ipbbkz@gmail.com
+ 7 (727) 394 75 62
HomeAP 19676481 (руководитель Кушнаренко С.В.)

AP 19676481 (руководитель Кушнаренко С.В.)

Краткая информация о проекте

(2023-2025 г.г.)

 

Наименование проекта: ИРН AP19676481 «Изучение генетического разнообразия и разработка биотехнологии ex situ сохранения видов вишни (Prunus spp.) в Казахстане».

Актуальность.

Вишня – одна из самых популярных косточковых культур в мире. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), в 2020 году мировой объем производства вишни составил около 4,0 млн тонн, при этом ежегодно наблюдается почти непрерывный рост мирового производства и потребления. Согласно отчету агентства статистики РК, площади выращивания вишни в Казахстане составляют около 1500 гектаров, которые в основном сосредоточены в частных хозяйствах населения, для коммерческого выращивания вишня используется совсем незначительно, в результате чего Казахстану приходится импортировать плоды вишни ежегодно в размере около 25 тыс. тонн. В мире встречается около 150 видов вишни, в Казахстане произрастает 4 дикорастущих вида вишни: Prunus fruticosa Pall., Prunus erythrocarpa (Nevski) Gilli, Prunus griffithii var. tianshanica (Pojark.) Ingram, Prunus verrucosa Franch. Разнообразие диких плодовых пород обеспечивает неисчерпаемый генофонд для селекционной работы. Дикие виды вишни Казахстана являются источником генов высокой засухоустойчивости, морозостойкости, обладают всеми качествами, которые интенсивное плодоводство предъявляет в настоящее время к подвойному материалу косточковых пород. В рамках проекта предполагается провести фенотипическое и молекулярно-генетическое описание дикорастущих видов Казахстана, разработать биотехнологии in vitro и криоконсервации для надежного сохранения этого ценного материала в асептической культуре и криогенном банке при сверхнизкой температуре (-196°С).

Цель проекта: Фенотипическое и молекулярно-генетическое изучение биоразнообразия видов вишни (Prunus spp.) в Казахстане и сохранение образцов гермоплазмы на основе методов биотехнологии и криоконсервации in vitro

Ожидаемые результаты:

  1. Экспедиционные выезды, фенотипическое описание и сбор растительного материала диких видов вишни (покоящиеся вегетативные почки, плоды, листья, молодые побеги). Формирование гербарной коллекции.
  2. Введение образцов растительного материала в культуру in vitro, создание коллекции асептических растений дикорастущих видов вишни.
  3. Изучение генетического разнообразия дикорастущих видов вишни с использованием микросателлитных ДНК-маркеров и ДНК-баркодирования.

Научный руководитель проекта: Заведующая лабораторией криосохранения гермоплазмы, кандидат биологических наук, профессор Кушнаренко С.В. Опубликовано более 200 научных трудов, из них 22 публикаций включены в базу данных Web of Science, 20 – в базу данных Scopus. Индекс Хирша 9, Scopus ID 6507153914; Web of Science ID M-6616-2015

Члены исследовательской группы:  

  • Ромаданова Наталья Владимировна, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук. Индекс Хирша 5. Scopus ID 36111616700.
  • Аубакирова К.П., ведущий научный сотрудник, Индекс Хирша 1, Researcher ID Web of Science M-6628-2015, Scopus Author ID 56097194200
  • Сатеков Е.Я., Старший научный сотрудник
  • Аралбаева М.М., Научный сотрудник, Индекс Хирша 1, Researcher ID Web of Science GBA-8887-2022, Scopus Author ID 57195069563.
  • Рымханова Н.К., Научный сотрудник, Индекс Хирша 1, Researcher ID Web of Science FVM-9722-2022, Scopus Author ID 57773405800.
  • Манапканова У.А. Младший научный сотрудник

 Список публикаций и патентов исполнителей проекта за период 2018-2022 гг.

  1. Kushnarenko S., Aralbayeva M., Rymkhanova N., Reed B.M. Initiation pretreatment with Plant Preservative MixtureTM increases the percentage of aseptic walnut shoots // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. – 2022. https://doi.org/10.1007/s11627-022-10279-4, IF 2,6; WOS квартиль Q2, Scopus процентиль 72, индекс цитирования (FWCI) 0,43.
  2. Romadanova N.V., Tolegen A.B., Kushnarenko S.V., Zholdybayeva E.V., Bettoni J.C. Effect of Plant Preservative MixtureTM on endophytic bacteria eradication from in vitro-grown apple shoots // Plants. – 2022. – Vol. 11. – P. 2624-2635. https://doi.org/10.3390/plants11192624, квартиль Q1, процентиль 83, индекс цитирования (FWCI) 1,1.
  3. Utegenova G., Pallister K., Kushnarenko S., Ozek G., Ozek T., Abidkulova K., Kirpotina L., Schepetkin I., Quinn M., Voyich J. Chemical composition and antibacterial activity of essential oils from Ferula L. species against methicillin-resistant Staphylococcus aureus // Molecules. – 2018. – 23(7). – Р. 1679-1696. DOI: 10.3390/molecules23071679, квартиль Q2, процентиль 78, индекс цитирования (FWCI) 1,97.
  4. Земцова А.С., Кушнаренко С.В., Ромаданова Н.В. Создание коллекции in vitro и криогенного банка семян Berberis heteropoda // Experimental Biology (Вестник КазНУ. Серия биологическая). – 2022. – № 4 (93). – С. 4-13. https://doi.org/10.26577/eb.2022.v93.i4.01.
  5. Аралбаева М.М., Михайленко Н.В., Кушнаренко С.В. Разработка способа укоренения побегов грецкого и лесного орехов в культуре in vitro // Вестник Карагандинского Университета. Серия «Биология. Медицина. География». – 2022. – № 3(107). – С. 24-32. DOI 10.31489/2022BMG3/24-32.
  6. Кушнаренко С.В., Ромаданова Н.В., Турдиев Т.Т., Аралбаева М.М., Калыбаев Қ.Р. Сохранение в криобанке образцов грецкого ореха из нескольких популяций Сайрам-Угамского государственного национального природного парка // Вестник КазНУ. Серия экологическая. – 2022. – № 2 (71). – С. 72-80. DOI: 10.26577/EJE.2022.v71.i2.07.
  7. Ромаданова Н.В., Аралбаева М.М., Рымханова Н.К., Байгараев Д.Ш., Рамазанов А.К., Ишмуратова М.Ю., Кушнаренко С.В. Криоконсервацяия как способ повышения лабораторной всхожести и энергии прорастания семян // Вестник Карагандинского университета. Серия «Биология. Медицина. География». – 2022. – № 1 (105). – С. 86-95. DOI 10.31489/2022BMG1/86-95.
  8. Кушнаренко С.В., Ромаданова Н.В., Огарь Н.П., Аралбаева М.М., Верзилов М.А. Современное состояние популяции лещины обыкновенной (Corylus avellana L.) в Казахстане // Вестник Карагандинского Университета. Серия «Биология. Медицина География». – 2019. – № 2 (94). – С. 99-104. URL: https://biollogy-medcine-geography-vestnik.ksu.kz/2019-94-2.
  9. Ромаданова Н.В., Нурманов М.М., Махмутова И.А. Кушнаренко С.В. Производство суперэлитных саженцев сортов и клоновых подвоев яблони // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина (междисциплинарный). – 2018. – №3 (98). – С. 4-13. URL: http://rmebrk.kz/magazine/4540#

Патенты:

  1. Патент № 34902 на изобретение от 26.02.2021. Ромаданова Н.В., Нурманов М.М., Кушнаренко С.В. Способ получения оздоровленных от вирусов саженцев яблони хемотерапией. https://gosreestr.kazpatent.kz/Invention/Details?docNumber=323672
  2. Патент на полезную модель № 4998 от 05.06.2020. Способ размножения лещины обыкновенной. Кушнаренко С.В., Аралбаева М.М., Ромаданова Н.В. https://gosreestr.kazpatent.kz/Utilitymodel/Details?docNumber=320230

Достигнутые результаты за 2023 г.:

Проведены экспедиционные выезды для сбора растительного материала дикорастущих видов вишни. Собраны плоды и листья 15 образцов вишни тянь-шаньской (Prunus griffithii var. tianshanica) в Алматинской области, 7 – в Жамбылской области и 2 – в Туркестанской области; 35 образцов вишни кустарниковой (Prunus fruticosa) в Костанайской области; 9 образец вишни красноплодной (Prunus erythrocarpa) в Жамбылской области и 12 – в Туркестанской области; 7 образцов вишни бородавчатой (Prunus verrucosa Franch.) в Туркестанской области. Проведено фенотипическое описание 87 образцов дикорастущих видов вишни с использованием дескрипторов, рекомендованных для Prunus. Сформированы гербарии для представителей четырех дикорастущих видов вишни.

Начато введение семян, зародышей и зародышевых осей четырех дикорастущих видов вишни: вишни тянь-шаньской, вишни кустарниковой, вишни красноплодной вишни бородавчатой в культуру in vitro для получения асептических растений. Плоды освобождали от мякоти (мезокарпия), промывали в мыльном растворе в течение 5 мин, затем проточной водой. После удаления скорлупы (эндокарпия) семена (ядра) дезинфицировали в 0,1% растворе сулемы в течение 5 минут в ламинар-боксе. После промывания в стерильной дистиллированной воде экспланты помещали в пробирки со средой Мурасиге-Скуга и Woody Plant Medium c различными сочетаниями фитогормонов: БАП, ИМК и ГК. Данный режим дезинфекции был достаточно эффективным для этих эксплантов, не было выявлено ни грибковой, ни бактериальной контаминации. Создана коллекция асептических растений четырех видов вишни.

Начато выделение и очистка ДНК, баркодирование (амплификация и секвенирование 3-х регионов хлоропластного и 1-го региона ядерного генома). Геномную ДНК из высушенных листьев вишни выделяли по модифицированному методу Doyle and Doyle. ДНК выделена из 87 образцов четырех видов вишни. Начато баркодирование ДНК дикопроизрастающих представителей вишни с использованием маркеров трех генов пластидной ДНК (rbcLa, ITS и matK) и один спейсерный участок (trnH2/psbA). ПЦР проводился с использованием следующих праймеров: rbcLa (5′-ATGTCACCACAAACAGAGACTAAAGC-3′, 5′-GTAAAATCAAGTCCACCRCG-3′); matK (5′- ACCCAGTCCATCTGGAAATCTTGGTTC-3′), (5′-GTACAGTACTTTTGTGTTTACGAG-3′); trnH-pcbA (5′-GTTATGCATGAACGTAATGCTC-3′), (5′-CGCGCATGGTGGATTCACAATCC-3′); ITS (5′-ACGAATTCATGGTCCGGTGAAGTGTTCG -3′), (5′-TAGAATTCCCCGCTTCGCTCGCCGTTAC-3′). ПЦР проводили в объеме 20 мкл, содержащем буфер термостабильной ДНК полимеразы, по 0,2 мкл (10 мкМ) прямого и обратного олигонуклеотидов, 0,4 мкл (10 мМ) растворов нуклеотидов, 40 нг ДНК и 0,4 ед. ДНК полимеразы. Амплификацию проводили по следующей программе: один цикл 4 мин. при 94оС; 35 циклов, состоящих из следующих ступеней – 30 сек. при 94оС, 30 сек. при 57оС и 1 мин. при 72оС; и в заключение 1 цикл 10 мин. при 72оС. Полученные продукты амплификации очищались для последующего секвенирования. Секвенирование проводится с использованием BigDye v3.1 в соответствии с рекомендациями производителя (Thermofisher) на генетическом анализаторе 3500.

Публикации (2023 г.):

  • Kushnarenko, M. Aralbayeva, N. Rymkhanova, U. Manapkanova, A. Tolegen, E. Satekov, N. Romadanova, T. Turdiyev Ex situ preservation of Prunus spp. diversity in Kazakhstan. // 36th International Conference on Ecological Agriculture, Biodiversity and Waste Management (EABWM-23), December 18-22, Bangkok, Thailand – Р. 17.