ipbbkz@gmail.com
+ 7 (727) 394 75 62
HomeAP 14871383 (руководитель Туруспеков Е.К.)

AP 14871383 (руководитель Туруспеков Е.К.)

Краткая информация о проекте

Наименование проекта: ИРН AP14871383 «Разработка KASP-маркеров с целью создания конкурентоспособных сортов мягкой пшеницы, твердой пшеницы и ячменя в Казахстане».

Казахстан – важный экспортер зерновых на мировом рынке, а мягкая, твердая пшеница и ячмень, занимающие 12,2, 0,5, и 2,0 млн.га посевной площади соответственно, являются основными зерновыми культурами в стране. Именно зерновые представляют собой важный товар на международном рынке, а страна находится в топ-десять экспортеров. Однако, средняя урожайность редко превышает 1 т/га для пшеницы и 1,5 т/га для ячменя. Благодаря широкому распространению геномных технологий, использование SNP (single nucleotide polymorphism, однонуклеотидный полиморфизм) маркеров и SNP-ассоциированных типов ДНК-маркеров может значительно помочь в создании новых высокопродуктивных конкурентоспособных сортов. Один из наиболее широко применяемых подобных типов маркеров это KASP (Kompetitive—allele—specific PCR, конкурентная аллель-специфическая ПЦР), обеспечивающий быстрый, надежный, экономичный и автоматизированный скрининг генотипов. Разработка KASP-маркеров основывается на SNP, идентифицированных ранее в наших работах по полногеномному поиску ассоциаций для данных культур. Применение KASP-наборов повысит точность и сократит время необходимое на выведение новых сортов.

Цель проекта: разработать наборы эффективных KASP-маркеров для мягкой, твердой пшеницы и ячменя с целью создания новых конкурентоспособных сортов с высокой урожайностью и качеством зерна в основных зерносеющих регионах страны, а также для внедрения марке-опосредованного метода в селекционный процесс.  

Ожидаемые результаты:

  1. SNP-маркеры, ассоциированные с признаками адаптации, компонентами урожайности, устойчивостью к болезням и качеством зерна для трех культур, будут трансформированы в KASP-маркеры.
  2. Коммерческие сорта и перспективные линии мягкой пшеницы, твердой пшеницы и ячменя будут генотипированы с использованием KASP-маркеров.
  3. Будет проведена валидация эффективности KASP-маркеров с использованием имеющихся полевых данных для трех культур из северных, центральных и юго-восточных регионов страны.
  4. Будет проведена оценка KASP-наборов для трех культур и подготовлены практические рекомендации для улучшения селекционных процессов с использованием методов маркер-опосредованной селекции.
  5. На основе результатов проекта будет создана информационная база данных для коммерческих сортов и перспективных линий мягкой, твердой пшеницы и ячменя.

Научный руководитель проекта:

Туруспеков Ерлан Кенесбекович, заведующий лабораторией молекулярной генетики, кандидат биологических наук, профессор. Соавтор более 100 публикаций, в т.ч. 50 в рецензируемых международных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science (H-index 13, Researcher ID: C-3458-2011) и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus (Индекс Хирша 16, Scopus Author ID: 57197860996), включая 29 статей за период 2016-2021 г.г. ORCID https://orcid.org/0000-0001-8590-1745

Члены исследовательской группы:

Г.А. Середа, канд. с.-х. наук, зав. отделом селекции и первичного семеноводства Карагандинской СХОС им. А. Христенко, опыт селекционной работы >35 лет. Соавтор 10 сортов зерновых культур. H-index=4 (Scopus Author ID: 57210671318 ).

В.A. Чудинов, заведующий отделом селекции ячменя Карабалыкской СХОС. H-index 6 (Scopus Author ID: 55600618100), является основным соавтором 10 сортов ярового ячменя, 1 сорта овса и 4 сортов яровой мягкой пшеницы, соавтор 62 научных статей, обладатель 10 патентов на селекционные достижения.

Ш.Н. Ануарбек, научный сотрудник, PhD, 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 и др. ORCID https://orcid.org/0000-0002-8673-9820

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

Ю.А. Гениевская, магистр, младший научный сотрудник, PhD-докторант по теме проекта, соавтор 11 статей (9 в рецензируемых журналах, WoS и Scopus), (H-index 5, Scopus Author ID:  57196939730), из них 7 по теме проекта. Соавтор патента (полезная модель). Стажировалась в Университете Оксфорда, Великобритания.

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 2017-2022 г.г.

  1. Zatybekov, A. Genievskaya Y, Rsaliyev A, Turuspekov Y, Abugalieva S. (2022). Identification of quantitative trait loci for leaf rust and stem rust seedling resistance in bread wheat using a genome-wide association study. Plants (IF=3.935, квартиль-Q1; SJR=0.892, процентиль-56) 11(1):74. DOI: 10.3390/plants11010074.  
  2. Amalova, A., Abugalieva S, Babkenov A., Babkenova S., Turuspekov Y. (2021). Genome-wide association study of yield components in spring wheat collection harvested under two water regimes in Northern Kazakhstan. PeerJ (IF=3.369, квартиль-Q2; SJR=0.927, процентиль-83) 9:e11857. DOI:10.7717/peerj.11857.
  3. Yermekbayev K., Griffiths S., Chhetry M., Leverington-Waite, M., Orford, S., Amalova, A., Abugalieva S., Turuspekov Y. (2020). Construction of a Genetic Map of RILs Derived from Wheat (T. aestivum L.) Varieties Pamyati Azieva × Paragon Using High-Throughput SNP Genotyping Platform KASP-Kompetitive Allele Specific PCR. Russian Journal of Genetics (IF=0.729, квартиль-Q4, SJR=0.208, процентиль-8) 56(9):1090-1098. DOI: 10.1134/S102279542009015X.
  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. PLoS ONE (IF=3.788, квартиль-Q2; SJR=0.990, процентиль-92). 15(6): e0234863. DOI: 10.1371/journal.pone.0234863. 
  5. Genievskaya Y, Turuspekov Y, Rsaliyev A, Abugalieva S. (2020). Genome-wide association mapping for resistance to leaf, stem, and yellow rusts of common wheat under field conditions of South Kazakhstan. PeerJ (IF=3.369, квартиль-Q2; SJR=0.927, процентиль-83) 8:e9820. DOI: 10.7717/peerj.9820.
  6. 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, PLoS ONE (IF=3.788, квартиль-Q2; SJR=0.990, процентиль-92). 14(8):e0221064. DOI: 10.1371/journal.pone.0221064.
  7. 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. PLoS ONE (IF=3.788, квартиль-Q2; SJR=0.990, процентиль-92) 3(10): e0205421. DOI: 10.1371/journal.pone.0205421.
  8. 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=1.243, квартиль-Q4, SJR=0.343, процентиль-62). 15(1):29-35.DOI: 10.1017/S1479262115000325.
  9. Turuspekov Y., Baibulatova A., Yermekbayev K., Tokhetova L., Chudinov V., Sereda G., Ganal M.W, Griffiths S., Abugalieva S. (2017). GWAS for plant growth stages and yield components in spring wheat (Triticum aestivum L.) harvested in three regions of Kazakhstan. BMC Plant Biology (IF=4.96, квартиль-Q1; SJR=1.378, процентиль-87). 17(S1):51-61. DOI: 10.1186/s12870-017-1131-2
  10. Tajibayev D., Yusov V.S., Chudinov V.A., Mal’chikov P.N., Rozova M.A., Shamanin  V.P.,  Shepelev S., Sharmag R., Tsygankov V.I., Morgounov A. I. (2021). Genotype by environment interactions for spring durum wheat in Kazakhstan and Russia. Ecological Genetics and Genomics (SJR=0.990, процентиль-74), 21, 100099. DOI: 10.1016/j.egg.2021.100099

Результаты за 2022 г.г.:

1. Выделена и очищена ДНК образцов коллекции сортов и перспективных линий зерновых культур. Пополнен ДНК-банк коллекции мягкой пшеницы (30), твёрдой пшеницы (10), ячменя (20).

2. В результате идентификации локусов количественных признаков (Quantitative Trait Loci – QTL) на основе полногеномного анализа ассоциаций и QTL-анализа картирующих популяций, были отобраны SNP-маркеры для трансформации в маркеры класса KASP.

3. На основе нуклеотидных последовательностей, выделенных SNP маркеров, связанных с признаками адаптации растений, компонентами урожайности, устойчивостью к болезням и качеством зерна,  был осуществлен дизайн праймеров для мягкой пшеницы (34 KASP), твердой пшеницы (15 KASP) и ячменя (12 KASP).