ipbbkz@gmail.com
+ 7 (727) 394 75 62
HomeAP 14869300 (руководитель Усенбеков Б. Н.)

AP 14869300 (руководитель Усенбеков Б. Н.)

Краткая информация о проекте

(2022-2024 г.г.)

Наименование проекта:  ИРН AP14869300 «Повышение устойчивости риса к Magnaporthe oryzae с использованием маркер ассоциированной селекции (MAS)».

Актуальность. Одним из опасных вредоносных заболеваний риса является пирикуляриоз, возбудителем которого является паразитический гриб Magnaporthe oryzae (синонимы: Magnaporthe grisea или Pyricularia oryzae Cavara). Пирикуляриоз оказывает разрушительный эффект на производство риса во всем мире, потери урожая составляют 15-40%, что приводит к значительному снижению урожайности риса и угрожает продовольственной безопасности страны.

Эффективными способами создания сортов устойчивых к пирикуляриозу риса являются введение и пирамидирование генов. Использование молекулярных маркеров позволяет провести скрининг сортов на наличие генов резистентности, введение и пирамидирование генов и отобрать генотипы, несущие гены устойчивости к Magnaporthe oryzae, что значительно сокращает сроки создания устойчивых линий и сортов риса.

Цель проекта: Создание новых линий риса на основе введения и пирамидирования генов с помощью MAS для повышения устойчивости риса к Magnaporthe oryzae.

 Ожидаемые результаты:

  1. С использованием MAS будут отобраны сорта-доноры генов резистентности к Magnaporthe oryzae для введения и пирамидирования генов в казахстанские сорта риса.
  2. Будут получены гибридные потомства F1BC1 и F2BC2 на основе введения и пирамидирования генов резистентности к Magnaporthe oryzae в высокопродуктивные районированные в Казахстане сорта риса и отобраны линии, несущие гены резистентности к Magnaporthe oryzae.
  3. Будет создан предселекционный материал из перспективных линий–прототипов отечественных сортов риса, характеризующихся высокой урожайностью и резистентностью к казахстанской популяции Magnaporthe oryzae.

Научный руководитель проекта: Усенбеков Бакдаулет Наубаевич –заведующий лабораторий физиологии и биохимии растений ИББР, к.б.н., ассоциированный профессор. Опубликовано им в соавторстве 90 научных статей, в том числе за период 2017-2023 гг. 9 статей в рецензируемых зарубежных научных изданиях, индексируемых в Web of Science и/или Scopus (H-index=2, https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56447130000), 5 статьи в изданиях, рекомендованных Комитетом по обеспечению качества в сфере образования и науки (КОКСОН) МОН РК и 1 патента РК.

Члены исследовательской группы:  

Амирова Айгуль Кузембаевна – ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук. Имеет более 150 научных публикаций. За период 2017-2023 гг. опубликовано 2 статьи в рецензируемых международных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science и/или Scopus (H-index 1, https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57193996757); 5 статьи в изданиях, рекомендованном КОКСОН, автор 1 монографии, 1 патента РК и 3 учебных пособий.

Байсеитова Гульназ Абдуманаповна – старший научный сотрудник, PhD., за 2017-2023 гг. опубликовано в соавторстве 11 статьи, из них 3 статьи  в рецензируемых изданиях, индексируемых в Web of Science  и/или Scopus (H-index=1, https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57224638496), и 4 статьи в изданиях, рекомендованном КОКСОН.

Беркімбай Хорлан Әдешқызы – младший научный сотрудник. В 2017-2023 гг. опубликовано в соавторстве 2 статьи в рецензируемых журналах, индексируемых в WOS и/или Scopus (H-index=1, https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57193390033), и 4 статьи в изданиях, рекомендованном КОКСОН.

Мынбаева Дана Омаровна – младший научный сотрудник, PhD докторант. Соавтор 11 научных трудов, в т.ч. 1 статьи в изданиях, рекомендованном КОКСОН.

Список публикаций и патентов исполнителей проекта за период 2017-2022 гг.

  1. Batayeva D.S., Usenbekov B.N., A.B. Rysbekova, Mukhina Zh.M., Kazkeyev D.T., Zhanbyrbayev Ye.A., Sartbayeva I.A., Garkusha S.V., Volkova S.A. Estimation and selection of parental forms for breeding kazakhstan salt tolerant rice varietIES // Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2017, Vol. 52, № 3, p. 544-552. doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.544eng; Индекс цитирования-20, процентиль-35 (Scopus)
  2. Batayeva, D., Labaco, B., Ye, C., Li, X., Usenbekov, B., Rysbekova, A., Dyuskalieva, G., Vergara, G., Reinke, R., Leung, H. Genome-wide association study of seedling stage salinity tolerance in temperate japonica rice germplasm // BMC Genetics, 2018. — Volume 19, Issue 1. 19:2. – P. 1-11. DOI: 10.1186/s12863-017-0590-7 (IF-2.777); Индекс цитирования-20, -WOS – Q3 (процентиль -57 (Scopus).
  3. Sartbayeva I.A., Usenbekov B., Rysbekova A., Kazkeev D., Zhanbyrbayev E., Batayeva D., Berkimbay H., Zhambakin K., Matsuba Sh., Umemoto T. Haplotype Analysis of Wx and Alk Genes and Amylopectin Chain-Length Distribution among Kazakhstan Glutinous Rice Lines //Japan Agricultural research Quaterly (JARQ). – Vol.51, №2. – 2017. – P. 147-153. https://www.jircas.go.jp DOI: 10.6090/jarq.51.147 (IF-0.567); Индекс цитирования-0, WOS – Q4 (процентиль-35 (Scopus).
  4. A. B. Rysbekova, D. T. Kazkeyev, B. N. Usenbekov, Zh. M. Mukhina, E. A. Zhanbyrbaev, I.A. Sartbaeva, K.Zh. Zhambakin, Kh.A. Berkimbay, D.S. Batayeva. Prebreeding selection of rice with colored pericarp based on genotyping Rc and Pb genes //Russian Journal of Genetics 2017 volume 53, pages 49–58. DOI: 10.1134/S1022795416110119; Индекс цитирования-2, WOS – Q4 (IF-0.567), (процентиль -7 (Scopus).
  5. I.A. Sartbaeva, B.N. Usenbekov, A.B. Rysbekova, Zh.M. Mukhina, D.T. Kazkeev, K.Zh. Zhambakin, E.A. Zhanbyrbaev, Kh.A. Berkimbai, D.Sh. Akhmetova, and A.A. Meldebekova. Obtaining of Doubled Haploid Lines for Selection of Glutinous Rice //Biotechnology. Vol 34(2018) N 2 p. 26-36; DOI 10.21519/0234-2758-2018-34-2-26-36; Индекс цитирования-0, процентиль -9 (Scopus).
  6. Zhanbyrbayev, Y.A., Rysbekova, A.B., Usenbekov, B.N., Kazkeyev, D.T., Sarsenbayev, B.A., Zelensky, G.L.Physiologic al and molecular-genetic evaluation of rice breeding resources on cold tolerance for creating new varieties for the northern zone of rice cultivation // OnLine Journal of Biological Sciences, 2017, 17(3), стр. 240–250. DOI: https://doi.org/10.3844/ojbsci.2017.240.250 Индекс цитирования-0, (процентиль -27 (Scopus).
  7. Д.Т. Казкеев, А.Б. Рысбекова, Б.Н. Усенбеков, Е.А. Жанбырбаев. Исследование исходных форм по технологическим и биохимическим параметрам для селекции сортов риса с окрашенным перикарпом // Вестник Государственного Университета имени Шакарима города Семей. №2 (86), 2019, стр 349-353.
  8. Беркімбай Х.Ә., Жанбырбаев Е.А., Усенбеков Б.Н. Перикарпы боялған күріш сорттарының суыққа төзімділігіне молекулалық-генетикалық талдау // Ізденістер, нәтижелер ҚазҰАУ — Исследование, результаты КазНАУ, 2020. №2 (86, 236-242 б.
  9. Bishimbayeva Nazira, Yertayeva Bakhyt, Amirova Aigul and Rakhimbayev Izbasar Morphogenesis in Tissue Culture of Local Kazakh Cotton Varieties // OnLine Journal of Biological Sciences, 2017. ISSN: 1608-4217. DOI: 10.3844/ojbsci.2017. URL: http://thescipub.com/abstract /10.3844/ofsp.11335 (WOS – Q3, Scopus процентиль 27, Impact Factor 0,14)
  10. Досымбетова С.А., Амирова А.К., Курбангалиева Т.А., Абдреш Х.Ж., Куртибаева Г.Р. Дәрілік өсімдіктер Origanum vulgare L. және Salvia officinalis L. тұқымдарының in vitro жағдайындағы өнгіштігі // Вестник Карагандинского Университета. Серия Биология. Медицина. География., 2021. №2 (102)7 – C.23-29.
  11. Досымбетова С.А., Амирова А.К., Курбангалиева Т.А. Дәрілік өсімдік Origanum vulgare каллусогенезіне фитогормондардың әсері // Вестник Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева № 1 (50), 2021. – С. 84-90.
  12. Amirova, A.; Dossymbetova, S.; Rysbayeva, Y.; Usenbekov, B.; Tolegen, A.; Ydyrys, A. Multiple Plant Regeneration from Embryogenic Calli of Paulownia tomentosa (Thunb.) Steud. Plants 2022, 11 (8), 1020. Индекс цитирования-0, WOS –Q1(IF-3.935), (процентиль -71 (Scopus) https://doi.org/10.3390/plants11081020.
  13. Мынбаева Д.О., Усенбеков Б.Н., Амирова А.К., Жунусбаева Ж.К. Пирикуляриоз риса и методы борьбы // Вестник Карагандинского университет. Серия «Биология. Медицина. География», 2023. № 1 (109). С. 98-109. DOI 10.31489/2023BMG1/98-109
  14. Усенбеков Б.Н., Амирова А.К., Беркимбай Х.А., Жанбырбаев Е.А., Казкеев Д.Т., Жайсанкулова У.Б., Сартбаева И.А. Оценка исходного материала для получения риса с высоким содержанием амилозы. Вестник Карагандинского университета. Серия «Биология. Медицина. География», 2022. № 2(106). С. 118-126. DOI 10.31489/2022BMG2/118-12
  15. Беркімбай Х.Ә., Усенбеков Б.Н., Амирова А.К. Перикарпы боялған күріш генотиптеріне амилоза мөлшері бойынша скрининг. ВЕСТНИК ЕНУ имени Л.Н. Гумилева. Серия Биологические науки, 2022. № 1(138). С. 38-46. DOI: 10.32523/2616-7034-2022-138-1-38-46
  16. Усенбеков Б.Н., Амирова А.К., Жанбырбаев Е.А., Беркімбай Х.Ә., Сартбаева И.Ә., Казкеев Д.Т. // Способ гаплоидной биотехнологии для получения зеленых растений-регенерантов в культуре пыльников риса с окрашенным перикарпом // Патент РК №5962 //Бюллетень № 13 от 02.04.2021.

Достигнутые результаты за 2022 г.:

Из коллекции рис ИББР взяты для исследования 35 сортообразцов риса, из них 31 интрогрессивные линии (ИЛ), предоставленные ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса» (Краснодар, РФ) и ФГБНУ ВНИИИЗК им. И.Г. Калиненко (г. Зерноград, Ростов на Дону, РФ) согласно договору об обмене и предоставлении гермоплазмы риса от 12.05.2015 г.

Проведен скрининг 35 сортообразцов риса отечественной и зарубежной селекции на наличие генов резистентности к пирикуляриозу с использованием шести SSR маркеров. В результате исследования выявлен генетический полиморфизм исследуемых сортообразцов с использованием молекулярных маркеров RM224, MSM1, Pita, MSM6, Z56592 и TRS26, ассоциированных с генами устойчивости к пирикуляриозу Pi-1, Pi-2, Pi-ta, Pi-40, Piz-t и Pi-54.

Генетическая вариабельность исследуемых сортообразцов по генам Pi комплекса. Электрофорез ПЦР продуктов показал, что при применении SSR маркера RM224 локализованного на 11 хромосоме из 35 исследуемых образцов 3 образца не содержат ампликон размером 157 bp, соответствующий гену Pi-1. Частота встречаемости гена Pi-1 в исследуемых сортрообразцах составляет 91,4%.

На электрофореграмме ПЦР продуктов при применении SSR маркера MSM1 расположенного на 6 хромосоме, и связанного с геном Pi-2, ассоциированного с устойчивостью риса к пирикуляриозу наблюдается отсутствие у большинства исследуемых сортообразцов ампликона размером 175 bp, частота встречаемости данного гена низкая – 14,28%.

В случае использования молекулярного маркера Pita на 12 хромосоме, связанного с геном устойчивости Pi-ta, ампликон размером 500 bp имеется у многих генотипов (94,29%) и отсутствует только у 2 сортообразцов.

Использование молекулярного маркера MSM6, расположенного на 6 хромосоме, позволил визуализировать наличие гена Pi-40, контролирующего устойчивость к грибу по ПЦР продукту размером 256 bp, частота встречаемости гена – 80,0%.

Ген Piz-t выявлен при использовании SSR маркера Z56592, локализованного на 6 хромосоме, по наличию ампликона размером 292 bp, частота встречаемости гена – 62,86%.

Молекулярный маркер TRS26 расположенный на 11 хромосоме и связанный с геном устойчивости Pi-54 определен по наличию ампликона размером 266, частота встречаемости гена – 82,86%. В исследуемых казахстанских сортах данный ген отсутствует.

Известно, что согласно стратегии повышения устойчивости сортов риса к пирикуляриозу желательно присутствие не одного гена, а 5 и более генов, чтоб обеспечить стабильную и долговременную устойчивость сортов к изменяющимся расам гриба Magnaporthe oryzae. Оценено присутствие (1) и отсутствие (0) генов Pi-1 Pi-ta, Pi-2, Pi-40, Piz-t и Pi-54 в исследуемых сортообразцах путем визуализации амликонов около 157 bp, 500 bp, 175 bp, 256 bp, 292 bp и 266 bp, соответственно. Нами уточнены наличие генов резистентности к Magnaporthe oryzae в интрогрессивных линиях и сортах зарубежной и отечественной селекции из коллекции риса ИББР.

Большинство сортообразцов зарубежной селекции содержат от 1 до 5 генов резистентности, тогда как отечественные сорта содержат от 0 до 4 генов устойчивости к пирикуляриозу.

В результате проведенной работы пирамидированные линии, содержащие несколько генов устойчивости к грибу, будут использованы в качестве доноров генов для повышения устойчивости отечественных сортов риса к фитопатогену.

Выводы: Проведен скрининг сортообразцов риса отечественной и зарубежной селекции на наличие генов резистентности к Magnaporthe oryzae на основе молекулярно-генетического подхода (молекулярное маркирование).

Отобраны сортообразцы риса с генами, контролирующими устойчивость к Magnaporthe oryzae, из рабочей коллекции риса ИББР для гибридизации отечественных сортов риса с донорами генов Pi-1, Pi-ta, Pi-2, Pi-40, Piz-t и Pi-54, и выведения устойчивых к пирикуляриозу линий риса.