ҒЫЛЫМИ-ТЕХНИКАЛЫҚ БАҒДАРЛАМА

ЖТН BR21881942 «Ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру мақсатында фитопатогендерді бақылаудың биотехнологиялық тәсілдерін әзірлеу».

Ғылыми жетекшісі – б.ғ.д., профессор Искаков Б.К.

Бағдарламаның негізгі идеясы – экономикалық маңызды өсімдіктерді (алма, алмұрт, өрік, қарабүлдірген, қойбүлдірген, ырғай, картоп) негізгі карантиндік объектілерден ғана емес, сонымен қатар өнімділіктің 80% дейін жоғалуына әкелетін басқа да қауіпті патогендерден тиімді диагностикалау және қорғау үшін молекулалық биология және биотехнология саласындағы жаңа әдістер мен тәсілдерді әзірлеу. Фитопатогендердің кең ауқымы – вирустар, вироидтар, бактериялар және оомицеттер жеміс-жидек дақылдары мен картопта зерттеледі. Жеміс-жидек дақылдары үшін таралу мониторингі жүргізіледі және вирустар, вироидтар мен бактериялардың генетикалық әртүрлілігі зерттеледі, сондай-ақ вирустар мен вироидтарға диагностикалық тест-жүйелер құрылады. Phytophthora infestans омицеттерінен туындаған фитофторозға төзімді картоп линияларын алу үшін екі түрлі әдіс қолданылады – фитофтороз қоздырғышының гендерін қожайын жанамалық басуды индукциялау және туыстығы жақын картоп түрлерінің R-гендерімен цисгендік трансформациялау. Ұсынылған бағдарламаның басқа маңызды міндеті – жеміс-жидек дақылдары мен картоптың сау элиталық отырғызу материалын алу үшін биотехнологияны дамыту. Қазақстанда отандық өндірістің тұқымдық картоппен қамтамасыз етілу мәселесі бар, өйткені тұқымдық картоптың 90% шетелдік сорттармен ұсынылған. Бұл мәселенің шешімі – ауыл шаруашылығы өндірушілерін өз сорттарының тұқымымен қамтамасыз ететін отандық картоптың ауруларға төзімді жаңа тізбектерін құрудың заманауи тәсілдерін қолдану.

Бағдарламаның мақсаты – ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін арттыру мақсатында фитопатогендерді бақылаудың биотехнологиялық тәсілдерін әзірлеу.

«Қазақстан Республикасының агроөнеркәсіптік кешенін дамытудың 2021-2030 жылдарға арналған тұжырымдамасында» отандық тұқым шаруашылығы жүйесінің жеткіліксіз дамығаны атап өтілген. Интеграциялық үдеріс дамуына және басқа елдермен тауар айналымының өсуіне байланысты өсімдіктер ауруларының, соның ішінде жеміс-жидек және көкөніс дақылдарының, карантиндік қана емес, басқа да қауіпті фитопатогендердің таралуын бақылау мәселесі өткір тұр.

Көкөніс дақылдарының экспортының артуына және осы өнімдер жеткізілетін елдерде карантиндік талаптарға байланысты фитопатогендердің таралуын қадағалаудың өзектілігі артып отыр.

Бағдарлама қолданбалы сипатқа ие және оның нәтижелері: фитопатогендердің таралуы бойынша жаңа деректер; жеміс-жидек дақылдарының вирустық және вироидты ауруларын диагностикалаудың тест-жүйелері; жабайы және мәдени бақтарды фитопатологиялық зерттеу деректері, сондай-ақ бактериялық күйіктің анықталған жаңа штамдары; фитофторамен зақымдануға төзімді картоптың жаңа тізбектері; сауықтырылған элиталық отырғызылатын жеміс-жидек дақылдары мен картоптың тұқымдық материалын биотехнологиялық өндірудің жоғары тиімді хаттамалары әзірленетін болады. Бағдарламаны орындау нәтижесінде маңызды практикалық зерттеулер мен әзірлемелер алу күтілуде.

Бағдарламаның мақсаты мен міндеттеріне қол жеткізуге қазіргі заманғы молекулалық-биологиялық және биотехнологиялық әдістерді қолдану ықпал етеді: нақты уақыттағы полимеразды-тізбекті реакция, секвенирлеу, генетикалық құрылымдарды құру, in vitro дақылда клондау және микрокөбейту, гендік-инженерлік құрылымдарды компьютерлік талдау және есептеу, сондай-ақ әртүрлі ақпараттық бағдарламаларды пайдалана отырып деректерді статистикалық өңдеу және т. б.

Бағдарлама шеңберінде орындалған зерттеулердің нәтижелері бойынша Қазақстанның жеміс-жидек екпелерінің фитосанитарлық мәртебесі бойынша жаңа деректер алынады, жеміс-жидек дақылдарының фитопатогендерінің генетикалық әртүрлілігі зерттеледі, картоптың фитопатогендерге төзімді жаңа тізбектері алынады, жеміс-жидек дақылдары мен картоптың сауықтырылған элиталық отырғызу және тұқым материалын биотехнологиялық өндірудің жоғары тиімді хаттамалары әзірленеді.

Мақсатты бағдарламаның нәтижелері мыналарға ықпал етеді:

• Қазақстан нарығында қымбат импорттық тест-жүйелерді фермерлер үшін қолжетімді отандық аналогтармен алмастыру;
• ауыл шаруашылығын заманауи ғылыми сыйымды технологиялармен және біліммен қамтамасыз ету;
• ауыл шаруашылығы дақылдарын өндірушілер үшін элиталық бастапқы отырғызу материалының қолжетімділігін арттыру, бұл өнімділіктің артуына және түпкілікті өнім құнының төмендеуіне әкеледі;
• отырғызу және тұқым материалындағы импортқа тәуелділікті азайту;
• соңғы өнімнің сапасын жақсарту.

Әзірленген отандық тест-жүйелер жеміс-жидек дақылдары мен отырғызу материалына фитосанитариялық бақылауды күшейтеді, сондай-ақ өсімдіктердің өнімділігі мен биотикалық стресстерге төзімділігін арттыруға ықпал ететін қорғаныс шараларын уақтылы қабылдауға мүмкіндік береді.

Ғылыми әсері:

Бағдарлама аясында жүргізілген зерттеулердің нәтижелері бойынша Қазақстандағы жеміс-жидек көшеттерінің фитосанитарлық жағдайы туралы жаңа білімдер алынады, жеміс-жидек дақылдарының фитопатогендерінің генетикалық әртүрлілігі зерттеледі, картоптың фитопатогенге төзімді жаңа линиялар алынады, картоп пен жидек дақылдарының жақсартылған элиталық көшет және тұқымдық материалдарын биотехнологиялық өндірудің жоғары тиімді хаттамалары әзірленеді.

Әлеуметтік-экономикалық әсері:

— фитофторозға төзімді картоп линиялары егістіктерді фунгицидтермен өңдеуді азайтуға, жоғары сапаны сақтай отырып, көкөніс қоймаларында сақтау кезінде шығынды азайтуға мүмкіндік береді;

— қазақстандық нарықтағы қымбат импорттық сынақ жүйелерін фермерлерге қолжетімді отандық аналогтармен алмастыру;

— жасаалған отандық сынақ жүйелері жеміс-жидек дақылдары мен отырғызу материалдарына фитосанитарлық бақылауды күшейтеді, сондай-ақ дер кезінде қорғау шараларын қабылдауға мүмкіндік береді, бұл өсімдіктердің биотикалық күйзелістерге төзімділігі мен өнімділігін арттыруға ықпал етеді;

— ауыл шаруашылығын қазіргі заманғы ғылымды қажетсінетін технологиялармен және біліммен қамтамасыз ету;

— өсімдік шаруашылығы тауарын өндірушілер үшін элиталық бастапқы отырғызу материалының қолжетімділігін арттыру, бұл шығымдылықтың артуына және түпкілікті өнімнің өзіндік құнының төмендеуіне әкеледі;

— отырғызу және тұқым материалдары импортына тәуелділікті азайту; түпкілікті өнімнің сапасын арттыру.

Бағдарламаның қоршаған ортаға тиiмділігі:

— экономикалық маңызы бар өсімдіктердің тұқым материалының фитосанитарлық жағдайын талдау;

— тұқым материалының дайын өнімнің сапасына әсер ететін қоздырғыштармен зақымдануын анықтау.

Бағдарламаның аяқталуы бойынша әзірлемелердің технологиялық әзірлік деңгейі:

Бағдарламаны іске асыру нәтижелері бойынша:

— нақты уақыт режимінде ПТР негізінде кемінде 12 алма, таңқурай және жүзім вирустарының зақымдануына тест-диагностикалық жүйелердің 5 прототипі, мультиплекс ПТР және нуклеин қышқылын будандастыру негізінде алманың, алмұрттың, шиенің және өріктің 6 вироиды жасалады;

— Phytophthora infestans индукцияланған РНҚ кедергісі бар кемінде 5 трансгендік картоп линиялары алынады;

— тәлімбақ жағдайында қаражидектің 4 сортынаң, қойбүлдіргеннің 4 сортынаң және ырғайдың 3 сортынаң кемінде 1000 дана вируссыз көшет материалы алынады.

— 2 зертханалық регламент әзірленеді.

Бағдарламалық міндеттерді жүзеге асыруға мыналар қатысуда: 2 б.ғ.д., 12 б.ғ.к., 1 а-ш.ғ.к., 6 PhD, 9 PhD докторанттары.

№	Аты-жөні, дәрежесі, лауазымы	ORCID	Web of Science ResearcherID	Scopus
1.	Шарипов Қ.О., б.ғ.д., профессор, бас директор	0000-0001-5946-5521	ABA-4427-2021	5719575321
2.	Искаков Б.К., б.ғ.д., профессор, бас ғылыми қызметкер	0000-0002-5204-4377	H-5988-2015	6602606343
3.	Исмагулова Г.А. б.ғ.к., зертхана меңгерушісі	0000-0002-2735-4939	AAO-3437-2020	6506396019
4.	Жигайлов А.В., б.ғ.к., зертхана меңгерушісі	0000-0002-9646-033X	N-6073-2015	6508121286
5.	Малахова Н.П., б.ғ.к., зертхана меңгерушісі	0000-0001-5312-9674	N-7542-2017	57206770196
6.	Галиакпаров Н.Н., PhD, жетекші ғылыми қызметкер	0000-0003-1404-535X	FZW-0400-2022	6507135239
7.	Станбекова Г.Э., б.ғ.к., жетекші ғылыми қызметкер	0000-0002-7819-6475	N-6607-2015	6506211551
8.	Низкородова А.С., б.ғ.к., жетекші ғылыми қызметкер	0000-0002-1597-7207	AAY-1646-2020	57215971184
9.	Аубакирова К.П., PhD, жетекші ғылыми қызметкер	0000-0003-0162-3691	M-6628-2015	56097194200
10.	Скиба Ю.А., б.ғ.к., жетекші ғылыми қызметкер	0000-0001-9643-2913	N-7772-2015	57204160524
11.	Ефремова Ю.М., PhD, жетекші ғылыми қызметкер	0000-0003-0071-2414	—	56044601000
12.	Крылдаков Р.В., PhD, жетекші ғылыми қызметкер	0000-0002-2299-3109	M-6797-2015	6506223986
13.	Мальцева Э.Р., аға ғылыми қызметкер	0000-0001-9198-695X	N-4309-2017	57202717826

 2023 жылдың 3 ай аралық нәтижелері:

— төрт таңқурай вирусының, 4 алма вирусының, 4 жүзім вирусының мультиплексті нақты уақыт ПТР үшін олигонуклеотидтер мен зондтарды жобалау және синтездеу және ішкі бақылау жүргізілді;

— Алматы облысында алма, алмұрт, шие және өрік ағаштарының үлгілері жиналды, РТ-ПТР реакциясы үшін 6 вироидқа арналған праймерлер жобаланып, синтезделді;

— Erwinia amylovora бактериялық өсінділерінің тазалығы  коллекторлық материалды қалпына келтіргеннен кейін расталды. 2022 жылы жиналған жеміс дақылдарының зақымданған өсінділері мен жапырағынан алынған Erwinia amylovora ДНҚ үлгілері алынды;

• dsAvr3a тізбегі қабаттасқан ПТР арқылы алынған. dsAvr3a тізбегі агробактериялық векторға клондалған. Мемлекеттік тізілімге өнертабысқа қорғау құжатын тіркеу және беру, мерзімін қалпына келтіру туралы ақпараты жариялады;
• бақылау өсімдіктері мен картоптың 10 бастапқы биотехнологиялық цисгендік линияларының өсімдіктері жинағынан көбейтілді;
• қаражидектің 4 сортының, қойбүлдіргеннің 4 сортының және ырғайдың 3 сортының бастапқы өсімдіктерінің жинағы жасалды; барлық дақылдардың өсімдіктерін өсіру жүргізілді және in vitro дақылдауға енгізу үшін бастапқы материал алынды.

2024 жылдың 6 ай аралық нәтижелері:

— Зондтарды қолдану арқылы нақты уақыттағы ПТР реакциясы үшін оңтайлы шарттар таңдалды. Алматы облысында алма, жүзім және таңқурай өсімдіктерінен үлгілер алынды (300-ден астам сынама), облыс шаруашылықтарында сынама алу жалғасуда. Жиналған үлгілерден жалпы РНҚ-ны бөліп алу және кері транскрипция реакциясы басталды. Алынған cDNA және нақты уақыттағы ПТР көмегімен жиналған үлгілерді вирустардың болуына талдау жұмыстары басталды.

— Өсімдік ұлпасынан нуклеин қышқылдарын алуды оңтайландыру жүргізілді. RT-ПТР әрбір вироид үшін бөлек оңтайландырылған. Мультиплексті RT-ПТР көмегімен үлгілердегі алты вироидты диагностикалау үшін мультиплексті RT-ПТР оңтайландыру бойынша жұмыс басталды. Алма, алмұрт, өрік, шие, шабдалы сияқты жеміс-жидек дақылдарының жаңа үлгілері жиналды. Олигонуклеотидтер мультиплексті RT-ПТР көмегімен үлгілердегі алты вироидты диагностикалау үшін жобаланып, синтезделді.

— Алматы (72 га) және Түркістан облыстарындағы (400 га) жабайы және мәдени бақшаларға фитопатологиялық сараптама басталды. Инфекциялық зақымдану белгілері бар материал алынды (Түркістан облысынан 37 сынама). Изоляттар алынды. Жиналған материалдың молекулярлық-генетикалық талдауының нәтижелері алынды. 37 үлгінің 11-і оң нәтиже көрсетті. Бактериялық өсірінділер мен ДНҚ (Erwinia amylovora 10 оқшаулағышы) жинағын толықтыру жалғасты. 2022 жылы жиналған биоматериалдың молекулярлық-генетикалық талдауының нәтижелері алынды.

— Картоп Solanum tuberosum өсімдіктерінің Милена және Гала сұрыптары dsAvr3a тізбегі бар конструкциясымен трансформациялауы жүргізілді. 18 тамырлы регенерацияланған өсімдіктер алынды. Регенерацияланған өсімдіктер трансгенді кірістірулердің болуына сынақтан өтті. ПТР талдауы трансгенді кірістірулері бар жеті өсімдікті анықтады: Милена сұрыпы – 1 («Avr3a»), 3 («Avh246-synth»), 1 («Csp3»), 1 («CspA»); Гала сұрыпы – 1 («Avh246-синт»). N. tabacum темекісінің трансформациясы үшін өсімдік материалы өндірілуде.

— Бақыланатын микровентиляциясы бар тәжірибелік зарарсыздандырылған агробокстарда in vitro – ex vitro жағдайында картоп микроөсімдіктерін тамырландыру және бейімдеу технологиясы үшін хаттама әзірленді.  Тәжірибелік агробокстарда түрлендірілген желілердің бейімделген картоп өсімдіктері алынды. Іріктелген картоп микропланттарын тамырландыру және бейімдеу хаттамасына сәйкес 10 цисгендік картоп линиясының микрокутингтері реттелетін микровентиляциясы бар эксперименталды агробокстарға отырғызылды.

• Қаражидектің 4 сортын, қойбүлдіргеннің 4 сортын және ырғайдың 3 сортын in vitro культурасына енгізу және микроклоналды көбейту үшін хаттама оңтайландырылды. Зерттелетін қаражидек, қойбүлдірген және ырғай сорттарының өсімдік линияларын микроклоналды in vitro арқылы көбейту басталды.

— Қазақстан Республикасының патентіне 2 өтінім дайындалды, пайдалы модельге Қазақстан Республикасының патентіне 2 өтінім берілді, 1 монография баспаға дайындалды.

Жарияланған тезистер: Yefremova Y., Malakhova N., Khanseitova A. and Urazayeva M. Genetic diversity of viruses infecting strawberries in the southeast of Kazakhstan. // Халықаралық ғылыми конф. Өсімдіктер биологиясы және биотехнологиясы (ICPBB) 2024 ж. 3-6 маусым Алматы (баспасөзде).