АР 08855387 (руководитель Туруспеков Е.К.)

Краткая информация о проекте

(продолжительность проекта 27 мес., 2020-2022 г.г.)

 

  Наименование проекта: ИРН АР08855387 «Сгруппированное ассоциативное картирование для поиска генов и использования для повышения урожайности, качества, и устойчивости к болезням мягкой пшеницы».

В Казахстане, одной из ведущих стран-экспортеров пшеницы в мире, селекционные проекты пшеницы традиционно основываются на использовании классических методов. Вместе с этим, современное развитие генетических ресурсов растений и высокоскоростных платформ генотипирования с использованием массива SNP (single nucleotide polymorphism) маркеров предлагают широкий ряд молекулярных технологий для усиления селекции пшеницы в мире. Данные технологии способствуют поиску и созданию эффективных наборов ДНК-маркеров для сложных количественных признаков, и развитию региональных селекционных проектов на основе технологии маркер-опосредованной селекции. Казахстан выращивает пшеницу на территории 12 миллионов гектаров, при этом продуктивность редко превышает 1.3 тонны на гектар. Это, в основном, связано с тем, что пшеница выращивается в зоне критического земледелия, и подвержена абиотическим и биотическим стрессам, таким как листовая, стеблевая и желтая ржавчинные болезни и др. С другой стороны, по прогнозам специалистов ФАО, средняя урожайность пшеницы в Казахстане может достигнуть 3.0 тонны на гектар. Для достижения этой цели необходимо учитывать новые достижения в агробиотехнологии, включая развитие генетических ресурсов и современные молекулярные инструменты.

  Цель проекта: идентификация ДНК-маркеров локусов количественных признаков (ЛКП) и специфических генов, ассоциированных с комплексом признаков, включая компоненты урожайности, качества зерна, устойчивости к ржавчинным болезням, на основе использования методологии сгруппированного ассоциативного картирования (САК) для яровой мягкой пшеницы Triticum aestivum L.

  Ожидаемые результаты:

  1. Фенологическая и фенотипическая характериcтика САК-популяции (300 РИЛ) и 180 местных образцов яровой мягкой пшеницы, выращенных в условиях Северного и Юго-восточного Казахстана.
  2. Характеристика популяции САК и местных образцов мягкой пшеницы, выращенных в Северном и Юго-восточном Казахстане по показателям и специфическим генам качества.
  3. Будет осуществлена оценка устойчивости образцов САК-популяции и местной коллекции яровой пшеницы к листовой, стеблевой и желтой ржавчине в полевых условиях.
  4. Будет осуществлено сгруппированное ассоциативное картирование и геномное прогнозирование ЛКП, связанных с компонентами урожайности, качества зерна, и устойчивостью к ржавчинным болезням, на основе использования фенотипических и генотипических данных САК-популяции.
  5. Будет создан набор ДНК-маркеров для идентифицированных ЛКП, связанных с компонентами урожайности, показателями качества зерна, и устойчивостью к ржавчинным болезням.

  Научный руководитель проекта:

  Туруспеков Ерлан Кенесбекович, заведующий лабораторией молекулярной генетики, кандидат биологических наук, профессор. Е.К. Туруспеков имеет многолетний опыт работы в области молекулярной генетики, геномики и селекции зерновых культур, в т.ч. в крупных зарубежных научных центрах США, Великобритании и Японии. В 2015-2020 гг. являлся научным руководителем научно-технической Программы (2015-2017 гг.), 3 проектов (2015-2017, 2018-2020), руководителем казахстанской группы гранта Европейской 7 рамочной программы (2012-2015). Имеет более 100 публикаций, в т.ч. 50 в рецензируемых международных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science (H-index 12, Researcher ID: C-3458-2011) и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus (Индекс Хирша 14, Scopus Author ID: 57197860996), включая 29 статей за период 2016-2021 г.г. ORCID https://orcid.org/0000-0001-8590-1745.

  Члены исследовательской группы:

  С.И. Абугалиева, главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор. Опыт работы более 30 лет, соавтор >100 статей (37 статей в рецензируемых зарубежных научных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science (ResearcherID: M-6690-2015) и/или Scopus (H-index 8, Scopus Author ID: 6507029042); 50 статей в журналах КОКСОН и др.; соавтор 6 монографий, 5 научно-методических рекомендаций, сортов яровой мягкой пшеницы, ярового и озимого ячменя. ORCID https://orcid.org/0000-0002-9748-507X 

  Ш.С. Альмерекова, PhD, старший научный сотрудник, опыт работы по теме проекта 5 лет, соавтор более 20 научных статей, включая 11 статей в рецензируемых изданиях, индексируемых в Web of Science (ResearcherID: AAO-1157-2020) и Scopus (H-index – 3, Scopus Author ID: 57196952712); 7 статей в журналах КОКСОН и др. ORCID https://orcid.org/0000-0002-6079-264X

Ш.Н. Ануарбек, научный сотрудник, магистр, стаж работы по теме 7 лет, имеет более 20 научных трудов, в т.ч. 6 статей (5 в рецензируемых журналах, WoS и Scopus (H-index 3, Scopus Author ID: 57192177334); 3 статьи в журналах КОКСОН), 2 патента (полезная модель), 1 научно-методические рекомендации, др. ORCID https://orcid.org/0000-0002-8673-9820

  А.Ы. Амалова, младший научный сотрудник, PhD-докторант, соавтор 5 статей (2 WoS, H-index 2, ResearcherID: AAO-1156-2020), Scopus Author ID: 57213623570; 3 КОКСОН). ORCID https://orcid.org/0000-0002-7903-3467

Ю.А. Гениевская, младший научный сотрудник, магистр, 5-летний опыт работ по теме, соавтор 10 статей, индексируемых в Web of Science (H-index 4, Researcher ID: AAF-2410-2019) и Scopus (H-index 5, Scopus Author ID: 57196939730). ORCID https://orcid.org/0000-0001-5987-2952

  Зарубежный ученый (консультант): Профессор Саймон Гриффис, Джон Иннес Центр, Норвич, Великобритания. Имеет >100 статей, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus (H-index 34 Scopus Author ID: 7102341547).

 

  Список публикаций и патентов исполнителей проекта за период 2015-2020 гг.

  1. Turuspekov Y., Plieske J., Ganal M., Akhunov E., Abugalieva S. (2017) Phylogenetic analysis of wheat cultivars in Kazakhstan based on the wheat 90K single nucleotide polymorphism array. Plant Genetic Resources: Characterisation and Utilisation (IF=0.792, Q4, SJR=0.312, percentile: 43). 15(1):29-35. DOI: https://doi.org/10.1017/S1479262115000325
  2. Turuspekov Y., Baibulatova A., Yermekbayev K., TokhetovaL., Chudinov V., SeredaG., Ganal M.W, Griffiths S., Abugalieva S. (2017). GWAS for plant growth stages and yield components in spring wheat (Triticum aestivum) harvested in three regions of Kazakhstan. BMC Plant Biology (IF=4.311, Q1; SJR=1.687, percentile 92). 17(S1):51-61. DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-017-1131-2 .
  3. Turuspekov Y., Ormanbekova D., Rsaliev A., Abugalieva S. (2016) Genome-wide association study on stem rust resistance in Kazakh spring barley lines. BMC Plant Biology (IF=4.311, Q1-Plant sciences, SJR=1.687, percentile 92). 16(1):13-21. DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-015-0686-z.
  4. Anuarbek S, Abugalieva S, Pecchioni N, Laidò G, Maccaferri M, Tuberosa R, Turuspekov Y. (2020) Quantitative trait loci for agronomic traits in tetraploid wheat for enhancing grain yield in Kazakhstan environments. PloSONE (IF=3.337, Q2; SJR=1.100, percentile 89). 15(6): e0234863. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234863
  5. Almerekova S., Sariev B., Abugalieva A., Chudinov V., Sereda G., Tokhetova L., Ortaev A., Tsygankov V., Blake T., Chao S., Genievskaya Y., Abugalieva S., Turuspekov Y.* (2019). Association mapping for agronomic traits in six-rowed spring barley from the USA harvested in Kazakhstan, PlosONE (IF=3.337, Q2; SJR=1.100, percentile 89). 14(8):e0221064. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221064 .
  6. Genievskaya Y., Fedorenko Y., Sarbayev A., Amalova А., Abugalieva S., Griffiths S., Turuspekov Y. (2019). QTL mapping of adult-plant resistance to leaf and stem rusts in Pamyati Azieva × Paragon mapping population of common spring wheat. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii (SJR=0.147, percentile 31). 23(7):887-895. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ19.563.
  7. Anuarbek S., Abugalieva S., Turuspekov Y.* (2019). Validation of bread wheat KASP markers in durum lines in Kazakhstan, Proceeding of the Latvian Academy of Sciences. Section B (SJR=0.137, percentile 31). 73(5):462-465. DOI: https://doi.org/10.2478/prolas-2019-0071 .
  8. Genievskaya Y., Almerekova S., Sariev B., Chudinov V., Tokhetova L., Sereda G., Ortaev A., Tsygankov V., Blake T., Chao S., Sato K., Abugalieva S., Turuspekov Y.* (2018). Marker-trait associations in two-rowed spring barley accessions from Kazakhstan and the USA, PlosONE (IF=3.337, Q2; SJR=1.100, percentile 89). 13(10):e0205421. DOI: http://doi.org/10.1371/journal.pone.0205421
  9. Farré, A., Sayers, L., Leverington-Waite, M., Goram, R., Orford, S., Wingen, L., C. Mumford & Griffiths, S*. (2016). Application of a library of near isogenic lines to understand context dependent expression of QTL for grain yield and adaptive traits in bread wheat. BMC plant biology, (IF= 3.67, Q1) 16(1):161.
  10. Griffiths, S.*, Wingen, L., Pietragalla, J., Garcia, G., Hasan, A., Miralles, D., … & Snape, J. (2015). Genetic dissection of grain size and grain number trade-offs in CIMMYT wheat germplasm. PloSONE (IF=2.776 Q2; SJR=1.100, 89–General Agricultural & Biological Sciences) 10(3).

  Достигнутые результаты за 2020-2021 г.г.:

  1. Осуществлена фенологическая и фенотипическая оценка и характеризация САК-популяции (300 РИЛ) и 180 местных образцов яровой мягкой пшеницы, в условиях Северного и Юго-восточного Казахстана.
  2. Осуществлена оценка качества зерна коллекции мягкой пшеницы САК-популяции и местных образцов, выращенных в Северном и Юго-восточном Казахстане.
  3. Дана оценка устойчивости к листовой, стеблевой и желтой ржавчине в САК-популяции и в местной коллекции яровой пшеницы в полевых условиях.
  4. Данные генотипирования и фенотипирования САК-популяции (300 РИЛ) и 180 местных образцов яровой мягкой пшеницы использованы для сгруппированного ассоциативного картирования (САК) локусов количественных признаков (QTL, ЛКП), ассоциированных с компонентами урожайности, качества зерна, и устойчивости к ржавчинным болезням, на основе использования фенотипических и генотипических данных. В результате полногеномного анализа ассоциаций компонентов урожайности и адаптивности мягкой пшеницы выявлено 143 ЛКП в эксперименте Алматинской области и 289 ЛКП – для Акмолинской области; показателей качества зерна – 92 ЛКП, по устойчивости к ржавчинным болезням – 89 ЛКП, соответственно. Среди обнаруженных ЛКП, связанных с компонентами урожайности и адаптивности мягкой пшеницы, 40 ЛКП показали плейотропный эффект (19 в условиях Алматинской и 37 Акмолинской области). Также были обнаружены 17 ЛКП с плейотропным эффектом, локализованные на хромосомах 1A, 4А, 5А, связанные с признаками компонентами урожайности и адаптивности, показателями качества зерна, устойчивости к ржавчинным болезням.
  5. Осуществляется создание набора KASP-маркеров для идентифицированных QTL, связанных с компонентами урожайности, показателями качества зерна, и устойчивостью к ржавчинным болезням.

  Публикации (2020-2021 г.г.):

  Список публикаций в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science и (или) Scopus

  1. Amalova A., Abugalieva S., Babkenov A., Babkenova S., & Turuspekov Y. Genome-wide association study of yield components in spring wheat collection harvested under two water regimes in Northern Kazakhstan // PeerJ (IF= 2.984, Q2 Multidisciplinary sciences; SJR= 0.927, percentile: 83). – 2021. – Vol. 9. – P. e11857. https://doi.org/10.7717/peerj.11857

  Статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН):

  1. Amalova A.Y., Turuspekov Y.K. Agronomic performance of common wheat nested association mapping (NAM) population in Kazakhstan / / Eurasian Journal of Ecology. – 2021. – Vol. 67 (2).  – P. 58-67. https://doi.org/10.26577/EJE.2021.v67.i2.06

  Тезисы международной конференции:

  1. Amalova A., Abugalieva S., Babkenov A., Babkenova S., Turuspekov Y. Association mapping of quantitative trait loci for agronomic traits in spring wheat collection tested under two water regimes in Northern Kazakhstan // The 6th international conference PlantGen2021, Novosibirsk, June 14-18, 2021. – P. 23.

https://conf.icgbio.ru/plantgen2021/2021/06/11/ruassociation-mapping-of-quantitative-trait-loci-for-agronomic-traits-in-spring-wheat-collection-tested-under-two-water-regimes-in-northern-kazakhstanenassociation-mapping-of-quantitative-trait/

 Доклады на конференциях, семинарах (с указанием формы доклада):

а) в дальнем зарубежье

  1. Turuspekov Y. Deployment of SNP genotyping in wheat genetics and breeding projects of Kazakhstan // Training Webinar on Acquisition, Conservation, Exchange and Safety Duplication of Plant Genetic Resources in OIC Member Countries – ASIA”. – 13-14 July 2021. – Islamabad, Pakistan. (устный доклад).

б) в ближнем зарубежье

  1. Turuspekov Y. Application of SNP genotyping Illumina arrays in spring wheat projects for stress resistance in conditions of Kazakhstan // The 6th international conference PlantGen2021, Novosibirsk, June 14-18, 2021. https://conf.icgbio.ru/plantgen2021/program/ (устный доклад)

Выступления в средствах массовой информации:

Проф. Туруспеков Е.К. – на телеканале Хабар 24 – #Наука #СельскоеХозяйство #Семена – «Как наука переживает тяжелые времена в сельском хозяйстве | Наука». 19 октября 2021 г. https://youtu.be/sO8f-auMBeU