите от настоящото изследване са от значение за Европейската флора, в частност и на регионално ниво. Очакваните резултати могат да се групират, както следва: 
Фундаментални научни изследвания
Анализът на информацията за проучваните родове, съдържаща се в на националните хербариуми (SOM, SOA, SO), таксономичните ревизии на хербарните образци и обогатяването на колекциите с нови сборове (с приоритет върху слабо представените таксони и техни хибриди) ще допринесе за обогатяване на хербарните колекции и прецизиране на информацията в тях. Актуализирането на хорологията и фенологията на видовете от родовете Rumex и Persicaria ще позволи и оценка на влиянието на климатичните промени върху популациите на видовете и тяхното експанзивно разпространение. Част от събраните от експедиционната дейност видове щв бъдат съхранявани в ex situ колекция с цел евентуална реинтродукция при необходимост, както и за образователни и научни цели.
Предвидените проучвания върху микро- и макро морфология на вегетативни и генеративни органи, анатомия на вегетативните органи, SEM на семенната повърхност, ембриология и семенна продуктивност, кариология ще позволят оценка на надеждността получените данни за определяне на дискретността на таксоните и изработване на съвременни определителни ключове изследваните родове и актуализация на тяхната таксономична структура в България. Предвидените молекурялни изследвания ще позволят анализ на взаимовръзките между морфологичните белези и генетичните характеристики на таксоните, ще разкрият и вътреродовите филогенетични връзки и ще позволят актуализация на таксономичната структура на изследваните родове. PCR анализът по ДНК баркодиращи региони и последващото им секвениране при избрани индивиди от изследваните родове, както и ISSR и SRAP анализите на същите или допълнително избрани индивиди, ще позволят биоинформатичен анализ на комплексните генетични данни. Този интегриран подход ще осигури детайлна оценка на генетичното разнообразие, филогенетичните връзки и популационната структура на целевите таксони. Чрез сравняване и комбиниране на последователностните данни с полиморфизмите, открити чрез ISSR и SRAP маркерите, ще бъде възможно по-прецизно разпознаване на различията, както между видовете, така и вътре в популациите. Това ще подпомогне разбирането на еволюционните процеси и адаптивните механизми, както и разработването на стратегии за опазване и управление на биоразнообразието. Изследването на генетичното разнообразие и метаболомиката на видове от диви популации на Rumex и Persicaria, ще даде възможност за устойчиво използване на растителни ресурси като източник на ценни вторични метаболити с  възможност за различни практически приложения (напр. като лекарствени субстанции).
Научно-приложни постижения
Изясняването на обема на родовете Rumex и Persicaria и техни естествени хибриди в световен мащаб е от особено значение за разбирането на биоразнообразието в рода на територията както България, Балканите и  Европа, с отчитане на връзките му с азиатските и средиземноморските видове.  Актуализирането на таксономията и хорологията на родовете Rumex и Persicaria в България, наред с екологичните изисквания на техните представители, ще осигури надеждна основа за вземане на адекватни решения, свързани с тяхното устойчиво ползване. Това е особено важно за видовете от Приложения 2 и 3 на ЗБР, за които се разработват планове за управление. Актуализираните таксономични решения, свързани най-вече с инвазивните видове, както и оценката на генетичното разнообразие на техните популации, ще позволи формулирането на прецизни мерки за тяхното регулиране. Получените данни ще послужат за актуализация на справочната ботаническа литература у нас и на актуализациите в интерактивния определител на местни и чужди растения в България, както и ще позволи изготвянето на прецизни онлайн приложения за идентификация на видове.
Предвидената база-данни на изследваните родове и свързаните с нея свободно достъпни интерактивни ГИС карти на изследваните популации, ще дадат възможност за бъдещо ползване по видов състав и локалитети на документираните резултати от проведеното изследване. По този начин получените в хода на проекта резултати ще имат широко приложение от институциите, свързани с опазването и управлението на природните ресурси от една страна, а от друга ще подпомогнат работата на различни заинтересовани страни в тази сфера като им предоставят научно достоверна информация. 
Получените резултати ще бъдат публикувани в 4 научни статии в реферирани и индексирани издания, от които поне 2 с импакт фактор и ще бъдат представени на минимум 4 научни участия в страната и чужбина. С цел максимална достъпност и достигане до възможно най-широка обществена аудитория резултатите ще бъдат публикувани и на интернет страница на проекта, а разработената базата данни ще предоставя достъп на заинтересованите страни.