АР 08855758 (руководитель Кушнаренко С.В.)

Краткая информация о проекте

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

 

  Наименование проекта: «Разработка эффективной технологии микроклонального размножения коммерчески ценных сортов грецкого ореха для производства высококачественного посадочного материала, адаптированного к условиям юго-востока Казахстана».

Грецкий орех является одной из самых ценных орехоплодных культур в мире, площади промышленных насаждений составляют около 50 млн. га, мировое производство превышает 1,5 млн тонн. В Казахстане в течение последних пяти лет усилилась работа по развитию ореховодства. В 2017 году была зарегистрирована «Казахстанская ассоциация производителей и переработчиков орехов и ягод». Ежегодно расширяются площади под промышленные ореховые сады в Алматинской и Туркестанской областях, где почвенно-климатические условия наиболее подходят для выращивания грецкого ореха. Мировой опыт производства грецкого ореха показывает, что это высокорентабельная отрасль, при условии, что используются качественные высокопродуктивные сорта. Для получения однородного стандартного посадочного материала с сохранением положительных качеств сорта необходимо размножать материал не семенами, а вегетативно. Традиционно сорта грецкого ореха размножают с помощью прививки, очень трудоемкой и сложной процедуры, при этом важнейшим вопросом остается обеспечение чистоты подвойного и привойного материала, освобождение его от бактериальных и грибных патогенов. Практически невозможно размножить грецкий орех черенкованием в связи с чрезвычайно низким процентом укоренения черенков. Таким образом, до сих пор отсутствуют эффективные технологии для получения генетически однородного материала в течение круглого года. В связи с этим, чрезвычайно актуальным является разработка технологии микроклонального размножения грецкого ореха.

  Цель проекта: разработка эффективной технологии микроклонального размножения коммерчески ценных сортов грецкого ореха для производства высококачественного посадочного материала, адаптированного к условиям юго-востока Казахстана.

  Ожидаемые результаты:

  1. Эффективные режимы стерилизации растительного материала, асептическая коллекция коммерчески ценных сортов грецкого ореха в условиях in vitro.
  2. Коммерчески рентабельные коэффициент размножения и процент укоренения сортов грецкого ореха в условиях in vitro.
  3. Генетические паспорта коммерчески ценных сортов грецкого ореха с использованием микросателлитных ДНК-маркеров.
  4. Надежный протокол криоконсервации апикальных меристем и криогенная коллекция коммерчески ценных сортов грецкого ореха.
  5. Высококачественный посадочный материал коммерчески ценных сортов грецкого ореха.

  Научный руководитель проекта:

  Кушнаренко Светлана Вениаминовна, заведующая лабораторией криосохранения гермоплазмы Института биологии и биотехнологии растений (ИББР), кандидат биологических наук, ассоциированный профессор. Опубликовано более 170 научных трудов, из них 18 публикаций включены в базу данных Web of Science, 12 – в базу данных Scopus. Индекс Хирша 8. Scopus ID 6507153914; Web of Science ID M-6616-2015

  Члены исследовательской группы:

  Ромаданова Наталья Владимировна, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук. Опубликовано более 80 научных работ. Индекс Хирша 4. Scopus ID 36111616700.

  Гриценко Диляра Александровна, заведующая лабораторией молекулярной биологии ИББР, PhD. Индекс Хирша – 2 (Web of Science), ORCID ID 0000-0001-6377-3711.

  Аралбаева Молдир Маликовна, младший научный сотрудник. Опубликовано 17 научных работ, из них 2 публикации – в базах данных Web of Science и Scopus. Индекс Хирша 1. Scopus ID 57195069563.

  Рымханова Назгүл Қабдулақызы, младший научный сотрудник.

  Михайленко Наталья Вячеславовна, лаборант.

  Список публикаций и патентов исполнителей проекта за период с 2015 по 2020 г.г.

  • Kushnarenko , Romadanova N., Aralbaeva M. In vitro conservation of the only endangered population of Corylus avellana L. in Kazakhstan // Research on Crops. – 2020. – Vol. 21, No. 4. – Р. 681–686.
  • Утегенова Г.А., Кушнаренко С.В., Қалыбаев Қ.Р., Шораұлы Б., Огарь Н.П. Оценка состояния дикорастущей популяции ореха грецкого (Juglans regia ) в Казахстане // Ізденістер, нәтижелер. Исследования, результаты. – 2019. – № 2. – С. 276-285.
  • Омашева М.Е., Махмутова И.А., Утегенова Г.А., Ромаданова Н.В., Кушнаренко С.В. Сравнительная оценка методов выделения геномной ДНК из свежих, засушенных и гербарных листьев Juglans regia и Corylus avellana // Ізденістер, нәтижелер. Исследования, результаты. – 2019. – № 2. – С. 225-232.
  • Кушнаренко С.В., Ромаданова Н.В., Огарь Н.П., Аралбаева М.М., Верзилов М.А. Современное состояние популяции лещины обыкновенной (Corylus avellana L.) в Казахстане // Вестник Карагандинского Университета. Серия «Биология. Медицина География» – 2019. – № 2 (94). – С. 99-104.
  • Патент на полезную модель № 4998 от 05.06.2020. Кушнаренко С.В., Аралбаева М.М., Ромаданова Н.В. «Способ размножения лещины обыкновенной». Регистрационный № 2019/0952.2. Дата поступления 30 октября 2019 г.
  • Ромаданова Н.В., Нурманов М.М., Махмутова И.А. Кушнаренко С.В. Производство суперэлитных саженцев сортов и клоновых подвоев яблони // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина (междисциплинарный). – 2018. – №3 (98). – С. 4-13.
  • Utegenova G., Pallister K., Kushnarenko S., Ozek G., Ozek T., Abidkulova K., Kirpotina L., Schepetkin I., Quinn M., Voyich J. Chemical composition and antibacterial activity of essential oils from Ferula species against methicillin-resistant Staphylococcus aureus // Molecules. – 2018. – 23(7). – Р. 1679-1696.
  • Kushnarenko S., Romadanova N., Aralbayeva, Zholamanova S., Alexandrova A., Karpova O. Combined ribavirin treatment and cryotherapy for efficient Potato virus M and Potato virus S eradication in potato (Solanum tuberosum L.) in vitro shoots // In vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. – 2017. – V. 53 (4). – P. 425-432.
  • Romadanova N.V., Kushnarenko S.V., Karasholakova L.N. Development of a common PVS2 vitrification method for cryopreservation of several fruit and vegetable crops // In vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. – 2017. – V. 53 (4). – P. 382-393.
  • Ромаданова Н.В., Махмутова И.А., Карашолакова Л.Н., Христенко А.А., Кушнаренко С.В. Оптимизация микроклонального размножения барабариса // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. – 2017. – No.2. – P. 47-55.
  • Romadanova N.V., Mishustina S.A., Gritsenko D.A., Omasheva M.Y., Galiakparov N.N., Reed B.M., Kushnarenko S.V. Cryotherapy as a method for reducing the virus infection of apples (Malus) // CryoLetters. – 2016. – V. 37, No. 1. – P. 1-9.
  • Патент 001528 KZ, А01G 1/06. Способ получения оздоровленных саженцев яблони / Ромаданова Н.В., Кушнаренко С.В. // Министерство юстиции республики Казахстан. РГП на праве хоз. Вед. «Институт биологии и биотехнологии растений» КН МОН РК. – № 1528; заявл. 31.07.15/0244.2, опубл. 08.07.16. Бюл. № 8.

 

  Достигнутые результаты за 2020-2021 гг.

Завершена работа по введению в культуру in vitro и созданию асептической коллекции коммерчески ценных сортов и форм грецкого ореха. Установлено, что использование препарата консервантов для растений (Plant Preservative Mixture, РРМ) снижало бактериальную и грибковую контаминацию в среднем с 41,7% до 22,1% и с 42,0% до 29,5%, соответственно. Положительное влияние РРМ отмечено на процент формирования асептических растений грецкого ореха в культуре in vitro, который составил в среднем 16,7%. Создана асептическая коллекция 10 коммерчески ценных сортов и форм грецкого ореха.

Оптимизирован состав питательных сред для микроклонального размножения грецкого ореха. Значения коэффициента размножения (Кр) составили от 3,1 до 3,5 в зависимости от генотипа. Разработан двухэтапный способ укоренения побегов грецкого ореха в культуре in vitro, при котором процент укоренения побегов составил от 79,7 до 85,7% в зависимости от генотипа. Следующим этапом будет перевод растений грецкого ореха из культуры in vitro в почвенный субстрат.

Проведено генотипирование 10 образцов грецкого ореха с использованием SSR-маркеров. Для каждого образца грецкого ореха разработаны ДНК-паспорта, содержащие генетические профили по 9 полиморфным маркерам (WGA1, WGA4, WGA9, WGA32, WGA69, WGA79, WGA118, WGA202, WGA276).

 

  Публикации по результатам исследований

Публикации в изданиях дальнего зарубежья

а) публикации в изданиях, входящих в базу данных Web of Science Core Collection (Thomson Reuters, США)

  1. Kushnarenko S., Aralbayeva M., Rymkhanova N., Romadanova N. Plant Preservative Mixture increases the percentage of walnut aseptic shoots // In Vitro Cellular & Developmental Biology. – Animal. – 2021. – Vol. 57, supplement issue 1, June 2021. – P. S51.

Статьи в изданиях РК

  а) в журналах, сборниках, в т.ч. трудов конференций

  1. Кушнаренко С.В. Создание криобанка гермоплазмы растений в Казахстане: 15 летний опыт работы // В сб. Сохранение и воспроизводство генетических ресурсов для устойчивого сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности в масштабах ОИС. Матер. конф. 25 мая 2021 г., Нур-Султан, 2021. – С. 67-70.

Тезисы

  а) в трудах международных конференций дальнего и ближнего зарубежья:

  1. Kushnarenko S., Romadanova N., Aralbayeva M., Rymkhanova N. Conserving Juglans regia L. from the natural population in Kazakhstan by cryopreservation of isolated embryonic axes and shoot tips // Conserving Exceptional Plants Symposium, Cincinnati Zoo & Botanical Garden, USA, October 19-21, 2021.
  2. Кушнаренко С.В., Аралбаева М.М., Рымханова Н.Қ., Ромаданова Н.В., Турдиев Т.Т. Методы биотехнологии для сохранения генетических ресурсов грецкого ореха в Казахстане // Тез. докл. II Межд. науч. практ. конф. «Геномика и современные биотехнологии в размножении, селекциии сохранении растений», Ялта, 13-15 октября, 2021 г. – 2021. – С. 161.
  3. Рымханова Н.Қ., Аралбаева М.М., Кушнаренко С.В. Создание асептической коллекции коммерчески ценных сортов грецкого ореха // Тез. докл. II Межд. науч. практ. конф. «Геномика и современные биотехнологии в размножении, селекции и сохранении растений», Ялта, 13-15 октября, 2021 г. – 2021. – С. 141.

б)  в трудах международных конференций Республики Казахстан:

  1. Аралбаева М., Ермекқызы Д., Джусупбекова А. Оптимизация методов микроклонального размножения и укоренения коммерчески-ценных сортов грецкого ореха (Juglans regia L.) // Матер. межд. науч. конф. студентов и молодых ученых «Фараби әлемі», Алматы, 6-8 апреля 2021 г. – 2021. – С. 11.
  2. Джусупбекова А., Ермекқызы Д. Оптимизация метода криоконсервации изолированных зародышевых осей грецкого ореха Juglans regia L. // Матер. межд. науч. конф. студентов и молодых ученых «Фараби әлемі», Алматы, 6-8 апреля 2021 г. – 2021. – С. 34.