ipbbkz@gmail.com
+ 7 (727) 394 75 62
HomeAP 09260382 (руководитель Сапахова З.Б.)

AP 09260382 (руководитель Сапахова З.Б.)

Краткая информация о проекте

Наименование проекта: ИРН AP09260382 «Создание устойчивых к абиотическим стрессам растений сладкого картофеля и определение приемов его эффективного выращивания».

Сладкий картофель, батат (Ipomoea batatas) выращивают в более чем 100 странах по всему миру. Батат считается культурой продовольственной безопасности и основным продуктом питания в сельской экономике многих стран.

Сладкий картофель теплолюбивое растение, для формирования клубня требуется порядка 90 теплых дней. Оптимальная температура для роста и развития 24ºС. Для широкомасштабного возделывания и рентабельного производства даже в южных регионах Казахстана необходимы сорта устойчивые  к низким положительным температурам. На сегодняшний день эта сельскохозяйственная культура среди населения в Казахстане практически не известна и не возделывается в промышленном масштабе, поэтому очень важно оптимизировать агротехнологию  для эффективного возделывания.

В Казахстане сладкий картофель изучался последние 5 лет в Национальном центре биотехнологии РК и авторами проекта (ИББР). Согласно исследованиям в условиях юго-востока Казахстана данная культура даёт хороший урожай, но в годы при весенних заморозках урожай значительно хуже.

Одним из наиболее эффективных способов повысить устойчивость растений одновременно к нескольким абиотическим стресс факторам, является использование методов генетической инженерии для повышения скорости биосинтеза пролина и понижения скорости его биодеградации. Пролин — второй осмолитик после углеводов по распространенности и содержанию в растений, существует положительная корреляция между уровнем его содержания в растений и их устойчивостью к абиотическим стресс факторам.

Для достижения цели проекта, а именно получения холодоустойчивых линий сладкого картофеля мы намерены увеличить коллекцию сладкого картофеля, отобрать наилучшие сорта по урожайности и биохимическому составу и на их основе создать цисгенные растения устойчивые к абиотическим стрессам путём подавления гена пролин-дегидрогеназы.

 Цель проекта: Произвести отбор лучших сортов сладкого картофеля по урожайности и биохимическому составу клубней и на их основе создать  устойчивые к абиотическим стрессам цисгенные растения путём подавления гена пролин-дегидрогеназы и отработать научно обоснованные агротехнические приемы для эффективного выращивания сладкого картофеля в Алматинской области Казахстана.

            Ожидаемые результаты:

Будет расширена коллекция сладкого картофеля (не менее 35 образцов) для полевых испытаний и отбора наилучших сортов для генетической трансформации

Генетическая конструкции для подавления гена пролин дегидрогеназы

Научно-обоснованная агротехника выращивания сладкого картофеля в Алматинской области Казахстана (Оптимизация сроков и плотности посадки рассады, покрытия гребней различной пленкой и мульчой).

Будет проведён отбор наилучших коллекционных образцов сладкого картофеля по урожайности и биохимическому составу  (витамины, сахар, крахмал) по результатам выращивания   первого года полевых испытаний

Будут получены растения батата, несущие в геноме участок ДНК, кодирующий дцРНК к консервативной области гена пролин-дегидрогеназы (ProDH).

Будут изучены растения батата, несущие в геноме участок ДНК, кодирующий дцРНК к консервативной области гена пролин-дегидрогеназы (ProDH) на устойчивость к холоду и засухе

Будут подтверждены или опровергнуты основные гипотезы проекта

Научный руководитель проекта:

Сапахова Загипа Бейсеновна, образование высшее (специальность Биология), доктор PhD, стаж научной работы 17 лет соответствует профилю научного проекта, h-index-3. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56046815800. Author ID в Scopus – 56046815800, Researcher ID Web of Science – M-6615-2015, ORCID ID – 0000-0002-8007-5066, Research Gate: Zagipa Sapakhova. 

Члены исследовательской группы:

Жапар Куаныш Кабылулы: бакалавр (специальность Биология), магистр (специальность Биология), докторант КазНАУ (специальность Защита и карантин растений), стаж научной работы 7 лет соответствует профилю научного проекта, h-index 1. Author ID в Scopus – 57201671071.

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57201671071;

https://app.webofknowledge.com/author/record/13315794).

Жигалов Андрей Викторович: образование высшее (специальность биология), кандидат биологических наук (специальность молекулярная биология), опыт научной работы 15 лет соответствует профилю научного проекта, h-index 2.

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=resultslist&authorId=6508121286&zone=&featureToggles=FEATURE_AUTHOR_DETAILS_BOTOX:1&at_feature_toggle=1), (https://app.webofknowledge.com/author/record/4848976?lang=ru_RU&SID=E6Z3oWNmLijDjWIAkQB).

Шамекова Малика Хабидулаевна: образование высшее (специальность Зоотехния), магистр (специальность Агроэкология), PhD (специальность Экология), в настоящее время заведующий лаборатории селекции и биотехнологии Института биологии и биотехнологии растений, ассоциированный профессор, опыт научной работы 15 лет соответствует профилю научного проекта, h-index 4, под её научным руководством защищена 1 диссертация PhD.

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55617198500
https://app.webofknowledge.com/author/record/4172091

Дауров Диас Ламзарович, образование высшее (специальность Биотехнология), PhD докторант (специальность Экология), опыт научной работы 8 лет соответствует профилю научного проекта, h-index-1. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=resultslist&authorId=57201666405&zone=. Author ID в Scopus – 57201666405, Researcher ID Web of Science – AAP-5148-2020, ORCID ID – 0000-0003-3073-4577, Research Gate: Dias Daurov. (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57201666405;   https://app.webofknowledge.com/author/record/35819805?lang=ru_RU&SID=F5UIG1R9xCKg1bvOMMo)

Бакбергенова Макпал Орынтаевна: образование высшее (специальность Агрономия), опыт научной работы 6 лет соответствует профилю научного проекта, h-index-1. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57201670063. Author ID в Scopus – 57201670063.

Каирканов Болат Кожекбаевич: образование среднее.

Жижин Николай Иванович: образование высшее (специальность Химия), стаж научной работы 15 лет и 4 из них соответствуют профилю научному проекта.

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

  1. Madenova A., Sapakhova Z., Bakirov S., Galymbek K., Yernazarova G., Kokhmetova A., Keishilov Z. Screening of wheat genotypes for the presence of common bunt resistance genes // Saudi Journal of Biological Sciences. 2021. Vol. 28(5). P. 2816-2823. DOI.org/10.1016/j.sjbs.2021.02.013
  2. Madenova A., Kokhmetova A., Sapakhova Z., Galymbek K., Keishilov Z., Akan K., Yesserkenov A. Effect of common bunt (Tilletia caries (DC) Tul) infection on agronomic traits and resistance of wheat entries // Research on Crops. 2020. Vol. 21 (4). P. 791-797. DOI : 10.31830/2348-7542.2020.121
  3. Kokhmetova A., Ali Sh., Sapakhova Z., Atishova M. Identification of genotypes-carriers of resistance to tan spot Ptr ToxA and Ptr ToxB of Pyrenophora tritici-repentis in common wheat collection // Vavilov Journal of Genetics and Breeding – 2018. – 22 (8). – P. 978-986. DOI 10.18699/VJ18.440.
  4. Kokhmetova A., Kremneva O., Volkova G., Atishova M., Sapakhova Z. Evaluation of wheat cultivars growing in Kazakhstan and Russia for resistance to tan spot // Journal of Plant Pathology. – 2017. – Vol. 99 (1). – P. 161-167. DOI: 10.4454/jpp. v99i1.3812.
  5. Morgounov A., Akin B., Demir L.A., Keser M., Kokhmetova A., Martynov S., Orhan A., Ozdemir F., Azseven A., Yessimbekova M., Sapakhova Z. Yield gain in leaf rust resistant and susceptible winter wheat varieties due to fungicide application // Crop and Pasture Science. – 2015. – 66 (7). P. – 649-659. http://dx.doi.org/10.1071/CP14158.
  6. Zhigailov,A.V., Alexandrova,A.M., Nizkorodova,A.S., Stanbekova.G.E., KryldakovR.V., Karpova O.V., PolimbetovaN.S., Halford,N.G., Iskakov,B.K. Evidence That Phosphorylation of the α-Subunit of eIF2 Does Not Essentially Inhibit mRNA Translation in Wheat Germ Cell-Free System.  Frontiers in Plant Science, 2020, 11, 936     DOI:1010.3389/fpls.2020.00936  IF – 4,4,  Q1, P (Scopus) – 95.  
  7. Nizkorodova, A., Suvorova, M., Zhigailov, A., Iskakov, B. The Effect of Translation Promoting Site (TPS) on Protein Expression in E. coli Cells. Molecular Biotechnology. Volume 62, Issue 6-7, 1 July 2020, Pages 326-334 IF – 2, Q3, P (Scopus) – 54.
  8. Zhambakin, K., Zhapar, K. Current status and prospects of plant biotechnology in Kazakhstan. Plant Biotechnology Report  14, 177–184 (2020).  DOI:10.1007/s11816-020-00601-0  IF-1.259, Q-3, P (Scopus) – 64.
  9. Daurov D., Zhapar K., Daurova A., Volkov D., Bakbergenova M., Tolegenova D., Shamekova M., Zhambakin K.  Production of virus-free sweet potato planting material for the southeast of Kazakhstan. International journal of agriculture and biology 20 (4) : 851-856, 2018. DOI: 10.17957/IJAB/15.0576.      IF (WoS)  – 0,82, Q-3, P (Scopus) – 56.
  10. Daurova A., Daurov D., Volkov D., Karimov A., Zhandos A.,  Raimbek D., Zhapar K., Zhambakin K., Shamekova M.  Mutagenic treatment of microspore-derived embryos of turnip rape (Brassica rapa) to increase oleic acid content. Plant Breeding. 2020; 00:1–7. DOI:10.1111/pbr.12830 IF (WoS) – 1.251, Q -3, P (Scopus) – 62.
  11. Daurov, D., Daurova, A., Karimov, A. Tolegenova, D., Volkov, D., Raimbek D., Zhambakin K.,Shamekova M. Determining Effective Methods of Obtaining Virus-Free Potato for Cultivation in Kazakhstan. Am.J.PotatoRes. 97, 367–375 (2020).  DOI:10.1007/s12230-020-09787-z, IF (WoS) -1.085, Q-3, P (Scopus) – 57.
  12. Daurova A, Daurov D, Volkov D, Zhapar K, Raimbek D, Shamekova M, Zhambakin K. 2020. Doubled haploids of interspecific hybrids between Brassica napus and Brassica rapa for canola production with valuable breeding traits. OCL 27: 45. DOI:10.1051/ocl/2020041; SiteCoreScopus-2.8, P (Scopus) – 70
  13. Daurov D, Zhapar K, Daurova A, Volkov D, Borhan I, Zhambakin K,Shamekova M. Isolated meristem culture of sweet potatoes.  Research, results 2: 34-42, 2017.
  14. Zhapar K, Daurov D, Zhambakin K, Shamekova M. Sweet potato’s resistance to various stress factors. Science News of Kazakhstan 2(132) : 90 -112, 2017.
  15. Daurova A, Daurov D, Zhapar K, Volkov D, Zhambakin K, Shamekova M. Production of transgenic sweet potato plants with the dreb1a gene. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Biological and medical series.  2 (309) : 71-77, 2017.

Достигнутые результаты за 2021 год

Коллекция сладкого картофеля была расширена до 35 сортов из разных источников таких как местные хозяйства, а также из ближнего и дальнего зарубежья (Южная Корея, Австралия, Украина, Россия). Был проведен компьютерный анализ генов батата: IbRbcS1, GBSS-I, синтезированы праймеры и фрагменты ДНК для клонирования промотора, терминатора и цис-генной вставки для РНК-сайленсинга. Было проведено клонирование промотора гена малой субъединицы рибулозо-1,5-бисфосфат карбоксилазы сладкого картофеля (IbRbcS1). Было проведено клонирование терминатора транскрипции гена крахмал-синтазы I, ассоциированной с гранулами (GBSS-I) сладкого картофеля. Было проведено клонирование под контроль цисгенных регуляторов батата (промотора и терминатора транскрипции) участок ДНК, кодирующий дцРНК к консервативной области гена пролин-дегидрогеназы (ProDH) сладкого картофеля. Определены оптимальные сроки посадки рассады (начало июня) оптимальная плотность посадки рассады (30/80 см).

Публикация: Опубликована 1 статья в журнале, входящем в перечень КОКСОН:

Zhapar K., Daurov D., Volkov D., Daurova A., Tolegenova D., Abay Z., Argynbaeva A., Kim H.S., Kwak S.S., ShamekovaM., Zhambakin K. Selection of sweetpotato cultivars with high yields in Almaty region, Kazakhstan // Al-Farabi Kazakh National University. Experimental Biology. — 2021. — №3 (88). — Р. 45-52.

Результаты за 2022 год

Выполнена задача по созданию генетической конструкции для подавления гена фермента пролин дегидрогеназы, вовлеченного в деградацию пролина. В частности проведены работы по клонированию амплификата, включающего консервативный участок кДНК-гена IbProDH, кодирующего пролин дегидрогеназу батата, в прямой и обратной ориентации в вектор pMG-Amp. Проведены работы по клонированию промотора гена IbRbcS1 батата, кодирующего малую субъединицу рибулозобисфосфат карбоксилазы, в вектор pBlueskript KSII+. Терминатор гена IbGBSSI, кодирующий крахмал синтетазу I батата, клонирован в агробактериальный вектор pCambia 2300. А так же выполнен рестрикционный и ПЦР-анализ всех полученных ДНК-конструкций. В 2022 году были проведены работы по отработке научно-обоснованной агротехники выращивания сладкого картофеля на опытном поле ИББР в Алматинской области, Узынагаш (43°10’41,1”с.ш 76°19’53,5”в.д.). По результатам выращивания первого года полевых испытаний наилучший результат по биохимическому составу показала корейская линия К7. Наилучший результат по урожайности показала корейская линия К8. Были проведены работы по сбору урожая сладкого картофеля в 2022 году.  Начаты работы по получению цисгенных растений сладкого картофеля (батата), несущих в геноме участок ДНК, кодирующий дцРНК к консервативной области гена пролин-дегидрогеназы (ProDH). Была проведена агробактериальная трансформация с разработанными конструкциями.