AP 09259027 (руководитель Альмерекова Ш.С.)

Краткая информация о проекте

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

 

  Наименование проекта: ИРН AP09259027 «Изучение генетического разнообразия видов рода Juniperus L., произрастающих в Казахстане».

Казахстан является девятой страной в мире по размеру территории и обладает своеобразной и специфической флорой. В восточных, юго-восточных, и южных регионах страну окаймляют высокогорные цепи Алтая, Тарбагатая, Джунгарского Алатау, и Тянь-Шаня. Одним из важных компонентов лесов в перечисленных горных цепях, а также в борных лесах Северного Казахстана, является можжевельник, имеющий важную экологическую роль в силу его водоохранного, почвозащитного и противоселевого значения. Кроме того, можжевельник является важным сырьем для получения эфирных масел, являющихся источником фармакологических препаратов. Ввиду этого разработка научных подходов для сохранения и приумножения генетических ресурсов видов можжевельников Казахстана имеет высокую научную и практическую значимость. Всего в мире произрастает примерно 75 видов этого рода, 7 из которых растут в Казахстане — Juniperus communis (можжевельник обыкновенный), J. media (М. средний), J.pseudosabina (М. ложноказацкий), J.sabina (М. казацкий), J. semiglobosa (М. полушаровидный), J. sibirica (М. сибирский), и J. seravschanica (М. зеравшанский). Однако, не было проведено геоботанического описания всех 7 видов можжевельника, анализа структуры и степени генетического разнообразия популяций перечисленных видов, и молекулярной систематики отечественных таксонов рода, включая J. seravschanica, являющегося редким видом, занесенным в Красную Книгу Казахстана.

В проекте осуществляется сбор популяций каждого вида с сопутствующими геоботаническими исследованиями. Для собранных популяций проводится анализ структуры и степени генетического разнообразия с использованием информативных и высокополиморфных микросателлитных ДНК-маркеров (SSR, simple sequence repeats), и анализ видов с использованием технологии ДНК-баркодирования. Для молекулярной таксономии используется ITS (internal transcribed spacers) маркер ядерного генома. Кроме того, в проекте проводится полное секвенирование хлоропластного генома всех семи казахстанских видов можжевельника с использованием новых геномных технологий.

  Цель проекта: изучить внутри- и межвидовое генетическое разнообразие семи видов можжевельника Казахстана на основе использования полиморфных и информативных ДНК-маркеров, в том числе и по нуклеотидным последовательностям хлоропластных геномов видов с использованием геномных технологий нового поколения.

  Ожидаемые результаты:

  1. Будет осуществлен сбор популяций 7 видов можжевельника, определена видовая принадлежность, составлены и оцифрованы гербарии. Будет изучен возрастной состав, численность, плотность ценопопуляций J. seravschanica и флористический состав растительных сообществ с его участием.
  2. Будут изучены филогенетические связи видов рода можжевельника с использованием ITS маркеров ядерного генома.
  3. Будет изучен уровень внутри- и межвидового генетического разнообразия видов Juniperus Казахстана, определена структура популяций. Генетические паспорта видов можжевельников.
  4. Будут изучены филогенетические связи видов можжевельника на основе генетического разнообразия хлоропластного генома. Осуществлена молекулярно-генетическая паспортизация видов можжевельников Казахстана на основе различных классов ДНК-маркеров.

 

  Научный руководитель проекта:

  Ш.С. Альмерекова, 1989 г.р., старший научный сотрудник, PhD-доктор (2018, геоботаника). Имеет опыт работы в соответствующей области исследований (ботаника, молекулярная генетика). Соавтор более 30 научных трудов, в т.ч. 19 статей, включая 10 статей в рецензируемых изданиях, индексируемых в Web of Science (Индекс Хирша 3, Rsearcher ID AAO-1157-2020) и/или Scopus (H-index=3, Scopus Author ID: 57196952712), и 7 статей в журналах, рекомендованных Комитетом по обеспечению качества в сфере образования и науки (КОКСОН) МОН РК. Стажировалась в научных центрах Венгрии, Германии, Испании. ORCID https://orcid.org/0000-0002-6079-264X

 

  Члены исследовательской группы:  

  Е.К. Туруспеков, к.б.н. (генетика), профессор (биология), заведующий лабораторией молекулярной генетики. Имеет >100 научных публикаций, включая 40 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 (H-index 14, Scopus Author ID: 57197860996, 29 статей в 2016-2020); 42 в изданиях КОКСОН и др. ORCID https://orcid.org/0000-0001-8590-1745

  М.М. Ермагамбетова, PhD-докторант по теме исследований (2020-2023), младший научный сотрудник, имеет 2-летний опыт работ по сбору и изучению популяций дикорастущих видов растений, микросателлитному анализу, баркодирования.

  А.Ы. Амалова, магистр (геоботаника), научный сотрудник, соавтор 5 статей (Web of Science, H-index 2, Researcher ID: AAO-1156-2020, H-index 1, Scopus Author ID: 57213623570), 4 КОКСОН). ORCID https://orcid.org/0000-0002-7903-3467

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

 

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

  1. Almerekova S., Schegoleva N., Abugalieva S., Turuspekov Y. (2020).The molecular taxonomy of three endemic Central Asian species of Ranunculus (Ranunculaceae), PlosONE (IF=3.337, Q2-Multidisciplinary sciences; SJR=1.100, 89-General Agricultural&Biological Sciences). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0240121
  2. Almerekova Sh., Mukhitdinov N., Abugalieva S. (2017). Phylogenetic study of the endemic species Oxytropis almaatensis (Fabaceae) based on nuclear ribosomal DNA ITS sequences, BMC Plant Biology (IF=4.311, Q1-Plant sciences, SJR=1.687, percentile: 92-Plant Science), 17(Sl.1):19-27. DOI: https://doi.org/1186/s12870-017-1128-x.
  3. Almerekova S., Lisztes-Szabo Z., Mukhitdinov N., Kurmanbayeva M., Abidkulova K., Sramko G. (2018). Genetic diversity and population genetic structure of the endangered Kazakh endemic Oxytropis almaatensis (Fabaceae), Acta Botanica Hungarica (SJR=0.627, percentile: 35-Plant Science). 60(3/4): 263-278. https://doi.org/10.1556/034.2018.1.
  4. Almerekova S., Abugalieva S., Mukhitdinov N. (2018). Taxonomic assessment of the Oxytropis species from South-East of Kazakhstan, Вавиловский журнал генетики и селекции (Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii) (SJR=0.147, percentile: 31-General Agricultural and Biological Sciences). 22(2):285-290. DOI: http://dx.doi.org/10.18699/VJ18.362.
  5. Malkócs T., Almerekova S., Bereczki J., Cservenka J., Meglécz E., & Sramkó G. (2019). Isolation and characterization of 15 SSR loci for the endangered European tetraploid species Gladiolus palustris (Iridaceae), Applications in Plant Sciences (IF=1.389, Q3; SJR=0.607, percentile: 60-Plant Science). 7(5): https://doi.org/10.1002/aps3.1245
  6. Genievskaya Y., Abugalieva S., Zhubanysheva A., Turuspekov Y. (2017). Morphological description and DNA barcoding study of sand rice (Aqriophyllum squarrosum, Chenopodiaceae) collected in Kazakhstan, BMC Plant Biology (IF=4.311, Q1-Plant sciences, SJR=1.687, percentile: 92-Plant Science). 17(S1):1-8. https://doi.org/10.1186/s12870-017-1132-1.
  7. Abugalieva S., Volkova L., Genievskaya Y., Ivaschenko A., Kotukhov Y., Sakauova G., Turuspekov Y. (2017). Taxonomic assessment of Allium species from Kazakhstan based on ITS and matK markers, BMC Plant Biology (IF=4.311, Q1-Plant sciences, SJR=1.687, percentile: 92-Plant Science). 17(2):51-60. DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-017-1194-0.
  8. Turuspekov , Genievskaya Y., Baibulatova A., Zatybekov A., Kotuhov Y., Imanbayeva A., Abugalieva S. (2018). Phylogenetic taxonomy of Artemisia L. species from Kazakhstan based on matK analyses, Proceeding of the Latvian Academy of Sciences. Section B (SJR=0.137, percentile: 24). 72(1):29-37. DOI: https://doi.org/10.1515/prolas-2017-0068.
  9. Zhang J., Zhao J., Zhou, Q., Hu J., Ma Y., Zhao X., Zhao P., Turuspekov Y., Xie Zh., Chen G. (2018). The agronomic performance of sand rice (Agriophyllum squarrosum), a potential semi-arid crop species // Genetic Resources and Crop Evolution (SJR 0,524, IF 1,13). 65, 2293–2301. https://doi.org/10.1007/s10722-018-0689-3
  10. Turuspekov Y., Abugalieva S., Ermekbayev K., Sato K. (2014). Genetic characterization of wild barley populations (Hordeum vulgare spontaneum) from Kazakhstan based on genome wide SNP analysis // Breeding Science. 64:399-403. https://doi.org/10.1270/jsbbs.64.399

 

  Достигнутые результаты за 2021 г.:

  1. Собрано 13 популяций видов pseudosabina (2 популяция), J. sabina (2), J. communis (2), J. seravschanica (3), J. semiglobosa (2) и J. sibirica (2 популяции) в северном, восточном, юго-восточном и южном Казахстане. Определена видовая принадлежность, составлен и оцифрован гербарный материал. Определены ценопопуляционные характеристики краснокнижного вида J. seravschanica и изучен флористический состав с его участием.
  2. Начато изучение филогенетических связей видов рода можжевельника с использованием ITS маркеров ядерного генома. Проанализировано 22 образца для 6 видов можжевельника ( seravschanica, J. semiglobosa, J. sabina, J. pseudosabina, J. sibirica и J. communis), проведено секвенирование (определение нуклеотидных последовательностей) ДНК представителей каждой популяции отдельного вида. Анализ филогенетических связей и сетей гаплотипов видов рода Juniperus на основе маркера ITS проведен с использованием статистических программ. Депонировано 10 нуклеотидных последовательностей ITS (ID: OK325616, OK325617, OK325618, OK325619, OK325620, OK325621, OK325622, OK325623, OK325624, OK325625) для видов J. seravschanica, J.sibirica, J. sabina из разных популяций.
  3. Начато генотипирование собранных популяций видов можжевельников с использованием 16 микросателлитных ДНК-маркеров. На данном этапе работ наиболее информативными локусами оказались JT_30, JT_04 и Jce04.
  4. Начато полногеномное секвенирование хлоропластного генома видов можжевельника sabina, J. sibirica и J. seravschanica с использованием платформы Illumina: NovaSeq 6000. Полный хлоропластный геном J. sabina состоит из 92 белок кодирующих генов, 27 генов тРНК и 2 рРНК. Хлоропластный геном J. sibirica представлен 91 белок кодирующими генами, содержит 26 генов тРНК и 2 рРНК. Хлоропластный геном краснокнижного вида J. seravschanica состоит из 88 белок кодирующих генов, 27 генов тРНК и 2 рРНК, размер генома – 127 823 п.н.

 

  Публикации (2021 г.):

  Тезисы международной конференции:

  1. Turuspekov Y. «Genetic diversity of wild plants species in Kazakhstan». The 5th symposium on Euroasian Biodiversity. 2021. p. 18. ISBN: 978-625-409-945-8
  2. Yermagambetova M., Almerekova S., Abugalieva S. «Genetic structure analysis of Juniperus seravshanica Kom. using polymorphic microsatellite markers». The 5th symposium on Euroasian Biodiversity. 2021. p. 187. ISBN: 978-625-409-945-8
  3. Ермағамбетова М, Абугалиева С.И., Альмерекова Ш.С. Батыс Тянь-Шань тауындағы Өгем және Талас жоталарында Juniperus туысы түрлерінің таралуы. Межд. научно-практ. конф. «Аспекты сохранения биоразнообразия». – Алматы, 2021, 63-65 б.

 

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

  1. Туруспеков Е.К. – пленарный доклад на международной научно-практической конференции «5-й симпозиум по Евроазиатскому биоразнообразию (SEAB-2021)». http://seab2021.mu.edu.tr/en/speakers-7295
  2. Ермагамбетова М.М. – устный доклад на межд. научно-практ. конференции «5-й симпозиум по Евроазиатскому биоразнообразию (SEAB-2021)».
  3. Туруспеков Е.К. – пленарный доклад на межд. научно-практической конференции «Аспекты сохранения биоразнообразия». https://www.kaznu.kz/ru/18975/news/one/27070/