Το φυτό γαϊδουράγκαθο (Silybum marianum (L.) Gaertn.) είναι ιθαγενές φυτό της λεκάνης της Μεσογείου, το οποίο τώρα έχει εξαπλωθεί και εντοπίζεται σε όλο τον κόσμο. Το γαϊδουράγκαθο καλλιεργείται ως φαρμακευτικό φυτό σε διάφορες χώρες λόγω των φαρμακευτικών ιδιοτήτων του που οφείλονται στη σιλυμαρίνη, ένα μείγμα διαφόρων ουσιών που περιέχεται στο εκχύλισμα των σπόρων. Ακόμη, τα συμπληρώματα διατροφής με γαϊδουράγκαθο (σιλυμαρίνη) βρίσκονται ανάμεσα στα πιο δημοφιλή φυτικά προϊόντα. Επίσης, οι σπόροι και η βιομάζα ολόκληρου του φυτού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ελαίου και ενέργειας αντίστοιχα. Οι γεωργοί χρησιμοποιούν σπόρους από φυσικούς πληθυσμούς-βιοτύπους ως υλικό πολλαπλασιασμού για την καλλιέργεια του γαϊδουράγκαθου, αν και διάφορες ποικιλίες είναι διαθέσιμες για εμπορική παραγωγή. Επομένως, είναι ανάγκη να αξιολογούνται και να χαρακτηρίζονται οι αυτοφυείς πληθυσμοί ώστε να χρησιμοποιούνται σε προγράμματα βελτίωσης του γαϊδουράγκαθου. Η απόδοση και η ποιότητα του γαϊδουράγκαθου (π.χ. η περιεκτικότητα των σπόρων σε σιλυμαρίνη) εκτός από τον γονότυπο, τη γεωγραφική θέση της καλλιέργειας και τις καιρικές συνθήκες εξαρτάται και από τις εφαρμοζόμενες καλλιεργητικές τεχνικές. Στο πλαίσιο της εκπόνησης της διδακτορικής διατριβής σχεδιάστηκε και διεξήχθη μια εκτεταμένη μελέτη με σκοπό την αξιολόγηση τριάντα τεσσάρων γηγενών πληθυσμών γαϊδουράγκαθου κυρίως ως προς την περιεκτικότητά τους σε σιλυμαρίνη και στα βιοδραστικά συστατικά της. Επιπλέον, έγινε εκτίμηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας των εκχυλισμάτων των σπόρων των πληθυσμών. Ακόμη, πραγματοποιήθηκαν πειράματα στο αγρόκτημα Βελεστίνου, σε τρεις καλλιεργητικές περιόδους, για τη μελέτη της επίδρασης της πυκνότητας της καλλιέργειας και των ρυθμιστών ανάπτυξης στην ανάπτυξη, την ποιότητα και την απόδοση του φυτού σε σιλυμαρίνη, ενώ έγινε και αξιολόγηση της περιεκτικότητας σε σιλυμαρίνη σπόρων του φυτού σε διαφορετικά στάδια ωρίμανσης. Τέλος, διεξήχθηκαν πειράματα απομόνωσης της σιλυμαρίνης και των συστατικών της με την καινοτόμο μέθοδο της μη-ομοιοπολικής μοριακής αποτύπωσης χρησιμοποιώντας τις τεχνικές του πολυμερισμού διαλύματος και της ηλεκτροστατικής ινοποίησης. Η μελέτη των πληθυσμών από διάφορες περιοχές της Ελλάδας έδειξε ότι υπάρχει μικρή παραλλακτικότητα στα κύρια φαινοτυπικά χαρακτηριστικά. Όσον αφορά την περιεκτικότητα των σπόρων σε σιλυμαρίνη διαπιστώθηκε σχετικά μεγάλη διακύμανση, με τις τιμές να κυμαίνονται από 2,31 έως 7,71% και τον μέσο όρο της περιεκτικότητας να είναι 3,29%. Ακόμη, μεγάλη διακύμανση μεταξύ των πληθυσμών καταγράφηκε στην περιεκτικότητα των κύριων συστατικών της σιλυμαρίνης στους σπόρους. Μέσω της ιεραρχικής ανάλυσης κατά συστάδες οι πληθυσμοί ταξινομήθηκαν σε τρεις ομάδες (5 συστάδες). Τέλος, αρκετοί από τους πληθυσμούς που μελετήθηκαν αποτελούν μια πολύτιμη γενετική πηγή και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε προγράμματα βελτίωσης του γαϊδουράγκαθου για τη δημιουργία ποικιλιών, ιδιαίτερα οι πληθυσμοί ‘Σπάτα’ και ‘Καστοριά’ λόγω της μεγάλης περιεκτικότητάς τους σε σιλυμαρίνη καθώς και σε σιλυβίνη (Α και Β). Η πειραματική καλλιέργεια του γαϊδουράγκαθου έδειξε ότι η πυκνότητα των φυτών είχε σημαντική επίδραση στην ανάπτυξη και την απόδοση της καλλιέργειας. Ο ρυθμιστής ανάπτυξης, mepiquat chloride, είχε μέτρια επίδραση στο ύψος των φυτών (μείωση από 7,9 έως 14,8%), ενώ δεν επηρέασε τα άλλα χαρακτηριστικά της καλλιέργειας που μελετήθηκαν, ούτε παρουσίασε κάποια φυτοτοξική επίδραση. Ακόμη, διαπιστώθηκε ότι οι καιρικές συνθήκες επηρέασαν την απόδοση της καλλιέργειας του γαϊδουράγκαθου. Η απόδοση σε σπόρο κυμάνθηκε μεταξύ 95,3 και 222,0 kg/στρέμμα, ενώ η απόδοση σε σιλυμαρίνη κυμάνθηκε μεταξύ 3,3 και 6,4 kg/στρέμμα. Από τη μελέτη των σπόρων που έγινε σε διαφορετικά στάδια ωρίμανσης διαπιστώθηκε ότι η περιεκτικότητα των σπόρων σε έλαιο και σιλυμαρίνη αυξάνεται όσο αυξάνεται ο βαθμός ωρίμανσης των σπόρων και ότι οι σπόροι των κεντρικών κεφαλών ωριμάζουν νωρίτερα από τους σπόρους των πλευρικών κεφαλών. Μελετήθηκαν οι διαδικασίες παρασκευής μοριακά αποτυπωμένων σε σιλυμαρίνη πολυμερών για την ανάπτυξη μεθόδων απομόνωσης της σιλυμαρίνης και των συστατικών της από εκχυλίσματα σπόρων γαϊδουράγκαθου. Η συμβατική αποτύπωση με ριζικό πολυμερισμό βινυλικών μονομερών παρουσία της σιλυβίνης κατέδειξε ότι η σιλυβίνη αναστέλλει πλήρως τον πολυμερισμό, πιθανώς δεσμεύοντας τις ελεύθερες ρίζες του εκκινητή. Η αποτύπωση της σιλυβίνης με την τεχνική της ηλεκτροστατικής ινοποίησης έδειξε ότι αυτή η μέθοδος είναι πιο αποτελεσματική και χρίζει περαιτέρω μελέτης.