Проекты

Описание инициативы (проектной идеи)

Для эффективного сохранения уязвимых растений недостаточно просто фиксировать наличие размножающихся особей и отмечать фазы цветения и плодоношения – критически важно установить, завершается ли репродуктивный цикл формированием морфологически зрелых семян и как обеспечивается их последующее высвобождение и распространение. На сегодняшний день развитие плодов и семян многих уязвимых видов флоры России изучено фрагментарно. Это создает острую нехватку объективных морфологических и анатомических маркеров, без которых невозможно достоверно оценить завершенность репродуктивного процесса, определить степень развития формирующихся семян и выбрать оптимальные стадии работы с семенным материалом при мониторинге и сохранении ex situ и in situ.
В репродуктивном цикле цветковых растений плоду отводится центральная роль: он обеспечивает развитие и защиту семян, а также участвует в их последующем распространении. Одним из ключевых процессов развития плода является дифференциация тканей стенки завязи с обособлением специализированных зон, включая механические комплексы. Структурная организация стенки плода детерминирует степень защиты развивающихся семян, механизм вскрывания плода и динамику их высвобождения. Поэтому особенности рассеивания семян могут быть корректно интерпретированы только с учётом последовательности формирования тканей плода и его функциональных структур.
В качестве основных модельных объектов выбраны виды, относящиеся к редким и охраняемым представителям флоры России и включенные в Красную книгу Российской Федерации и (или) региональные Красные книги: кардиокринум сердцевидный (Cardiocrinum cordatum (Thunb.) Makino), рябчик шахматный (Fritillaria meleagris L.), лилия Кессельринга (Lilium kesselringianum Miscz.), башмачок крупноцветковый (Cypripedium macranthos Sw.), пальчатокоренник балтийский (Dactylorhiza baltica (Klinge) N.I.Orlova), любка двулистная (Platanthera bifolia (L.) Rich.), зимолюбка зонтичная (Chimaphila umbellata (L.) W.P.C.Barton) и одноцветка одноцветковая (Moneses uniflora (L.) A.Gray).
Для большинства выбранных видов органогенез плодов и семян изучен фрагментарно. Имеющиеся данные преимущественно относятся к морфологии зрелых плодов и семян, отдельным аспектам репродуктивной биологии и прорастания, тогда как последовательность формирования репродуктивных структур в онтогенезе исследована значительно слабее. Это ограничивает использование морфологических и анатомических признаков для объективной оценки хода и завершённости репродуктивного развития редких видов.
Ключевая идея проекта – применить комплексный морфолого-анатомический подход для установления особенностей формирования и дифференциации репродуктивных структур модельных видов. Последовательные стадии развития плодов и семян будут изучены анатомическими и гистохимическими методами с использованием световой и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Научным фундаментом проекта служит методический задел команды по изучению анатомии, морфологии и морфогенеза плодов и эмбриогенеза цветковых растений, в том числе представителей Liliaceae, Orchidaceae и Pyroloideae (Ericaceae).
Для каждого модельного вида будут описаны последовательные этапы развития плодов и семян, особенности дифференциации тканей и формирования специализированных структур. Будут определены диагностические признаки ключевых стадий репродуктивного развития. Сравнительно-морфологический анализ позволит выявить общие и видоспецифические закономерности органогенеза и охарактеризовать анатомические механизмы вскрывания плодов.
На основе полученных данных будет разработана система морфолого-анатомических критериев для оценки хода и завершённости репродуктивного развития модельных видов. Она будет включать диагностические признаки последовательных стадий развития плода и семени и достижения морфологической зрелости семян. Для каждого вида будут определены наиболее информативные стадии и признаки, которые могут использоваться при мониторинге репродуктивного развития в природных и коллекционных условиях, а также при выборе сроков получения семенного материала для сохранения ex situ.
Результатом проекта станут сравнительная морфолого-анатомическая характеристика восьми редких видов, система диагностических критериев оценки хода и завершённости их репродуктивного развития и видоспецифические рекомендации по использованию полученных данных при мониторинге и работе с семенным материалом.
Фундаментальное значение проекта заключается в изучении механизмов органогенеза плодов и семян уязвимых таксонов и выявлении особенностей их репродуктивных стратегий на тканевом уровне. Природоохранное значение проекта заключается в создании объективной научной основы для оценки хода и завершённости репродуктивного развития редких растений и принятия обоснованных решений при организации их мониторинга и сохранения.