VRI pavairos trīs apdraudētos ārstniecības un aromātiskos augus

2020. gada vasarā Vides risinājumu institūta (VRI) pētnieki uzsāka pētījumu apdraudētu ārstniecības un aromātisko augu pavairošanai, izmantojot audu kultūru metodes. Šāda pieeja ļaus apdraudētos augus audzēt bioloģiskajā lauksaimniecībā.

Vienlaikus ar farmācijas, kosmētikas un pārtikas nozaru pieprasījuma pieaugumu pēc ārstniecības un aromātiskajiem augiem  daudzu augu savvaļas populācijas samazinās. Apdraudētu sugu kultivēšana komerciālās lauksaimniecības vajadzībām ļaus samazināt spiedienu uz savvaļas populācijām, kā arī nodrošināt kvalitatīvu izejvielu piegādi pārstrādes rūpniecībai pietiekamā daudzumā.

Pētījumam izvēlētas trīs savvaļā apdraudētas sugas, kurām ir augsts tirgus potenciāls – Sibīrijas žeņšeņs (Eleutherococcus senticosus Maxim.), parastā īve (Taxus baccata L.) un Jūrmalas zilpodze (Eryngium maritimum L.). VRI pētnieki trīs gadu laikā izstrādās efektīvas un ekonomiski pamatotas metodes liela apjoma stādu pavairošanai bioloģiskajā lauksaimniecībā.

Ar pētījuma gaitu un nozīmību iepazīstināja VRI vadošā pētniece Dr. Ieva Mežaka.

VRI: Kāpēc šāds pētījums ir nepieciešams?

Dr. Ieva Mežaka (I.M.): Šobrīd pasaulē 90 % ārstniecības augus ievāc savvaļā un tikai 10 % kultivē lauksaimniecībā. Savvaļā tos ievākt paliek arvien grūtāk, jo samazinās dabiskās dzīvotnes. Tādējādi uz jau esošajām populācijām tiek izdarīts arvien lielāks spiediens, augus apdraudot un šo vērtīgo resursu pakāpeniski izsmeļot. Tajā pašā laikā cilvēku daudzums pasaulē arvien pieaug, un arī pieprasījums pēc ārstniecības augiem palielinās. Šajā pētījumā mēs cenšamies meklēt veidus, kā audzēt ārstniecības un aromātiskos augus efektīvāk – kultivējot bioloģiskajā lauksaimniecībā. Vēl viens nozīmīgs uzdevums šajā pētījumā ir meklēt risinājumus, kā panākt pēc iespējas lielāku ražu un augstāku aktīvo vielu koncentrāciju augos.

VRI: Kāpēc izvēlējāties tieši šīs trīs ārstniecības un aromātisko augu sugas – Sibīrijas žeņšeņu, parasto īvi un Jūrmalas zilpodzi?

I.M.: Galvenokārt tāpēc, ka tām ir augsts pieprasījums tirgū, un to savvaļas populācijas ir apdraudētas. Šajā pētījumā mēs centīsimies izstrādāt tehnoloģijas šo augu pavairošanai komerciālajā lauksaimniecībā, lai spiediens uz savvaļas populācijām samazinātos. Vēl viens svarīgs faktors tieši šo sugu izvēlē bija, visu trīs augu vienojošā rakstura iezīme – grūtā augu pavairošana lēnās dīgšanas, nelielā sēklu daudzuma un lēnās spraudeņu apsakņošanās dēļ.

VRI: Minējāt, ka šiem trim augiem ir augsts tirgus potenciāls. Kam iespējams izmantot aktīvās vielas, kas atrodamas šajos augos?

I.M.: 60% no pasaulē pieejamajiem medikamentiem izstrādāti no ārstniecības augos atrodamajām aktīvajām vielām. Sibīrijas žeņšeņa, parastās īves un Jūrmalas zilpodzes sastāvā atrodamas dažādas aktīvās vielas ar reālu pielietojumu medicīnā, kosmētikā un pārtikā. Piemēram, parastās īves aktīvās vielas plaši pielieto pretvēža medikamentu izstrādē. Sibīrijas žeņšeņam piemīt stimulējošas un tonizējošas īpašības. Savukārt Jūrmalas zilpodzi izmanto aknu slimību ārstēšanas preparātos.

VRI: Kas ir in vitro jeb augu audu kultūru pavairošanas metode?

I.M.: Tā ir biotehnoloģijas metode ar kuras palīdzību iespējams pavairot augus, tos audzējot mēģenēs, bet jāņem vērā, ka šie augi nekādā veidā netiek modificēti. Metode iedalāma vairākos soļos:

Pirmais solis – Sākam ar auga sēklu diedzēšanu līdz baltā dīgļa stadijai un stādu iegūšanu.

Otrais solis – mikropavairošana. Stādu griežam gabalos, ataudzējam jaunus stādus, kurus atkal varam sagriezt gabalos un ataudzēt jaunus stādus.

Trešais solis – iegūto stādu apsakņošanās.

Visi šie procesi notiek kontrolētos un sterilos apstākļos, katram posmam piemeklējam atbilstošas barotnes. Meklēsim un izmēģināsim veiksmīgākās vielu proporcijas barotnēs, kas palīdz augt pētījumā apskatītajiem ārstniecības un aromātiskajiem augiem. Piemēram, pievienojot dažādus vielu maisījumus ar augam nepieciešamajiem mikroelementiem, makroelementiem, vitamīniem un augu hormoniem. Piemērotu barotņu piemeklēšana katram no augiem ir ļoti nozīmīga, jo tās nodrošina auga augšanu un dzinumu attīstību.

Ceturtais soli  – laboratorijas apstākļos audzēto augu adaptēšana dabiskajiem apstākļiem. Pavairojot un audzējot augu mēģenē, mēs tam nodrošinām visus augšanai nepieciešamos apstākļus – barošanās vielas, mitrumu un piemērotu temperatūru, tāpēc tie ir salīdzinoši trausli pret ārējās ietekmes faktoriem. Adaptācijas periods ir nepieciešams, lai tas pielāgotos dzīvei lauka apstākļos.

VRI: Kāpēc šiem augiem ir nepieciešama tieši audu kultūru pavairošana? Kāpēc nav piemērotas citas, vienkāršākas metodes?

I.M.: Visi trīs šajā pētījumā apskatītie augi parastos pavairošanas apstākļos ar sēklām dīgst lēni un nevienmērīgi. Sibīrijas žeņšeņa sēklas var dīgt pat 18 mēnešus, un tām ir nepieciešama stratifikācija – kontrolētos apstākļos simulēts vides iedarbību kopums, kas paātrina sēklas dīgšanu. Piemēram, sēklas apstrādājot ar aukstumu, mēs simulējam periodu, kuru tā dabiskos apstākļos piedzīvo ziemā. Augu audu kultūru pavairošanas metode mums sniedz iespēju tos pavairot, apejot ilgo sēklu diedzēšanas procesu. Mēs sēklas diedzējam vienu reizi pētījuma sākumā un tālāk strādājam ar stādiem un to mikropavairošanu. Tādējādi augu pavairošana notiek daudz ātrāk. Šāda metode ir labāk piemērota komerciālajai lauksaimniecībai. Vēl viens svarīgs faktors šīs metodes izvēlē ir iespēja pavairot tieši tos augus, kuriem ir lielāks aktīvo vielu daudzums.

VRI: Vai pētījumā pavairosiet arī Latvijā ievākto augu sugu populācijas?

I.M.: Latvijas savvaļā atrodamas Jūrmalas zilpodzes un parastās īves populācijas. Savukārt Sibīrijas ženšeņa dabiskā izplatība ir Krievijā un Ķīnā. Ķīnas žeņšeņu jau vairākus gadu desmitus privāti audzētāji audzē arī Latvijā. Pētījumā ievācām paraugus gan Latvijā, gan citās šo augu dabiskajās izplatības teritorijās. Šāda pieeja mums ļaus izvērtēt dažādu populāciju ķīmiskos sastāvus un to atšķirības. Paraugu ievākšanas kampaņās ievācām gan augu daļas (lapas, zarus, saknes), gan sēklas.

Pētījumu uzsākām 2020. gada vasarā. Līdz šim jau esam īstenojuši paraugu ievākšanas kampaņas. Tā kā Latvijā tie ir aizsargājami augi, paraugu ievākšanai nokārtojām speciālu Dabas aizsardzības pārvaldes izsniegtu atļauju. Esam ievākuši Latvijas savvaļā atrodamo Jūrmalas zilpodžu populācijas un privāto audzētāju paraugus visiem trim pētījumā apskatītajiem augiem. Devāmies augu paraugu ievākšanas ekspedīcijās arīdzan uz Sāremā un Kihnu salām Igaunijā. Arī šīm ekspedīcijām ieguvām speciālu atļauju.

Bijām paredzējuši doties paraugu ievākšanas ekspedīcijās uz citiem to dabiskajiem izplatības areāliem, bet šos plānus izjauca COVID-19 pandēmija. Mums nācās pielāgoties pašreizējai situācijai, tāpēc pirmos pētījuma mēnešus veltījām tam, lai noskaidrotu, kādi materiāli ir pieejami citur pasaulē. Sēklu apmaiņas programmās esam ieguvuši vairākus paraugus no citu valstu botānisko dārzu, universitāšu un privāto audzētāju kolekcijām.

VRI: Ko plānojat darīt nākamajos pētniecības periodos?

I.M.: Paraugu ievākšana ir noslēgusies, un esam uzsākuši darbu pie sēklu stratifikācijas un augu audu kultūru ievades izmēģinājumiem. Paralēli šīm aktivitātēm apkopojam literatūrā pieejamo informāciju par ķīmisko analīžu veikšanu Sibīrijas žeņšeņam, parastajai īvei un Jūrmalas zilpodzei. Izstrādājam metodiku un sagatavojam ekstraktus, lai varam veikt ķīmiskās analīzes, kas mums ļaus noskaidrot, kādas aktīvās vielas satur katra suga un katras sugas atšķirīgās populācijas. Tad, kad būsim noskaidrojuši, kurai populācijai piemīt vērtīgākais ķīmiskais sastāvs, turpināsim pavairot tieši šīs populācijas kultūras.

Pētījums tiek veikts projekta “Audu kultūru pielietojuma izpēte apdraudēto ārstniecības augu sugu komerciālai pavairošanai” (Nr. 1.1.1.1/19/A/083) ietvaros. Projektu atbalsta Eiropas Reģionālās attīstības fonds (ERAF), darbības programmas "Izaugsme un nodarbinātība" 1.1.1. specifiskā atbalsta mērķa "Palielināt Latvijas zinātnisko institūciju pētniecisko un inovatīvo kapacitāti un spēju piesaistīt ārējo finansējumu, ieguldot cilvēkresursos un infrastruktūrā" 1.1.1.1. pasākuma "Praktiskas ievirzes pētījumi" ietvaros.

Vairāk par projektu šeit.