В Ботаническом саду ТвГУ создана фондовая коллекция «Редкие и исчезающие растения Тверской области», которая фактически является «живой» Красной книгой региона на территории сада.
В коллекции представлено 170 видов сосудистых растений и 27 видов мохообразных. Из них 90 видов сосудистых растений (53%) и 9 видов мохообразных (33,3%) занесены в Красную книгу Тверской области. Представлены все отделы высших растений. Не менее 30 видов проходят интродукционное испытание впервые.
Большое внимание уделено представителям семейства Orchidaceae(21 вид), среди них Orchismilitaris, Orchisustulata, Epipactisatrorubens, Cypripediumcalceolus, Listeracordata, Neottianidus-avis и др.
Отдельное направление – работа с представителями сосудистых споровых растений.
В коллекции представлено 25 папоротникообразных (среди них Botrychium lunaria, Ophioglossum vulgatum, редкие для Средней России реликтовые виды Diplasium sibiricum, Cystopteris sudetica, Gymnocarpium robertianum), 3 вида плауновидных (Diphasiastrum tristachyum, D. complanatum, Lycopodiella inundata и Equisetum variegatum)
Проводятся эксперименты по выращиванию редких и исчезающих видов мохообразных в культуре. К настоящему моменту в коллекции Ботанического сада ТГУ представлены 27 видов мохообразных (23 мха и 4 печеночника). Из них 8 видов (7 мхов и 1 печеночник) занесены в списки реких и исчезающих мохообразных области. Все мохообразные проходят интродукционное испытание впервые.
Растения фондовой коллекции «Редкие и исчезающие растения Тверского региона» представлены на серии экспозиций «Уникальные природные комплексы Тверской области», экспозициях отделов Природной флоры, Декоративного цветоводства, питомниках Сада. Все растения снабжены особыми специализированными этикетками.

|