AP 19679755 (жетекшісі Низамдинова Г.К.)

Жоба туралы қысқаша ақпарат

(2023-2025 ж.ж.)

 

Жобаның атауы: ЖТН AP19679755 «Жеміс ағаштарының жабайы және мәдени популяцияларындағы Erwnina amylovora және Venturia тұқымдасының саңырауқұлақ қоздырғыштарын толық геномдық және молекулалық-генетикалық зерттеу».

Өзектілігі.

Бұл жоба генетикалық және биологиялық әртүрліліктің төмендеуіне әкелетін елдегі экономикалық маңызды және карантиндік фитопатогендердің таралуына, елге жаңа және жоғары патогенді штаммдардың әкелінуіне жол бермеуге, жеміс ағаштарының жабайы популяцияларында инфекцияның таралуына байланысты проблемаларды шешуге бағытталған. Бұл жобаның нәтижелері бактериялық күйік пен таз қотыр қоздырғыштарының вируленттілігі мен патогенділігінің жаңа нұсқалары мен гендерін анықтауға мүмкіндік береді, бұл олармен күресудің бағытталған әдістерін жасауға мүмкіндік береді. Мәдени бақтар мен жабайы популяцияларда инфекцияның таралуын болдырмау патогендердің табиғи резервуарларын талдау және табиғи және жасанды түрде жасалған жағдайларда инфекция ошақтарын анықтау арқылы жүзеге асырылады. Жаңа нәсілдер мен штамдарды анықтау олардың патогендік деңгейін бағалауға және олардың таралуын уақтылы шектеуге мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта елде Erwnina amylovora штамдары, риботиптер, сондай-ақ Venturia тектес саңырауқұлақ қоздырғышының нәсілдерін анықтау жүргізілмейді, олардың таралу аймағы анықталмайды және инфекцияның толық жойылуынсыз бірдей бақылау әдістері қолданылады, бұл бақтардың өліміне әкелуі мүмкін. Геномдық зерттеулер елдегі патогеннің эволюциялық қарқынын бағалауға және жоғары патогенді штамдардың пайда болуын болжауға мүмкіндік береді.

Жобаның мақсаты:

Жобаның мақсаты алма мен алмұрттың жабайы және мәдени популяцияларында, сондай-ақ бактериялық күйік пен жеміс қотырының қоздырғыштарының эволюциясы мен патогенділігін талдау үшін табиғи резервуарларда айналымда жүрген Erwnina amylovora, Venturia inaequalis, Venturia pirina және Venturia asperata әртүрлі штамдары мен изоляттарын геномдық және молекулалық-генетикалық зерттеу болып табылады.

Күтілетін нәтижелер:

1)         Жоңғар және Іле Алатауы аумағындағы жабайы алма ағаштарының популяцияларында, сондай-ақ Оңтүстік Қазақстан бақтарындағы мәдени алма мен алмұрт ағаштарында кемінде 600 өсімдік материалының үлгілері жиналатын болады. Erwnina amylovora қоздырғышының табиғи резервуарлары тау күлі мен долана өсімдіктерінен өсімдік материалын жинау. Көктем мен жазда гүлдердің, бұтақтардың және жапырақтардың үлгілері жиналады. Әр ағаш үшін GPS координаттары белгіленеді. Табиғи резервуарлардағы үлгілерді жинау алма және алмұрт популяцияларына жақын жерде өсетін өсімдіктерде, сондай-ақ жабайы және мәдени алма популяцияларынан кемінде 1 км қашықтықта жүргізіледі.

2) Өсімдіктердің жер үсті бөлігіне метагеномдық талдау және алма, алмұрт, долана және тау күліне әсер ететін негізгі бактериялық және саңырауқұлақ қоздырғыштарын анықтау жүргізіледі. Қазақстанда бұрын зерттелмеген жаңа бактериялар мен саңырауқұлақтарды анықтау, ілеспе микрофлора мен аралас инфекцияны анықтау. Erwnina amylovora және Venturia тұқымының болуына оң үлгілер патоген геномы үшін арнайы праймерлермен циклдік изотермиялық күшейту арқылы әрі қарай талданатын болады. Метагеномдық талдау үшін түрдің ажыратымдылығын арттыру үшін нанопора секвенирлеу әдісімен бактериялық және саңырауқұлақ патогендерінің ITS аймақтарының 16s РНҚ толық генін амплификациялау жүргізіледі.  Бактериялық күйік пен қотырды қамтитын аралас инфекциясы бар үлгілер анықталады.

2) Өсімдіктердің жер үсті бөліктеріне метагеномикалық талдау жүргізіліп, алма, алмұрт, долана және шетенге әсер ететін негізгі бактериялық және саңырауқұлақ қоздырғыштары анықталады. Қазақстанда бұрын зерттелмеген жаңа бактериялар мен саңырауқұлақтарды анықтау, ілеспе микрофлораны және аралас инфекцияны анықтау. Аралас инфекциясы бар сынамалар, соның ішінде өрт күйдіргі мен қышыма анықталады.

Будет проведен метагеномный анализ надземной части растений и определение основных бактериальных и грибковых патогенов, поражающих яблоню, грушу, боярышник и рябину. Выявление новых бактерий и грибков, ранее не изученных в Казахстане, определение сопутствующей микрофлоры и смешанной инфекции. Образцы положительные на наличие Erwnina amylovora и рода Venturia будут анализироваться дополнительно петлевой изотермической амплификацией со специфичными праймерами к геному патогена.  Для метагеномного анализа будет проводиться амплификация полного гена 16S РНК бактериальных и ITS регионов грибковых патогенов методом нанопорового секвенирования для повышения видовой разрешающей способности. Будут выявлены образцы со смешанной инфекцией, включающей бактериальный ожог и паршу.

3) Алма, алмұрт, тау күлі және долана өсімдіктерінде анықталған Erwnina amylovora, Venturia inaequalis, Venturia pirina және Venturia asperata штамдары мен изоляттарының толық геномдық реттілігін анықтау жүргізіледі. Гетерогенділік деңгейін және патогендердің эволюциялық векторын анықтай отырып, популяциялық және филогенетикалық талдаулар жүргізіледі. Геномдардың жоғары айнымалы және консервативті аймақтарын анықтау, бүкіл геномның өзгергіштік деңгейін және иесі мен таралу аймағына байланысты анықтау. Вируленттілік гендеріндегі маңызды мутациялар, жаңа нұсқалар анықталады. Патогендерді жоғары сезімтал анықтау үшін перспективалы геномдық аймақтар анықталады. Елде алғаш рет Venturia тұқымдасының белгілі және жаңа нәсілдері және Erwnina amylovora риботиптері анықталады.

4)  Қоздырғыштардың вируленттілігі гендерінің экспрессиясына талдау in vitro және жұқтырған алма мен алмұрт үлгілерінде жүргізіледі, вируленттілік гендерінің жаңа нұсқаларын және олардың комбинацияларын анықтау үшін транскриптомдық профильдер анықталады. Әртүрлі штамдар мен изоляттарда вируленттілік гендерінің экспрессиясына салыстырмалы талдау жүргізіледі.

5) Елдегі жабайы және мәдени алма мен алмұрт популяцияларында Erwnina amylovora және Venturia тектес саңырауқұлақ патогендерінің айналымының ақпараттық картасы әзірленеді.

6)  Таза патогендік дақылдар алынады және елде кең таралған штамдар, риботиптер мен изоляттар жинағы жасалады. Патогендер жинағы патогендердің эволюциясын талдау, жаңа нәсілдер мен штамдарды анықтау, эволюция векторын болжау үшін анықтамалық болады.

 

  Жобаның ғылыми жетекшісі:

Низамдинова Гульназ Карамидиновна

  Зерттеу тобының мүшелері:

Гриценко Д.А. – зертхана меңгерушісі

Низамдинова Г, К. — аға ғылыми қызметкер

Пожарский А.С.- ғылыми қызметкер

Таскужина А.К.- кіші ғылыми қызметкер

Капытина А.И.- кіші ғылыми қызметкер

Керімбек Н.М- кіші ғылыми қызметкер

Костюкова В.С.- кіші ғылыми қызметкер

Колченко М.В. — лаборант

Абдрахманова А. Б.- лаборант

Адильбаева К.- лаборант

 

 2018-2022 жылдардағы жоба орындаушыларының жарияланымдары мен патенттерінің тізімі: 

1. Gritsenko, D., et al. Development of a “deconstructed” vector based on the genome of grapevine virus A // Plant Biotechnol Rep. -2019. Индекс цитирования – 2, Процентиль – 64, Квартиль- Q2, DOI: 10.1007/s11816-019-00528-1.
2. Pozharskiy, A., Kostyukova, V., Nizamdinova, G., Kalendar, R., & Gritsenko, D. (2022). MLO proteins from tomato (Solanum lycopersicum L.) and related species in the broad phylogenetic context. Plants, 11(12), 1588.. DOI: 10.3390/plants11121588; WOS. Q1 (IF 4,827), Scopus: процентиль 71.
3. Gritsenko, D., Pozharskiy, A., Dolgikh, S., Aubakirova, K., Kenzhebekova, R., Galiakparov, N., Sadykov, S. Apple varieties from Kazakhstan and their relation to foreign cultivars assessed with RosBREED 10K SNP array. 2022. Eur.J.Hortic.Sci. 87 (1) 1-8, DOI: 10.17660/eJHS.2022/006. Индекс цитирования – 0, Процентиль – 62, Квартиль- Q2.
4. Pozharskiy, A., Kostyukova, V., Taskuzhina, A., Nizamdinova, G., Kisselyova, N., Kalendar, R., Gritsenko, D. (2022). Screening a collection of local and foreign varieties of Solanum lycopersicum L. in Kazakhstan for genetic markers of resistance against three tomato viruses. Heliyon. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10095; WOS. Q2 (IF-3.7), Scopus: процентиль 82.
5. Gritsenko, D., Zulfiya Kachiyeva, Gulzhan Zhamanbayev, Bakhytzhan DuisembekoV, Abai Sagitov. Detection of five potato viruses in Kazakhstan // IX International scientific agriculture symposium “AGROSYM 2018”., p. 611. 2018.
6. Gritsenko D., Aubakirova K., Galiakrapov N. Simultaneous detection of five apple viruses by RT-PCR. International Journal of Biology and Chemistry (2020) v. 13, n. 1, p. 129-134. 2020. Индекс цитирования –0, doi: 10.26577/ijbch.2020.v13.i1.13.
7. Gritsenko, D., et al. «Detection of Grapevine virus A in wild grape in Kazakhstan.» Phytopathology. Vol. 109. No. 11. 3340 Pilot Knob Road, St Paul, Mn 55121 Usa: Amer Phytopathological Soc, 2019.
8. Gritsenko, D. A., K. P. Aubakirova, and A. S. Pozharskiy. «SSR profiling of potato cultivars resistant to pathogens.» Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology. 2021.
9. A.S. Pozharskiy, K. Aubakirova, D. Gritsenko, N. Galiakparov. Genotyping and morphometric analysis of Kazakhstani grapevine cultivars versus Asian and European cultivars // Genet. Mol. Res., 2020. Индекс цитирования – 0, DOI: 10.4238/gmr18482.
10. A. Pozharskiy, D. Gritsenko // Prediction of Slmlo1 protein paralogs in Solanum l. Spp. using partially assembled genomic dat // IV. International Agricultural, Biological & Life Science Conference – 2022 – P.162.
11. A. Kapytina, N. Kerimbek, A. Taskuzhina, G. Nizamdinova, K. Adilbayeva, S. Murzatayeva, Z. Kachiyeva // Detection and genetic investigation of potato leafroll virus in Kazakhstan // IV. International Agricultural, Biological & Life Science Conference – 2022 – P.165.
12. Керимбек Н., Капытина А., Пожарский А., Хуснитдинова М., Гриценко Д. // Филогенетический анализ вируса кустистой карликовости малины // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития науки в области плодоовощеводства» -2022 – С.139

2023 жылғы нәтижелер:

Алматы, Жетісу және Абай облыстарының бақшаларында жапырақтар мен бұтақтар түріндегі өсімдік материалының 890 үлгісі жиналды. Изотермиялық күшейту әдісімен Erwnina amylovora және Venturia анықтау үшін праймерлер әзірленді.

Зертханалық коллекцияның оң бақылауларында, сондай-ақ синтетикалық бақылауларда әзірленген праймерлерді сынау жүргізілді. Әзірленген праймерлердің төменгі сезімталдық шегі 20-40 фг құрады.

Бақшаларда және жабайы популяцияларда жиналған үлгілер үшін метагеномдық талдау жүргізілді. Метагеномдық талдау Minion платформасында 16sRNA гендерін, сондай-ақ ITS1-ITS2 гендерін секвенирлеу арқылы жүргізілді. Патогендік микрофлорадан Erwinia тұқымдасының бактериялары басым түрде анықталды, эндофитті микрофлораны Pseudomonas, Klebsiella және Pantoea құрады. Ілеспе микрофлораны Pseudomonas тұқымдасының бактериялары құрады. Жабайы популяциялардағы өсімдіктерде эндофитті микрофлорадан негізінен Pseudomonas fluorescens бактериясы анықталды. Патогендік саңырауқұлақтардан Alternaria тұқымдасы анықталды, негізінен алма альтернариозын тудыратын Alternaria Mali түрі. Долана мен тау күлінде патогендік саңырауқұлақтар арасында Diplocarpon mespili, Alternaria және Monilinia johnsonii анықталды. Эндофитті саңырауқұлақтардың ішінде келесі түрлер анықталды: Alternaria infectoria, Alternaria sclerotigenum, Aspergillus terreus, Penicillium chrysogenum, Fusarium lateritium. Жабайы популяцияларда жоғарыда аталған саңырауқұлақтардың барлық эндофитті түрлері анықталды, мәдени бақтарда тек Alternaria infectoria түрлері анықталды.

Өсімдіктің зерттелетін мүшесіне байланысты патогендік және эндофиттік микрофлораның құрамы әр түрлі болды. Жапырақтарда: Pseudomonas, Klebsiella, Pantoea, Alternaria sclerotigenum, Aspergillus terreus, Alternaria mali табылды. Бұтақтарда Erwinia, Pseudomonas fluorescens, Alternaria infectoria, Alternaria sclerotigenum, Aspergillus terreus, Penicillium chrysogenum, Fusarium lateritium анықталды.

Erwnina amylovora изоляттары әзірленген жоғары спецификалық праймерлерді пайдалану кезінде LAMP әдісімен де расталды.

Жарияланымдар (2023 ж.):

 

АР19679755 жобасы бойынша «Жеміс ағаштарының жабайы және мәдени популяцияларындағы Erwinia amylovora және Venturia туысына жататын саңырауқұлақ патогендерін толық геномдық және молекулалық-генетикалық зерттеу» 2024 жылғы нәтижелер

2024 жылғы міндеттер бойынша қол жеткізілген нәтижелер:

Erwinia amylovora-ның 30 изоляттары және Venturia-ның 8 изоляттары толық геномдық секвенирлеуден өтті. NCBI дерекқорындағы Erwinia amylovora штаммдарының генетикалық ең жақын аналогтары ретінде N434113.1 және FN666575.1 штаммдары анықталды. Erwinia amylovora изоляттарының басым бөлігі R1 риботипіне жататыны анықталды. Ең көп вариациялар плазмидалық геномда және геномның ақуыз кодтамайтын аймақтарында анықталды. Вариациялардың басым бөлігі (54%) жабайы алма ағаштарынан алынған изоляттарға тән екені анықталды. Venturia inaequalis-тың жеті изоляты 1-ші расамен, ал бір изоляты 2-ші расамен ең жоғары генетикалық туыстық көрсеткені анықталды. Географиялық тұрғыдан алшақ популяциялардан алынған Venturia inaequalis-тың 8 изолятында 125 генетикалық вариация анықталды. Venturia inaequalis-тың 1-ші расасында эффекторлық ақуыздарды кодтайтын гендерде 3 бірегей вариация анықталды. CRR1 геномдық аймақтарын зерттеу барысында Erwinia amylovora-ның А-генотипіне жататын 5 изолят табылды. Зерттелген 30 изолят арасында 246-дан 260-қа дейін SNP вариациялары анықталды. Venturia inaequalis изоляттарының гомология деңгейі 98,7% құрады. Ең үлкен генетикалық қашықтық 0,015 болса, ең кішісі 0,009 болды. Erwinia amylovora талдау нәтижелері бойынша >3800 геномдық позицияны қамти отырып, изоляттар орта есеппен 147 SNP айырмашылық көрсететін үш негізгі филогенетикалық кластерге топтастырылды. Erwinia amylovora-ның (30 изолят) және Venturia inaequalis-тың (8 изолят) таза дақылдар коллекциясы құрылды.

Жарияланымдар мен патенттер:

l  1.      Kerimbek, N., Kapytina, A. I., & Taskuzhina, A. K., Gritsenko D.A. (2024). Aassessment of occurrence and diversity of apple viruses in south kazakhstan. Ġylym ža̋ne bìlìm, 1(2 (75)), 79-85.

 

2025 жылғы нәтижелер:

Қазақстанда алғаш рет жабайы және дақылды алма, алмұрт, шетен және долана популяцияларындағы бактериялық күйік ауруының қоздырғышы (Erwinia amylovora) мен алма паршасының (Venturia spp.) қоздырғыштарына кешенді толықгеномдық және молекулалық-генетикалық талдау жүргізілді. Қазақстан мен Қырғызстанның негізгі аймақтарын қамтитын, GPS-координаттарымен белгіленген 1043 өсімдік үлгісінен тұратын коллекция қалыптастырылды.

1. amylovora-ның 7 изолятына және V. inaequalis-тің 8 изолятына толықгеномдық секвенирлеу жүргізіліп, нәтижесінде патогендердің генетикалық әртүрлілігі, штаммдары мен нәсілдері анықталды, сондай-ақ дақылдарға тән генетикалық паттерндер мен инфекцияның жергілікті ошақтары айқындалды. Жедел диагностикаға арналған LAMP-праймерлер әзірленіп, валидаланды, инфекциялық фон карталары құрылды.

Алынған нәтижелер фитосанитарлық мониторинг, диагностика және жеміс дақылдарының ауруға төзімді сорттарын селекциялау үшін ғылыми және практикалық маңызға ие.

 

Потенциалды пайдаланушылар үшін ақпарат

Iске асыру дәрежесі: ғылыми және қолданбалы салада жоба нәтижелерін пайдалану әлеуеті өте жоғары. Erwinia amylovora және venturia тұқымдасының түрлерінің геномдық өзгергіштігі мен вируленттілігі туралы нәтижелер жоғары спецификалық патогенді анықтау және бақылау жүйелерін әзірлеу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Құрылған штаммдардың анықтамалық жинағы зертханаларға изоляттардың патогенділігін диагностикалауға және бағалауға мүмкіндік береді, ал әзірленген тәсілдер бақшаларда және жеміс дақылдарының жабайы популяцияларында инфекциялардың таралуын болдырмау үшін қолданылуы мүмкін.

Жүргізілген зерттеулердің тиімділігі барлық жоспарланған кезеңдердің сәтті орындалуымен және маңызды ғылыми және практикалық нәтижелерге қол жеткізумен расталады.

Қазақстанда алғаш рет алма мен алмұрттың жабайы және дақылды популяцияларында айналатын Erwinia amylovora штаммдары мен Venturia тұқымдасының түрлерін толық геномдық және молекулалық-генетикалық зерттеу жүргізілді. Штаммдардың анықтамалық жинағы құрылды және патогендердің таралуының ақпараттық картасы әзірленді, бұл жеміс дақылдарының күйігі мен қотырын диагностикалау мен алдын алудың тиімді әдістерін әзірлеудің ғылыми негізін қамтамасыз етеді.

2025 жылғы жарияланымдар

1. Pozharskiy, A.; Kostyukova, V.; Nizamdinova, G.; Gritsenko, D. Comparison of Different Methods of Molecular Detection of Erwinia amylovora in Plant Material. Curr. Issues Mol. Biol. 2025, 47, 1034. https://doi.org/10.3390/cimb47121034
2. Kostyukova, V.; Pozharskiy, A.; Khusnitdinova, M.; Nizamdinova, G.; Gritsenko, D. Morphological and Molecular Characterization of Apple Scab (Venturia inaequalis) in Kazakhstan and Kyrgyzstan. Curr. Issues Mol. Biol. 2025, 47, 1011. https://doi.org/10.3390/

cimb47121011.

3. Khusnitdinova, M., Taskuzhina, A., Kerimbek, N., Pozharskiy, A., Nizamdinova, G., Gritsenko, D. (2025). Analysis and Assessment of NDVI Variations in Response to Climate Change Among Wild Trees in the Zhongar Alatau Mountain Region. Geographic Approaches to Climate Change and Mitigation: Urban and Rural Perspectives (Volume 1). GCUE 2024. Advances in Science, Technology & Innovation. Springer, Cham. P. 105-113. https://doi.org/10.1007/978-3-031-92119-3_10.
4. Khusnitdinova M., Taskuzhina A., Kerimbek N., Pozharskiy A., Nizamdinova G., Gritsenko D. BIODIVERSITY MAPPING OF MALUS SIEVERSII FORESTS IN SOUTHEASTERN KAZAKHSTAN USING GEOSPATIAL TOOLS // Proceeding of 3rd International Symposium on the Frontiers of Plant Diversity Conservation Research on the Pan-Third Pole Region (PDCR 2025). — Almaty. — August, 26-29 2025. — P.30.
5. Yanin K., Taskuzhina A., Kerimbek N., Pozharskiy A., Nizamdinova G., Gritsenko D. TRANSCRIPTOMIC АNALYSIS OF MALUS SIEVERSII UNDER NATURAL CONDITIONS // Proceeding of 3rd International Symposium on the Frontiers of Plant Diversity Conservation Research on the Pan-Third Pole Region (PDCR 2025). — Almaty. — August, 26-29 2025. — P.26.
6. Taskuzhina A., Kerimbek N., Makhambetov A., Mendybayeva A., Gritsenko D. COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE MICROBIAL COMMUNITIES AND GENOMIC DIVERSITY OF MALUS SIEVERSII IN KAZAKHSTAN // Proceeding of 3rd International Symposium on the Frontiers of Plant Diversity Conservation Research on the Pan-Third Pole Region (PDCR 2025). — Almaty. — August, 26-29 2025. — P.41.