Краткая информация о проекте
(2022-2024 г.г.)
Наименование проекта: ИРН AP13068118 «Поиск генов, связанных с хозяйственно-ценными признаками сои (Glycine max (L.) Merr.), на основе использования ресеквенирования полного генома мировой коллекции».
Актуальность. Основной целью проекта является идентификация генов сои, ассоциированных с компонентами урожайности и качества, на основе технологии ресеквенирования полного генома (РСПГ) образцов сои мировой коллекции. В анализе будет использована матрица данных, содержащая нуклеотидные последовательности полного генома 252 сортов, включая 31 генотип казахстанского происхождения, включающая более 3 млн полиморфных SNP-маркеров. Биоинформатический анализ данных РСПГ и полевых экспериментов позволят провести ассоциативное картирование и с высокой разрешающей способностью выявить новые гены сои, ответственные за урожайность и качество, усилить программы селекции, направленные на улучшение генетического потенциала. Будут отобраны наиболее перспективные сорта и линии сои на основе оценки полевых данных и ассоциативного картирования, создания набора KASP-маркеров.
Цель проекта: Идентификация локусов количественных признаков и генов, контролирующих продуктивность и качество, на основе ресеквенирования полного генома 252 образцов мировой коллекции сои и создания двух наборов KASP-маркеров по хозяйственно-ценным признакам для юго-востока и севера страны
Ожидаемые результаты:
1.Будет проведено ресеквенирование полного генома 31 отечественных образцов коллекции сои на платформе Illumina HiSeq X Ten System, в дополнение к ранее ресеквенированным 221 образцам. Будет оценена степень генетической изменчивости в коллекции сои (252 образца), идентифицированы полиморфные SNP маркеры, и подготовлены матричные данные для ПГАА.
2. Коллекция сои, состоящая из 252 сортов и линий из разных регионов мира, будет изучена по ХЦП на юго-востоке и севере Казахстана. Будет оценена вариабельность морфологических дескрипторов, показателей урожайности и качества сои, тестированных в двух регионах страны.
3. На основе РСПГ 252 образцов будет осуществлен ПГАА для идентификации ЛКП и генов, статистически достоверно связанных с морфологическими признаками и компонентами урожайности и качеством сои.
4. Будет проведен популяционный анализ для определения генетической кластеризации казахстанских и зарубежных генотипов, включая образцы дикорастущей сои.
5. Будет осуществлена валидация идентифицированных SNP-маркеров для признаков, определяющих урожайность и качество сои.
6. Будут созданы информативные наборы KASP-маркеров для усиления селекции сои по хозяйственно-ценным признакам.
Научный руководитель проекта: Затыбеков Алибек Камзабекович, PhD, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики ИББР, стаж работы 11 лет, 5-летний опыт работы по теме проекта, соавтор 23 научных статей: 6 в рецензируемых изданиях Web of Science и Scopus (H-index – 3, https://www2.scopus.com/hirsch/author.uri?accessor=authorProfile&auidList=57196942983), 17 в изданиях, рекомендованных КOКСОН; соавтор сорта сои (Данелия); соавтор 1 научно-методических рекомендаций, 2 Патентов на полезную модель.
Члены исследовательской группы:
Зинченко Алена Валериевна,старший научный сотрудник лаборатории селекции сельскохозяйственных культур ТОО «Сельскохозяйственная опытная станция «Заречное» (Костанайская обл.), магистр, аспирант заочной формы обучения ФГБНУ ВО «Омский ГАУ им. Столыпина». Имеет более 25 опубликованных научных статей, в том числе 18 по сое, соавтор 3 сортов сои (Ивушка, Светлячок, Данелия)
Әнуарбек Шынар Нурланқызы, PhD, научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики ИББР, имеет 20 научных трудов, в т.ч. 6 статей (4 в рецензируемых журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus (H-index 3, https://www2.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57192177334); 3 статьи в журналах КОКСОН), 1 научно-методические рекомендации, 2 Патента, и др.
Гениевская Юлия Анатольевна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики ИББР, имеет опыт работы по молекулярной генетике, имеет 15 научных трудов, включая 10 статей в рецензируемых журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus (H-index 5, https://www2.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57196939730); 5 статей в журналах КОКСОН, соавтор Патента.
Абилдаева Джылдыз Бакаевна, младший научный сотрудник отдела масличных культур ТОО «КазНИИЗиР» (Алматинская обл.), ORCID ID 0000-0001-7898-0887.
Досжанова Ботакоз, магистр, младший научный сотрудник ИББР, PhD-докторант КазНУ им. аль-Фараби, 3 публикации в КОКСОН, соавтор патента на полезную модель, ORCID ID 0000-0002-5085-7657. Стажировалась в научных центрах Японии.
Подзорова Тамила Сергеевна. бакалавр, лаборант ИББР, магистрант 2-го года КазНУ им. аль-Фараби, ORCID ID 0000-0002-9521-5754.
Список публикаций и патентов исполнителей проекта за период 2017-2022 гг.
1.Zatybekov A., Abugalieva S., Didorenko S., Gerasimova Y., Sidorik I., Anuarbek Sh., Turuspekov Y. (2017). GWAS of agronomic traits in soybean collection included in breeding pool in Kazakhstan, BMC Plant Biology (IF=4.96, Q1; SJR=1.485, percentile=87). 17(1):64-70. DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-017-1125-0.
2. Zatybekov A., Abugalieva S., Didorenko S., Rsaliyev A., Turuspekov Y. (2018). GWAS of a soybean breeding collection from South East and South Kazakhstan for resistance to fungal diseases. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii (SJR=0.188, percentile=38). 22(5):536-543. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ18.392.
3.Zatybekov A., Turuspekov Y., Doszhanova B., Didorenko S., Abugalieva S. 2020. Effect of Population Size on Genome-Wide Association Study of Agronomic Traits in Soybean. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences, Section B: Natural, Exact, and Applied Sciences (SJR=0.168, percentile=39), 74(4):244–251. DOI: https://doi.org/10.2478/prolas-2020-0039
4.Doszhanova B.N., Didorenko S.V., Zatybekov A.K., Turuspekov Y.K., Abugalieva S.I. (2019). Analysis of soybean world collection in conditions of south-eastern Kazakhstan. International Journal of Biology and Chemistry. 12(1):33. DOI: 10.26577/ijbch-2019-1-i5
5.Abugalieva S., Didorenko S., Anuarbek S., Volkova L., Gerasimova Y., Sidorik I., Turuspekov Y. (2016). Assessment of Soybean Flowering and Seed Maturation Time in Different Latitude Regions of Kazakhstan. Plos ONE(IF=3.788, Q2; SJR=0.990, percentile=92). 11(12):e0166894.doi:10.1371/journal.pone.0166894.
6.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, Q2; SJR=0.990, percentile=92). 15(6): e0234863. doi:10.1371/journal.pone.0234863
7.Genievskaya, Y., Abugalieva, S., Rsaliyev, A., Yskakova, G., & Turuspekov, Y. (2020). QTL Mapping for Seedling and Adult Plant Resistance to Leaf and Stem Rusts in Pamyati Azieva×Paragon Mapping Population of Bread Wheat. Agronomy (IF=3.64, Q1-Agronomy; SJR=0.707, percentile=65), 10(9), 1285. https://doi.org/10.3390/agronomy10091285
8.Didorenko S., Yerzhebayeva R., Abildaeva D., Amangeldiyeva A. (2020). Formation of production characters of soya genotypes [Glycine max (L.) Merr.] in the areas of south-east Kazakhstan with sufficient and limited water supply. Agrivita (SJR=0.235, percentile: 41). 42(3). DOI: http://doi.org/10.17503/agrivita.v40i0.
9. Genievskaya Y., Abugalieva S., Rsaliyev A., Turuspekov Y. Genome-wide association mapping for resistance to leaf, stem, and yellow rusts of common wheat under field conditions of South Kazakhstan. PeerJ (IF=2.984, Q2, percentile=84). 2020. 8(7–8):P.e9820. DOI:10.7717/peerj.9820.
10.Anuarbek S., Abugalieva S., Turuspekov Y. Validation of bread wheat KASP markers in durum lines in Kazakhstan. Proceeding of the Latvian Academy of Sciences. Section B (SJR 0.168 percentile=39). 2019. 73(5): P.462-465. DOI:10.2478/prolas-2019-0071.
11.Almerekova S., Genievskaya Y., Abugalieva S., Sato K., Turuspekov Y. (2021). Population structure and genetic diversity of two-rowed barley accessions from Kazakhstan based on SNP genotyping data. Plants (Q1 Plant Sciences, IF=3.935, Percentile=56). 10(10): 2025. https://www.mdpi.com/2223-7747/10/10/2025.
12.Дидоренко С.В., Кудайбергенов М.С., Сидорик И.В., Плотников В.Г., Зинченко А.В., Карамурзина У.М., Закиева А.А. Сорт сои Ивушка. Авторское свидетельство №663 заявка №15103420 от 27.11.2015, приказ №95 от 28.02.2018, выдано 4.04.2018.
Достигнутые результаты за 2022 г.:
Начато проведение ресеквенирования полного генома 31 отечественных образцов (сортов и линий) коллекции сои на платформе Illumina HiSeq X Ten System, в дополнении к 221 сортам, которые были уже ресеквенированы в качестве задела проекта. Начато изучение вариабельности нуклеотидных последовательностей мировой коллекции (всего 252 образца). Оценена степень генетической изменчивости в коллекции сои (252 образца), идентифицированы полиморфные SNP маркеры, подготовлены матричные данные для ПГАА.
Проведено ресеквенирование полного генома 20 казахстанских образцов на платформе Illumina HiSeq X Ten System. Результаты РСПГ отечественных генотипов сои были объединены с данными образцов мировой коллекции (221 образец) и проанализированы с помощью прикладных программ GATK и SAMtools для идентификации полиморфных SNP маркеров и инделов. Аннотации идентифицированных SNP сравнивали с референтным геномом ZH 13 (Китайский сорт Zhonghuang 13), используя программное обеспечение snpEff. В результате первичной обработки данных РСПГ всей изучаемой коллекции (252 образца) сои были идентифицированы 2 879 960 SNP. В результате фильтрации данных ресеквенирования полного генома 252 образцов сои было идентифицировано 2 235 250 полиморфных SNP маркеров. При этом количество инсерций составило 150 832, а делеций 106 428. Полученные данные будут использованы для создания матрицы, используемой в полногеномном анализе ассоциаций (ПГАА).
Начато изучение коллекции сои, состоящей из 252 сортов и линий из разных регионов мира, выращенной на юго-востоке и севере Казахстана по хозяйственно-ценным признакам. Начата оценка вариабельности показателей урожайности и качества семян сои, тестированных в различных регионах страны. Корреляционный анализ показал значимую положительную связь между вегетационным периодом и признаками морфологии и продуктивности. Показана отрицательная корреляция признака «масса 1000 семян» с периодом цветения и высотой растения.
Начато подтверждение значимости идентифицированных SNP-маркеров для признаков, определяющих урожайность и качество сои, на основе использования дополнительных гибридных популяций, образцов РНК, выделенных на различных стадиях роста и развития растений, и метода количественного RT-PCR.
Начато осуществление валидации идентифицированных SNP-маркеров для признаков, определяющих урожайность и качество сои. Идентифицированные ранее SNP маркеры, ассоциированные с урожайностью и качеством сои, были конвертированы в KASP маркеры. Для валидации использовали 5 KASP маркеров, ассоциированных с хозяйственно-ценными признаками и гибридную популяцию сои Зара х Малета.
Работы будут продолжены.
Публикации (2022 г.): Отсутствует
