AP 09258985 (руководитель Мурсалиева В.К.)

Краткая информация о проекте

(продолжительность проекта 36 месяцев, 2021-2023 г.)

 

  Наименование проекта: ИРН АРО9258985 «Разработка биотехнологии получения культуры адвентивных корней туркестанского мыльного корня Allochrusa gypsophioloides для производства коммерчески ценных вторичных метаболитов in vitro».

Аллохруза качимовидная Allochrusa gypsophiloides (Regel) Schischk. (сем. Caryophyllaceae Juss.)  или туркестанский мыльный корень (ТМК) — эндем Памиро-Алая и Западного Тянь-Шаня. ТМК – ценное лекарственное растение природной флоры Казахстана, супер-продуцент тритерпеновых сапонинов с высокими поверхностно-активными свойствами и широким спектром фармакологической активности. В настоящее время истощение естественных запасов и деградирующее состояние природных популяций эндемичного вида в результате хозяйственной деятельности в ареале его произрастания обуславливают необходимость поиска альтернативных путей получения биологически активных метаболитов из ТМК.

Идея проекта заключается в разработке и получении клоновых культур адвентивных корней ТМК, оценке их ростовой и биосинтетической активности in vitro для производства коммерчески ценных вторичных метаболитов (сапонинов) биотехнологическим способом и сохранения генетических запасов эндемичного вида Allochrusa gypsophiloides.

  Цель проекта: разработка научных и биотехнологических основ продуцирования in vitro вторичных метаболитов в культуре адвентивных корней Allochrusa gypsophiloides – ценного продуцента медицинского и технического сапонина.

Для достижения цели будут: изучено влияние основных трофических и гормональных факторов культивирования на ростовую активность и биосинтетический потенциал ТМК in vitro; выявлены морфологические, гистологические и физиолого-биохимические особенности дифференцировки и роста адвентивных корней, проведена оценка метаболической продуктивности клоновых культур корней ТМК, дана количественная и качественная характеристика экстрактов тритерпеновых сапонинов, полученных биотехнологическим методом.

  Ожидаемые результаты: 1) научная и биотехнологическая база для альтернативного способа получения вторичных метаболитов эндемичного вида Allochrusa gypsophiloides на основе клоновых культур адвентивных корней in vitro; 2) лабораторный регламент получения культуры адвентивных корней ТМК; 3) клоновые культуры корней ТМК с высоким ростовым индексом и биосинтетическим потенциалом in vitro; 4) научно-методические рекомендации по культуре изолированных корней ТМК.

 

  Научный руководитель проекта:

  Мурсалиева Валентина Кадаматовна, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии и биохимии растений, кандидат биологических наук, главный специалист в области культуры тканей растений и разработке технологий микроклонального размножения для хозяйственно-ценных видов растений. Мурсалиева В.К. являлась научным руководителем 7 прикладных проектов по НТП МОН РК (за период 2000-2017 гг.), ответственным исполнителем заданий в рамках НТП в соисполнительстве с АО МНПХ «Фитохимия» (2012-2014 гг.), с Мангышлакским экспериментальным ботаническим садом (2018-2020 гг.). Является автором 5 научно-методических рекомендаций, 11 инновационных патентов РК, имеет более 80 статей в научных изданиях, в том числе 4 статьи в рецензируемых международных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science (https://app.webofknowledge.com/author/record/12173077,41802049) и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus (индекс Хирша 2, Scopus Author ID: 55428004100, ORCID iD: 0000-0003-4803-9169).

 

  Члены исследовательской группы:

  Усенбеков Б.Н., заведующий лабораторией, кандидат биологических наук, ассоциированный профессор, имеет более 70 публикаций, в том числе 9 статей в зарубежных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science (ResearcherID: AAQ-3706-2020) и/или Scopus (H-index 2, Scopus Author ID: 56447130000).

  Нуржанова А.А., главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор, главный специалист в области цитогенетики и экологической биотехнологии, является автором более 12 статей в зарубежных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science (H-index 6, ResearcherID: M-6739-2015) и/или Scopus (Scopus Author ID: 15029299700).

  Ескалиева Б.К., старший научный сотрудник, кандидат химических наук, ассоциированный профессор, ведущий специалист в области химии природных соединений, имеет более 18 зарубежных публикаций в рейтинговых журналах, индексируемых в базах данных Web of Science (H-index 5, ResearcherID: B -2119-2015) и/или Scopus (H-index 5, Scopus Author ID: 6505763988).

  Сатыбалдиева Д. Н., старший научный сотрудник, Ph.D, опыт работы по теме исследований 8 лет, соавтор 22 научных публикаций, в том числе 2-х статей в казахстанском и зарубежном рейтинговых журналах, индексируемых в базах данных Web of Science (ResearcherID: E-4942-2015, H-index 1), соавтор научно-методических рекомендаций и 2 патентов на полезную модель.

  Муханов Т. М. – младший научный сотрудник, опыт работы по теме 10 лет, соавтор 5 научных статей в журналах КОКСОН и в сборниках трудов республиканских конференций, соавтор патента на полезную модель и методических рекомендаций.

  Касымов А. М. – младший научный сотрудник, опыт работы в научной сфере 15 лет, имеет более 12 научных публикаций, в том числе 5 статей в журналах КОКСОН, соавтор научно-методической брошюры.

  Зарубежный ученый: Профессор Рамазан Маммадов, лаборатория Herbal products and Biotechnology, Muğla Stkı Koçman University, Турция. Имеет более 56 статей, индексируемых в базах данных Web of Science (ResearcherID: F-6984-2017) и/или Scopus (H-index 11, https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=16245554900).

 

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

  1. Mursaliyeva V., Imanbayeva A., Parkhatova R. (2020). Seed germination of Allochrusa gypsophiloides (Caryophyllaceae), an endemic species from Central Asia and Kazakhstan. Seed Science and Technology, (IF=0,5, Q4, SJR=0,209, percentile: 45). 48(2):289-295. DOI: https://doi.org/10.15258/sst.2020.48.2.15
  2. Mursaliyeva V., Imanbayeva A. (2020). Micropropagation of Turkestan Soap Root Allochrusa gypsophiloides – natural source of saponins. International Journal of Secondary metabolite, 7(1):1-7. https://doi.org/10.21448/IJSM.627140
  3. Satybaldiyeva D.N., Mursaliyeva V.K., Mammadov R., Zayadan B.K. (2016). Phenolic profiles and brine shrimp cytotoxicity of the ethanolic extract from the aerial part of Crocus alatavicus // Inter. J. of Biology and Chemistry (KazNU), 9(1):38-41. DOI: https://doi.org/10.26577/2218-7979-2016-9-1-38-41.
  4. Satybaldiyeva D., Mursaliyeva V., Rakhimbayev I., Zayadan B., Mammadov R. (2015). Preliminary Phytochemical Analysis and Antioxidant, Antibacterial Activities of Crocus alatavicus from Kazakhstan. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca (IF=1,168, Q3, SJR=0,35, percentile: 48). 43(2):343-348. DOI: https://doi.org/10.15835/NBHA43210089
  5. Мурсалиева В.К., Кожебаева Ж.С., Рахимбаев И.Р., Гемеджиева Н.Г. (2016). Качественный и количественный анализ сапонинов туркестанского мыльного корня Allochrusa gypsophiloides (Regel) Schischk. Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия биологическая, №3(68):114 – 123. DOI: https://doi.org/10.1901/kbs68.3
  6. Salehi B., Armstrong L., Rescigno A., Yeskaliyeva B., Seitimova G., Beyatli A., Sharmeen J., Mahomoodally M.F., Sharopov F., Durazzo A., Lucarini M., Santini A., Abenavoli L., Capasso R., Sharifi-Rad J. (2019). Lamium Plants — A Comprehensive Review on Health Benefits and Biological Activities. Molecules (IF=3,267, Q2, SJR=0,698, percentile: 71), 24 (10):1913-1936, DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24101913
  7. Eskalieva B.K., Burasheva G. Sh, Adhikari A., Aisa H., Choudhary M. (2016). Saponins from Climacoptera subcrassa. Chemistry of Natural Compounds, 52(2):363-364. DOI:  https://doi.org/10.1007/s10600-016-1646-z
  8. Муратова А.Ю., Любунь Е.В., Сунгурцева И.Ю., Нуржанова А.А., Турковская О.В. (2019). Физиолого-биохимические реакции Miscanthus × giganteus на загрязнение почвы тяжелыми металлами. Экобиотехнология, 2 (4): 482-493, DOI: 10.31163/2618-964X-2019-2-4-482-493. RISC
  9. Муханов Т.М., Гемеджиева Н.Г., Нам С.В., Мурсалиева В.К. (2017). Патент на полезную модель №2969. Способ повышения всхожести семян туркестанского мыльного корня Allochrusa gypsophiloides.
  10. Мурсалиева В.К., Кожебаева Ж.С. (2016) Патент на полезную модель №2274. Способ размножения туркестанского мыльного корня Allochrusa gypsophiloides в условиях in vitro.

  Достигнутые результаты за 2021 г.

Проведено введение in vitro, микроклональное размножение исходного материала и впервые получены клоновые культуры корней от высокопродуктивных линий ТМК из 15 точек природных популяций на юге Казахстана.

Разработана оптимальная схема проведения поэтапных работ по микроклональному размножению исходного семенного и вегетативного материала с продолжительность цикла масс-клонирования -7 месяцев. Получена первичная культура изолированных корней от проростков и от укорененных побегов in vitro с продолжительностью культивирования, 1,5 месяца. Установлена общая динамика прироста биомассы: увеличение биомассы — на 40-50 дни культуры с дальнейшим снижением. Превышение прироста на ИМК и НУК к контролю составило 214 % с более ранним индуцирующим действием ИМК.

Выявлено, что характерный порядок накопления метаболитов (углеводы>сапонины>фенолы>флавоноиды) in vitro сохранялся, но на их уровень влиял гормональный состав среды. Превышение содержания сапонинов составило в 2 раза (в контроле) и в 3 раза (на НУК и ИМК) по отношению к их уровню в экстрактах из нативных корней. Установлено, что внесение в среду ИМК стимулировало максимальное накопление сапонинов в биомассе с активным их выделением в среду и вызывало снижение уровня флавоноидов в биомассе за счет их экссудации в среду. Выявлено избирательное накопление фенолов и флавоноидов in vitro к их уровню в экстрактах из нативных корней: в среде с НУК — превышение фенолов в 3 раза, в контроле – флавоноидов в 4,5 раза.