ipbbkz@gmail.com
+ 7 (727) 394 75 62
HomeAP 23489531 (жетекшісі Затыбеков А.К.)

AP 23489531 (жетекшісі Затыбеков А.К.)

Жоба туралы қысқаша ақпарат

(2024-2026 ж.ж.)

 

Жобаның атауы: ЖТН AP23489531 «Қазақстанның шөлді аймақтарының экологиясын жақсарту және ауыл шаруашылығын дамыту үшін құм құмаршықтың (Agriophyllum squarrosum L.) биоалуантүрлілігін зерттеу».

Өзектілігі. Жаһандық жылыну мен антропогендік әсерлерден туындаған құрғақ аумақтардың ұлғаюы, әсіресе шөлдер мен жартылай шөлдер аумақтың шамамен 58% алып жатқан және олардың аумағы өсіп келе жатқан Қазақстан үшін өзекті мәселе болып табылады. Бұл аймақтар ауыл шаруашылығы үшін өте маңызды, дегенмен дәстүрлі дақылдар көбінесе мұндай жағдайларда өсіруге жарамсыз болып табылады. Осыған байланысты шөлейттену жағдайында аграрлық сектордың тұрақты дамуын қамтамасыз ете алатын бейімделгіш өсімдіктерді зерттеу қажет.

Мұндай зерттеулердің перспективалы түрлерінің бірі-бірегей қасиеттері бар Agriophyllum squarrosum (құмаршық). Оның дамыған тамыр жүйесі құмды топырақтың тұрақтануына және шөлейттенуге қарсы тұруға көмектесетін құмдардың қозғалысына кедергі келтіреді. Қоректік заттарға бай кумарчик тұқымдары дәстүрлі түрде тамақ ретінде пайдаланылады және оның жасыл массасы Үй жануарларына арналған құнды тағам ретінде қызмет етеді. Алайда, генетикалық және биохимиялық бағалауды қоса алғанда, осы түрді кешенді зерттеу бұрын жүргізілген жоқ.

  1. squarrosum зерттеуі Қазақстанның құрғақ өңірлерінің экологиялық тұрақтылығы мен азық-түлік қауіпсіздігін нығайтуға қабілетті жаңа өсірілетін дақыл құру үшін мүмкіндіктер ашады. Молекулалық генетика, биохимия және биотехнологияның заманауи әдістерін қолдану түрдің генетикалық әртүрлілігін зерттеуге, оның бейімделу сипаттамаларын анықтауға, сондай-ақ құм төбелерін фитомелиорациялау және бекіту бойынша ұсыныстар жасауға мүмкіндік береді.

Бұл жобаны іске асыру шөлейттенуге қарсы күресті қолдап қана қоймай, елдің экономикалық дамуына ықпал ететін және отандық ғылымның бәсекеге қабілеттілігін арттыратын жаңа ауыл шаруашылығы дақылдарын енгізу үшін негіз жасайды..

Жобаның мақстаы: Қазақстанның шөлді аймақтарында экологиялық жағдайды жақсартуға және ауыл шаруашылығын дамытуға бағытталған практикалық мақсаттар үшін құм құмаршығының (A. squarrosum L.) популяцияларының морфологиялық, биохимиялық және генетикалық алуантүрлілігін зерттеу.

 Күтілетін нәтижелер:

  1. Елдің әртүрлі аймақтарына экспедициялық сапарлар, A. squarrosum популяциясының өсімдік материалдары мен тұқымдарын жинау жүзеге асырылады, түрлердің морфологиялық алуантүрлілігі зерттеледі;
  2. Май қышқылдарының, аминқышқылдары мен дәрумендердің құрамы мен құрылымын анықтау үшін газ және өнімділігі жоғары сұйық хроматография әдістерін қолдана отырып, құм құмаршықтың тұқымының биохимиялық құрамы зерттеледі;
  3. A. squarrosum түрінің популяцияларының генетикалық алуантүрлілігі бағаланады. A. squarrosum популяцияларының құрылымы және олардың генетикалық алуантүрлілік дәрежесі зерттеледі;
  4. Құм құмаршық тұқымын химиялық мутагенмен өңдеу хаттамасы оңтайландырылады. Қазақстанның шөлді өңірлерінде ауыл шаруашылығында пайдалану үшін шаруашылық-құнды белгілері бар мутантты линиялар алынады;
  5. Тәжірибелік шөлді аймақтарда құм құмаршықты пайдалану негізінде шөлейттенумен күресудің кезеңді хаттамасын оңтайландыру және құру бойынша жұмыстар жүргізіледі..

 Жобаның ғылыми жетекшісі:

Жетекші ғылыми қызметкер, PhD, Затыбеков Алибек Камзабекович (H-index 4; Researcher ID AAC-2978-2019, ORCID:https://orcid.org/0000-0003-4310-5753, Scopus Author ID: 57196942983)

 Зерттеу тобының мүшелері:

Бас ғылыми қызметкер, б.ғ.д., профессор, Абугалиева Сауле Изтелеуовна (H-index 14.

ResearcherID: M-6690-2015, ORCID https://orcid.org/0000-0002-9748-507X, Scopus Author ID: 6507029042)

Ғылыми қызметкер, PhD, Гениевская Юлия Анатольевна (H-index 9. Researcher ID: AAF-2410-2019, ORCID https://orcid.org/0000-0001-5987-2952, Scopus Author ID: 57196939730)

«Оңтүстік-батыс ғылыми-өндірістік ауыл шаруашылығының орталығы» ЖШС Н.И. Вавилов атындағы Арал маңындағы өсімдіктердің генетикалық ресурстарының тәжірибелік станциясының директоры., Еспанов Алдаберген Маханбет-Алиұлы

«Бірлік» Агрофирмасының Агрономы, Аймақов Жанат Жанайбайұлы

 2018-2023 жылдардағы жоба орындаушыларының жарияланымдары мен патенттерінің тізімі:  

  1. Zatybekov A., Abugalieva S., Didorenko S., Rsaliyev A., Turuspekov Y. GWAS of soybean breeding collection for resistance to fungal diseases in condition of South-East and South Kazakhstan // Vavilov Journal of Genetics and Breeding (Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Вавиловский журнал генетики и селекции) (SJR=0.147, Q3 – Agricultural and Biological Sciences; percentile: 38 –General Agricultural and Biological Sciences) — 2018. — Vol. 22(5). — P.536-543. DOI 10.18699/VJ18.392.
  2. Затыбеков А.К., Ануарбек Ш.Н., Абугалиева С.И., Туруспеков Е.К. Изучение коллекции сои с использованием ДНК маркеров устойчивости к грибным болезням // Ізденістер, нəтижелер – Исследования, результаты. – 2018. – №.3(79). – C.212-218.
  3. Zatybekov A.K., Agibaev A.Z., Didorenko S.V., Abugalieva S.I., Turuspekov Y.K. Analysis of resistance to Septoria glycines in soybean world collection harvested in south-eastern Kazakhstan // News of the NAS of RK, series of agricultural sciences. – 2018. – №.5. – P.44-52.
  4. Doszhanova B.N., Didorenko S.V., Zatybekov A.K., Turuspekov Y.K., Abugalieva S.I. Analysis of soybean world collection in the conditions of Southeast Kazakhstan // International Journal of Biology and Chemistry — 2019. — Vol. 12(1). — P.33-40. doi.org/10.26577/ijbch-2019-1-i5.
  5. Zatybekov A., Abugalieva S., Didorenko S., Turuspekov Y. Effect of Population Size on Genome-Wide Association Study of Agronomic Traits in Soybean // Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B. (SJR=0.168, Q3 – Multidisciplinary, percentile: 39 – Multidisciplinary)- 2020. — Vol. 74, No. 4 (727). — P.244-251. DOI: 10.2478/prolas-2020-0039.
  6. Zatybekov A.K., Turuspekov Y.T., Doszhanova B.N., Abugalieva S.I. A study of the genetic diversity in the world soybean collection using microsatellite markers associated with fungal disease resistance // Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding (Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции). (IF=0.365 (РИНЦ)) – 2020. — Vol. 181, No. (3). — P.81-90. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-81-90.
  7. Zatybekov A., Anuarbek S., Abugalieva S., Turuspekov Y. Phenotypic and genetic variability of a tetraploid wheat collection grown in Kazakhstan // Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. (SJR=0.147, Q3 – Agricultural and Biological Sciences; percentile: 38 –General Agricultural and Biological Sciences). 2020;24(6):605-612. DOI 10.18699/VJ20.654
  8. Zatybekov A, Genievskaya Y, Rsaliyev A, Maulenbay A, Yskakova G, Savin T, Turuspekov Y, Abugalieva S. Identification of Quantitative Trait Loci for Leaf Rust and Stem Rust Seedling Resistance in Bread Wheat Using a Genome-Wide Association Study. Plants. 2022; 11(1):74. https://doi.org/10.3390/plants11010074
  9. Genievskaya Y., Pecchioni N., Laidò G., Anuarbek S., Rsaliyev A., Chudinov V., Zatybekov A., Turuspekov Y., Abugalieva S. Genome-wide association study of leaf rust and stem rust seedling and adult resistances in tetraploid wheat accessions harvested in Kazakhstan // Plants. 2022; 11(15):1904. https://doi.org/10.3390/plants11151904.
  10. Podzorova T., Zatybekov A., Didorenko S., Abugalieva S. Genetic variation of soybean collection based on microsatellite DNA markers related to plant height // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. – 2022. – Vol. №3. – P.3-12. https://doi.org/10.11134/btp.2.2022.1.
  11. Genievskaya Y., Zatybekov A., Abugalieva S., Turuspekov Y. Identification of Quantitative Trait Loci Associated with Powdery Mildew Resistance in Spring Barley under Conditions of Southeastern Kazakhstan // Plants. 2023; 12(12):2375. https://doi.org/10.3390/plants12122375.
  12. Zatybekov A., Abugalieva S., Didorenko S., Rsaliyev A., Maulenbay A., Fang C., Turuspekov Y. Genome-wide association study for charcoal rot resistance in soybean harvested in Kazakhstan. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(6):565-571. DOI 10.18699/VJGB-23-68
  13. Zatybekov A., Yermagambetova M., Genievskaya Y., Didorenko S., Abugalieva S. Genetic Diversity Analysis of Soybean Collection Using Simple Sequence Repeat Markers // 2023; 12(19):3445. https://doi.org/10.3390/plants12193445.
  14. Fang, C., Sun, Z., Li, S., Su T., Wang L., Dong L., Li H., Li L., Kong L., Yang Z., Lin, Zatybekov A., Liu B., Kong F., Lu S.Subfunctionalisation and self-repression of duplicated E1 homologues finetunes soybean flowering and adaptation. Nat Commun 15, 6184 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50623-3.
  15. Doszhanova B.N., Zatybekov A.K., Didorenko S.V., Suzuki T., Yamashita Y., Turuspekov Y. Identification of quantitative trait loci of pod dehiscence in a collection of soybean grown in the southeast of Kazakhstan. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2024;28(5):515-522. DOI18699/vjgb-24-58.

 2024 жылғы нәтижелер:

Нәтижесінде генетикалық әртүрлілікті және биохимиялық талдауды зерттеу үшін Қазақстанның шөлді аймақтарында құмаршықтың (A. squarrosum) өсімдік және тұқым материалы жиналды. Жинау орындары Алматы облысының Балқаш ауданы және Ақтөбе облысының Шалқар ауданы болды, 20 үлгіден бес популяция іріктелді. HPLC және GC көмегімен кейінгі талдау үшін тұқымдар тазартылады. ДНҚ оқшаулау және селекциялық мақсаттар үшін тұқымдарды мутагенмен өңдеуді оңтайландыру жұмыстары басталды. Құмаршықтың екі популяциясының 13 үлгісінен ДНҚ оқшауланған. Эксперименттік учаскеде механикалық кедергілер орнатылып, әдеттегі флора, соның ішінде құмаршық егілді.

 Жарияланымдар (2024 ж.): Жоқ

 

2025 жылғы нәтижелер

Қазақстанның шөлейт аймақтарында кұмаршық (A. squarrosum) популяцияларының өсімдік және тұқым материалын мақсатты және жүйелі жинау жүзеге асырылды. Зерттеудің осы кезеңінің негізгі мақсаты – түрдің аридті экожүйелер жағдайындағы генетикалық әртүрлілігін, биохимиялық сипаттамаларын және бейімделу ерекшеліктерін зерттеу.

Дала жұмыстары үшін үшінші орын ретінде Қызылорда облысының Арал ауданы таңдалды, онда материалдар Ақеспе, Абай және Жинишкекум елді мекендері маңынан жиналды.

 

Сурет 1 – A. squarrosum өсімдік материалын Қызылорда облысы, Арал ауданында жинау

 

Экспедиция барысында кұмаршық (A. squarrosum) түрінің бес популяциясы алынған, олардың әрқайсысында кемінде 20 дара өсімдік үлгісі қамтылған, тек бесінші популяцияда объективті себептерге байланысты 10 ғана үлгі жинауға мүмкіндік болды. Өсімдік материалын жинау жалпыға қабылданған ботаникалық зерттеу әдістемелеріне және мекендеу орындарының экологиялық ерекшеліктеріне сәйкес жүргізіліп, алынған деректердің кейінгі лабораториялық талдаулар үшін жоғары сенімділігі мен репрезентативтілігін қамтамасыз етеді. Әрбір популяция үшін жинау нүктелерінің координаттары және негізгі тіршілік ортасы параметрлері тіркелді. Алынған үлгілер A. squarrosum түрінің морфологиялық, биохимиялық және генетикалық сипаттамаларын кешенді зерттеу үшін және деградацияланған жерлерді қалпына келтіру әлеуетін бағалау үшін қолданылатын болады. Талдау нәтижелері түрдің құрғақ климаттық жағдайларға бейімделу негізгі механизмдерін анықтауға және Қазақстандағы сирек және эндемикалық флора түрлерін сақтау стратегияларын әзірлеуге айтарлықтай үлес қосуға бағытталған.

Ақтөбе облысынан (4 популяция) және Алматы облысынан (2 популяция) жиналған тұқымдардың май қышқыл құрамын газды хроматографияның масс-селективті детекторы (ГХ-МС) әдісімен талдау жүргізілді. Бұл әдіс май қышқылдарының сапалық және сандық құрамын анықтауға, сондай-ақ популяциялар арасындағы экологиялық-географиялық ерекшеліктерге байланысты айырмашылықтарды көрсетуге мүмкіндік берді. Алынған нәтижелер түрдің биохимиялық әртүрлілігін және әртүрлі климаттық жағдайларда бейімделу әлеуетін бағалау үшін негіз болып табылады. Сонымен қатар, тұқымдардың амин қышқыл профильін жоғары тиімділікпен сұйықтық хроматографиясы (ВЭЖХ) әдісімен талдау протоколы оңтайландырылды. Үлгілерді дайындау және элюция параметрлеріндегі өзгерістер әдістің сезімталдығы мен қайталанымдылығын арттырды. Дайындалған тәсіл амин қышқыл құрамына дәл және салыстырмалы деректер алуға мүмкіндік береді, бұл A. squarrosum өсімдіктерінің метаболикалық ерекшеліктері мен қоршаған ортаның стресс факторларына физиологиялық бейімделуін одан әрі зерттеу үшін маңызды болып табылады.

ДНҚ барлық популяциялардың үлгілерінен, Алматы облысы (2 популяция) және Ақтөбе облысы (4 популяция) жинақталған, бөлінді. Әрбір популяция 20 дара өсімдік үлгісімен ұсынылып, кейінгі молекулалық-генетикалық талдау үшін жеткілікті репрезентативтілікті қамтамасыз етеді. ДНҚ бөлінуі модификацияланған CTAB әдісі бойынша жүзеге асырылып, ПТР реакциялары мен генотиптеуге жарамды жоғары сапалы және таза генетикалық материал алуға мүмкіндік берді. Алынған ДНҚ-ның сапасы мен концентрациясы спектрофотометрлік талдау және агарозды гель электрофорезі арқылы бағаланды. Сонымен қатар, әдеби деректер мен жақын туыстық түрлердің генетикалық зерттеулері негізінде таңдалған 50 SSR маркерлерін праймерлік скрининг жүргізілді. Қазіргі кезеңде Алматы облысының 2 популяциясы және Ақтөбе облысының 4 популяциясы 20 SSR маркері бойынша скринингтен өткізілді. Алынған деректер ең ақпаратты маркерлерді таңдау және A. squarrosum популяцияларының генетикалық әртүрлілігін одан әрі талдау үшін қолданылатын болады.

Кұмаршық (A. squarrosum) тұқымдарын этилметансульфонат (EMS) химиялық мутагенімен өңдеу протоколы оңтайландырылды. Эксперимент аясында Алматы облысынан жиналған популяция тұқымдары мутагеннің концентрациясы мен әсер ету уақыты әртүрлі болып алдын ала өңделді, ең тиімді әсер ету шарттары анықталды. Өңдеуден кейін тұқымдар бақылаулы жағдайда өніп, көшеттер қатты субстратқа отырғызылды, содан кейін өсудің және дамудың әрі қарай бақылауы үшін ірі ыдыстарға көшірілді.

 

Сурет 2 – Құм кұмаршық (A. squarrosum) үшін индуцирленген мутагенез протоколын оңтайландыру

Бүкіл вегетациялық кезең бойы мутанттық сызықтардың морфологиялық өзгерістері мен физиологиялық көрсеткіштері, соның ішінде өсу қарқыны, жапырақ пішіні және репродуктивті органдардың дамуы бақыланды. Өкінішке орай, ересек даму сатысына жеткен өсімдіктер стерильді болып, тұқым бермеді. EMS концентрациясын және өсіру шарттарын түзету арқылы мутанттық өсімдіктердің тіршілігі мен репродуктивті қабілетін арттыру мақсатында қайта эксперименттер жүргізу жоспарлануда.

Ақтөбе облысында тәжірибелік учаскені құру бойынша кешенді жұмыстар жүргізілді. Нәтижесінде Шалқар ауданы, Жылтыр елді мекені маңында 3 000 м² аумақта қоршаулар орнатылып, механикалық кедергілер орналастырылды. Тәжірибелік учаскеде жергілікті қамыс материалынан 2 × 2 м өлшемді шаршы ұяшықтар түрінде кедергілер орнатылды. Мұндай инженерлік шешімдер жел эрозиясының қарқындылығын азайтуға, жас өсімдіктерді экстремалды ауа райынан қорғауға және топырақтың жоғарғы қабаттарында ылғал сақтауға бағытталған. Сонымен қатар, учаскеде Қазақстанның шөлейт экожүйелеріне тән флора өкілдерінің тұқымдары себілді, оның ішінде ерекше назар кұмаршыққа (A. squarrosum) аударылды.

Сонымен қатар, Алматы облысы, Балқаш ауданы, Бірлік елді мекені маңында бұрын құрылған тәжірибелік учаске жұмыс істеп тұр. Бұл алаңда құмды дюндерге себілген кұмаршықтың өсуі мен дамуы бақыланып, әртүрлі типтегі механикалық кедергілердің тиімділігі бағаланып жатыр.

Сонымен бірге, Қызылорда облысы, Арал ауданы, Шижаға елді мекені маңында үшінші тәжірибелік учаскені құруға дайындық жұмыстары басталды. Қазіргі кезеңде ландшафттық жағдайлар алдын ала бағаланды, кедергілерді орналастыру үшін учаскелер таңдалды және жергілікті өсімдіктердің құрамы анықталды. Болашақта ұқсас механикалық кедергілер орнатылып, бейімделген өсімдік түрлері себіліп, олардың төзімділігі мен құмды дюндерді бекітуіндегі рөлі зерттелетін болады.

 

Потенциалды пайдаланушылар үшін ақпарат

Жобаның нәтижелері Қазақстанның шөлейт аймақтарындағы деградацияланған жерлерді қалпына келтіру үшін перспективалы түр ретінде құм кумаршықты (Agriophyllum squarrosum) кешенді зерттеуге бағытталған. Олар мемлекеттік органдар, ғылыми ұйымдар, аграрлық және экологиялық құрылымдар, сондай-ақ жерді рекультивациялау жобаларын жүзеге асыратын ұйымдар тарапынан қолданылуы мүмкін. Ақтөбе, Алматы және Қызылорда облыстарында жүргізілген дала зерттеулері механикалық кедергілерді қолдану мен A. squarrosum себуді үйлестіргенде қозғалмалы құмдарды бекіту және жел эрозиясын төмендету тиімділігін көрсетті. Жиналған өсімдік және тұқым материалдары, тұқым құрамының биохимиялық деректері және молекулалық-генетикалық талдау нәтижелері фитомелиорация бойынша әдістемелік ұсыныстар жасауға, бейімделген популяцияларды таңдауға және түрдің генетикалық ресурстарын сақтауға мүмкіндік береді.

Жобаның нәтижелерін практикалық қолдану кумаршықты селекциялық жетілдіруге, өсімдіктердің абиотикалық стресс факторларына төзімділігін арттыруға және жер ресурстарын тұрақты басқаруға негіз болады. Бұл жердің деградациясы мен опустынизациясын азайтуға, экожүйелерді қалпына келтіру шараларының тиімділігін арттыруға және Қазақстанның биоресурстарын тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Нәтижелер қазір тәжірибелік учаскелерде апробациядан өткізіліп жатыр және елдің өңірлерінде пилоттық және демонстрациялық жобаларды әзірлеуде қолданылуы мүмкін.