ВТОРОЙ МОНИТОРИНГ ПОСЕВОВ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР В КАЗНИИЗИР
23 декабря 2021 года в КазНИИЗиР на озимых культурах (пшеница, тритикале, ячмень, рапс) проведен второй мониторинг состояния посевов. На производственных полях, где посеяны сорта озимой пшеницы Жетысу, Стекловидная 24, Мереке 70, озимого тритикале Таза, Азиада, озимого ячменя Айдын и другие, а также в научных стационарах с посевами селекционных материалов, питомников размножения и демонстрационных питомников отмечены фазы развития растений. В настоящее время на посевах озимых культур происходят процессы биологической закалки растений. В это время у растений прекращается фотосинтез, усиливается гидролиз (расщепление высокомолекулярных веществ) и превращение их в растворимые сахара. Это повышает влагоудерживающую способность и морозостойкость зерновых культур. Пройдя закаливание, в зоне узла кущения мягкая озимая пшеница и озимое тритикале под снегом выдерживает морозы от -16 до -20 °С, а твердая озимая пшеница – около -15 °С.Однако при отсутствии снежного покрова относительно теплая погода этого месяца в пределах от -7°С до +6°С отрицательно воздействует на развитие растений.
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СОРТА ТРИТИКАЛЕ В КАЗАХСТАНЕ
В Казахстане селекция тритикале начата с 1970 года в Казахском научно-исследовательском институте земледелия и растениеводства (КазНИИЗиР) под руководством академика Уразалиева Рахима Алмабековича, где в последующем были выведены множество сортов озимого и ярового тритикале, предназначенные для кормовых целей и хлебопечения, как в чистом виде, так и в смеси с пшеницей. В настоящее время в Республике Казахстан допущены для возделывания в производстве сорта КазНИИЗиР озимого тритикале ТАЗА, АЗИАДА, КОЖА и ЗЕРНОКОРМОВОЕ 5. Также на государственном сортоиспытании находятся сорта озимого тритикале БАРУ и ярового тритикале УКАЗ.
Тритикале благодаря высокому содержанию крахмала, а главное урожайности является отличным сырьем для химико-технологической промышленности (биоэтанол, метанол, биодизель, спирт и др. производные). Высокая урожайность тритикале способствует формированию большого количества основных питательных веществ с единицы площади: белка, крахмала и др. В мире продукция тритикале весьма успешно используется в животноводстве как ранний зеленый корм, силос, сенаж и др.
В Казахстане заинтересованность аграриев к культуре тритикале повышается, большой вклад во внедрении культуры тритикале в производство имеет Саркандский район Алматинской области, где выращивается сорта озимого тритикале КазНИИЗиР. В ТОО «Байсерке-Агро» урожайность культуры составила в среднем за годы возделывания от 45 на богаре до 116 ц/га зерна в условиях регулярного орошения. Значительные площади имеет ТОО «Азия-Голд» Саркандского района, «Айгайтас» Раимбекского района. Спрос на эту культуру растет во всех южных и юго-восточных регионах республики. Имеется интерес и на севере республики.Ниже приводятся характеристики сортов тритикале созданные в КазНИИЗиР:Сорт озимого тритикале ТАЗА создан методом многократного индивидуального отбора из гибридной популяции (межродовая гибридизация) АД-170 и Кавказ. Сорт зимостойкий, хорошо кустится, развивает мощную плотную соломину, высотой 105-110 см, не полегает. Колос и зерно крупное, масса 1000 зерен доходит до 56 г. Многоцветковый, озерненность до 60-70 зерен в колосе, за счет этих свойств сорт дает высокой урожай. Потенциальная урожайность сорта Таза составляет 8-11 т/га. Средний урожай зерна по сорту Таза на госсортучастках Алматинской области составляет 37-40 ц/га.
В Жамбылской области в условиях орошения и обеспеченной богары в сравнении с сортом озимой кормовой пшеницы Пиротрикс 50 прибавка составила от 3 до 12 ц/га при урожайности стандарта от 25 до 40 ц/га. В Туркестанской области средний урожай в условиях богары составил в пределах 30-35 ц/га.
Сорт предназначен для кормовых целей и для хлебопечения, как в чистом виде, так и в смеси с пшеницей. Благодаря высокому содержанию крахмала, а главное урожайности является отличным сырьем для химико-технологической промышленности (биоэтанол, метанол, биодизель, спирт и др. производные).
Сорт Таза допущен к использованию в производстве с 2002 года по Алматинской, Жамбылской и Туркестанской областям.Сорт озимого тритикале АЗИАДА выведен методом внутривидовой гибридизации с последующим индивидуальным отбором из гибридной популяции Таза х ПРАГ-45. Сорт среднеспелый, вегетационный период 275-278 дней. Зимостойкость высокая 90-100%. Высота растений 120 см, продуктивная кустистость 3,3. Устойчив к твердой головне слабовосприимчив к желтой, стеблевой и бурой ржавчине. Колос пирамидальной формы, удлиненный (12-13 см), средней плотности. Зерно крупное, удлиненное, красное, с неглубокой бороздкой. Масса 1000 зерен составил 57,2 г против стандарта 52,4 г. Средняя урожайность составила 75,3 ц/га. Содержание лизина варьируется 3,8-3,9%.
Сорт Азиада допущен к использованию с 2014 года по Алматинской, Жамбылской областям в качестве кормовой культуры. Сорт защищен патентом Республики Казахстан №718 от 28.02.2017.Сорт озимого тритикале КОЖА выведен методом внутривидовой гибридизации с последующим индивидуальным отбором из гибридной популяции [(АД 114 х ПРАГ-26) х Таза] х Таза. Колос пирамидальной формы, удлиненный (12-13см), средней плотности. Ости длинные, прямые, расположены по всему колосу. Высота растений 120-125 см, продуктивная кустистость 3,4 шт. Зерно крупное, удлиненное, красное, с неглубокой бороздкой. Масса 1000 зерен 55,2 г.
Сорт среднеспелый, вегетационный период 282-284 дней. Зимостойкость высокая 90-100%. Устойчив к твердой головне слабовосприимчив к желтой, стеблевой и бурой ржавчине. Средняя урожайность сорта составила 81,7 ц/га, содержание лизина в зерне – 3,96 %. Содержание протеина на уровне стандарта Таза 12,6 %.
Сорт Кожа допущен к использованию с 2015 года в Алматинской, Жамбылской областях в качестве кормовой культуры.Сорт озимого тритикале ЗЕРНОКОРМОВОЕ 5 выделен методом двух кратного индивидуального отбора из линии селекционного материала СИММИТ: ИР 1392 SABA. Высота растений составляет 100-105 см, продуктивная кустистость 3-4. Зерно крупное, удлиненное, красное, с глубокой бороздкой, масса 1000 зерен 47,2 г.
Сорт среднеспелый, вегетационный период 270-273 дней. Зимостойкость высокая 90-100%. Устойчив к полеганию. Сорт отличается слабой восприимчивостью к желтой (2/10-2/20) и бурой (2/20-2/40) ржавчине. Средняя урожайность сорта составила 68,7 ц/га. Сорт зернокормового назначения, предлагается для юга и юго-востока Казахстана (Алматинская, Жамбылская, Туркестанская области).
Сорт Зернокормовое 5 допущен к возделыванию в Жамбылской области с 2019 года.Сорт озимого тритикале БАРУ кормового назначения и для получения биоэтанола (содержание крахмала 61%). Сорт короткостебельный, высота растений составляет 95-100 см., средне-раннеспелый, вегетационный период 275-278 дней. Зимостойкость высокая 90-100%. Устойчив к полеганию. Устойчив к желтой (0R), к бурой (0R) ржавчине. Средняя урожайность составила 70,1 ц/га.
Сорт Бару находится на государственном сортоиспытании с 2019 года, предлагается к использованию в Алматинской, Жамбылской и Туркестанской областях.Сорт ярового тритикале УКАЗ создан в КазНИИЗиР совместно с Институтом растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН Украины в 2017 году. Высота растений 110 см. Устойчив к полеганию. Устойчив к желтой (0R) и бурой (0R) ржавчине. Сорт среднеспелый, вегетационный период 110 дней, сорт кормового назначения и для получения биоэтанола (содержание крахмала 61,5%). В среднем урожайность составила 37,3-40,6 ц/га. Урожайность зеленой массы за три года составила в среднем 480-520 ц/га. Протеин зерна 11,7%, крахмал 61,5%. Масса 1000 зерен составил 46 г. Рекомендуется для орошения и обеспеченной осадками земель, предгорных, горных и степных зонах Алматинской, Жамбылской и Акмолинской областей.
Сорт Указ находится на государственном сортоиспытании с 2019 года.
К 30 ЛЕТИЮ НЕЗАВИСИМОСТИ – ПОСАДКА 30 ДЕРЕВЬЕВ
Сегодня, 25 ноября 2021 года, в Казахском научно-исследовательском институте земледелия и растениеводства состоялось важное событие, которое войдет в историю института. В честь 30-летия независимости Республики Казахстан в научном стационаре института в торжественной обстановке посажено 30 голубой ели сорта «Глаука» высотой 2,5-3 м, приобретенные из специального питомника. На мероприятие были приглашены ветераны, внесшие значительный вклад в развитие института, а также ведущие ученые, руководители научных лабораторий и отделов, представители акимата и журналисты.Это знаменательное событие совпало с вводом в эксплуатацию двух скважин для орошения 100 га земли на полях института. С этого года пресная вода с глубины 250 и 230 метров будет снабжать водой научные и производственные посевы института. Эту важную работу с честью выполнила подрядная организация «Тескенсу».Председатель правления института Бастаубаева Шолпан Оразовна отметила важность этой работы и отметила, что с целью увеличения площади орошаемых земель данная работа продолжится в ближайшее время. Затем с наилучшими пожеланими выступили ветераны института Ибраев Нуртаза Ибраевич, Уразалиев Рахим Алмабекович, Кененбаев Серик Барменбекович и другие специалисты. Ветеранам и ведущим ученым института выпала честь посадить 13 голубых елей, а посадку оставшиеся 17 елей продолжили руководители научно-исследовательских лабораторий и отделов института, а также молодые специалисты.Участники мероприятия пробовали свежую пресную воду, текущую из скважины глубиной 250 м.
ПЕРВЫЙ МОНИТОРИНГ ПОСЕВОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В КАЗНИИЗИР
В этом году из-за отсутствия осенних осадков на полях института посев озимых культур проведен на 2-3 недели позже принятого срока, после выпадения осадков в начале октября, а также после искусственного полива полей научных стационаров. В начале ноября сильное похолодание до -20 °С и обилие осадков в виде снега вызвало некоторое опасение о состоянии посевов.9 ноября 2021 года проведен мониторинг состояния посевов озимой пшеницы в КазНИИЗиР. На производственных полях, где посеяны сорта Жетысу, Стекловидная 24, Мереке 70 и другие, а также в научных стационарах с посевами селекционных материалов, питомников размножения и демонстрационных питомников под снегом отмечены всходы пшеницы. Отдельные всходы переходят в фазу кущения, а в некоторых поздно посеянных питомниках наблюдаются дружные проростки. Теплая погода ближайших дней и 6-8 сантиметровый снежный покров будут способствовать дальнейшему развитию и укреплению этих всходов.
Достижения лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции ТОО «КазНИИЗиР» за годы независимости Республики Казахстан
Ержебаева Раушан, канд. биол. наукГруппа биотехнологии растений
История лаборатории биотехнологии начинается с 14 апреля 1987 года, когда Постановлением Совета Министров Казахской ССР (№172) в республике был организован Казахский сельскохозяйственный биотехнологический центр, опытно-базовым учреждением, которого был определен Казахский НИИ земледелия им. В.Р. Вильямса (ныне Казахский НИИ земледелия и растениеводства). Биотехнологические исследования в институте возглавил доктор биологических наук, профессор Шегебаев О.Ш. Под его руководством была разработана комплексная долгосрочная программа научно-исследовательских работ по биотехнологии сельскохозяйственных культур до 2000 года под названием “Биотехнология экологической селекции сельскохозяйственных культур в Казахстане” (БИОТЭССК). Исследования проводились по основным продовольственным культурам — пшенице, ячменю, кукурузе, сахарной свекле и предусматривали расширение спектра генетической изменчивости растений, ускорение гомозиготизации селекционных линий с использованием нетрадиционных методов клеточной и тканевой селекции. Старт, полученный в 1987 – 1991 гг. по биотехнологическим исследованием был продолжен под руководством таких ученых как Искаков А.Р. (1991 – 1993 гг.), Алимгазинова Б.Ш. (1993 – 1997 гг.), Анапьяев Б. (1997 г.), Надиров Б.Т. (1997 – 2003 гг.), Башабаева Б.М. (2003 – 2004 гг.), Кудайбергенов М.С. (2004 – 2005 гг.), Жамбакин К.Ж. (2005 – 2006 гг.), Абсаттарова А.С. (2006 -2011 гг.), Уразалиев К.Р. (2011-2015 гг.), Ержебаева Р.С. (2015 г. – по настоящее время).Интенсивно были подготовлены научные кадры — биотехнологи в результате обмена опытом и тесной интеграции с ведущими вузами Казахстана, Институтом молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина, Институтом физиологии, генетики и биоинженерии растений (сейчас ИББР), крупнейшими биотехнологическими центрами России: Институт физиологии растений им. Тимирязева РАН, Всероссийский НИИ сельскохозяйственной биотехнологии, Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова, Тимирязевская сельскохозяйственная академия; Венгрии: НИИ сельского хозяйства (г. Мартонвашар), Биологический научный центр (г. Сегед), Чехии, Германии, Индии и др.
При создании биотехнологического центра для исследований был построен отдельный корпус, проведено полное оснащение лабораторной мебелью, вытяжной системой, современным оборудованием для таких направлений как: эмбриокультура, гаплоидная технология, клеточная инженерия и сомаклональная вариация. В период 2009-2010 гг. в рамках бюджетной программы 048 «Увеличение уставного капитала АО «КАИ» по проекту «Создание лабораторной сети» лаборатория биотехнологии прошла обновление по оборудованию и оснащению в соответствие с международными стандартами по ПЦР-лаборатории, культуры ткани in vitro и цитологии.
Лаборатория с 2011 года аккредитована в системе аккредитации РК на соответствие требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2019 на идентификацию генетически модифицированных источников в семенах сельскохозяйственных культур (СТ РК1346-2005).Лаборатория биотехнологии постоянно развивает международное сотрудничество для обмена опытом, технологиями с ведущими НИО по селекции и биотехнологии полевых культур: Северо-Западный университет Китая (профессор Shan Weixing), Биотехнологический научно-исследовательский центр Центрального НИИ полевых культур г. Анкара, Турция (Cuma Karaoglu, PhD), International Atomic Energy Agency (IAEA) Международное агентство по атомной энергии (через национального координатора проекта – проф. Кенжебаева С. С. КазНУ им. аль-Фараби), Saaten Union Biotec, Германия, Институт биоэнергетических культур и сахарной свеклы, Украина, г.Киев (Роик Н.В., Ковальчук Н.С.), ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова» (Корниенко А.А., Федулова Н.П.), Flinders University (д-р PhD Шавруков Ю.Н.)
Основные достижения лаборатории биотехнологии:
— Разработаны DH — технологии для ускоренного получения дигаплоидных линий пшеницы и тритикале путем индуцированного андрогенеза (Жамбакин К.Ж., 1992, Анапьяев Б.А., 1997, Yerzhebayeva R. et al, 2017, 2018, 2019); ячменя технологией «бульбозум» (Терлецкая Н., 1996, Алимгазинова Б.Ш., 1997, Искаков А.Р., 1999, Оразалиева Ж., 2001; Искакова А.Б, 2007 Таскинбаева Р.Ж., 2007). На основании разработанных технологий получено и передано в селекционный процесс более 1500 дигаплоидных линий ячменя, пшеницы, тритикале с высокой продуктивностью, устойчивостью к стрессовым факторам среды;
— Разработаны технологии клеточной и тканевой селекции in vitro ячменя, сои, сахарной свеклы, кукурузы на различных селективных средах (селективный агент ПЭГ 6000, NaCl, культуральный фильтрат гриба Fusarium оxysporum). По результатам исследований получено свыше 2000 сомаклонов пшеницы, ячменя, сои, сахарной свеклы с высокой урожайностью, устойчивостью к болезням, устойчивостью к стрессовым факторам среды (Жумабаева Б.А., 1996; Алимгазинова Б.Ш., 1995, 2000, Терлецкая Н.В., 1996, Савин В.Н., 1996, Лесова Ж. Т. 2001; Каниев Б.К., 2001; Башабаева Б.М., 2006, Дидоренко С.В., Абсаттарова А.С., 2008, Абсаттарова А.С., Абекова А.М., 2009, 2013, Наим М., Ержебаева Р.С., 2017, Даниярова А.К., 2017, Ержебаева Р.С., Абекова А.М., 2019);
— Разработаны и усовершенствованы технологии ускоренного клонального размножения ценных форм лекарственных растений инорайонной и местной флоры (подснежник Воронова, папайя, майоран садовый, облепиха) в условиях in vitro, имеющих важное значение для фармацевтической и пищевой промышленностей (Алимгазинова Б.Ш., Ержанова С.Т., 1999); ускоренного клонального размножения сахарной свеклы в условиях in vitro; модифицированы питательные среды для каждого этапа микроразмножения сахарной свеклы (Ахмедова Ж.В., 1996; Кожахметов К.К., 1999).
— Усовершенствована технология культивирования in vitro незрелых зародышей межвидовых и межродовых гибридов мягкой и твердой, озимой и яровой пшениц (эмбриокультура). Получено свыше 300 межвидовых и межродовых отдаленных гибридов пшеницы с высокой продуктивностью и устойчивостью к видам ржавчины и септориозу, которые были переданы в селекционный процесс как исходный материал. Изучены цитологические и цитогенетические закономерности создания межвидовых и межродовых гибридов в условиях in vitro (Кожахметов К.К., Абекова А.М., 2005);- Оптимизированы технологии скрининга образцов сахарной свеклы, сои по устойчивости к осмотическому стрессу, к холоду с использованием в качестве эксплантов каллусов, незрелых зародышей и черешков (Уразалиев К.Р., 2013, Абекова А.М., Ержебаева Р.С., 2020);
— Разработан системный подход в биотехнологии с привлечением компьютерных технологий для обработки биологической информации (Савин В.Н., 1995);- На основе интеграции методов генетики, традиционной и клеточной селекции, сомаклональной вариации и гаплоидии, основанных на дифференцированном поэтапном подходах созданы 4 сорта пшеницы и ячменя, из них 2 сорта озимой и яровой мягкой пшеницы (Нуреке и Самгау) и 2 сорта ячменя (Бастама и Акжол);- Лаборатория является автором 3 патентов на способы (№ 5665 «Способ получения дигаплоидных растений тритикале методом культуры пыльников in vitro», способ получения дигаплоидных растений межвидовых и межродовых линий пшеницы методом культуры пыльников in vitro, способ получения линий сахарной свеклы, устойчивых к культуральному фильтрату Fusarium oxysporum»), 10 рекомендаций, соавтором 2 гибридов сахарной свеклы, 1 сорта тритикале, 1 сорта сои, 2 сортов люцерны, 2 сортов эспарцета. — С использованием ДНК-технологии рабочие коллекции пшеницы и яровой тритикале идентифицированы по генам Vrn, Ppd, Vp-1B, pinA-D1b, pinB-D1b; генам устойчивости к ржавчине (Lr9, Lr28, Lr35/Sr39, Lr37/Sr38, Sr2, Sr22, Sr36) (Абсаттарова А.С., Уразалиев Р.А., 2008, Базылова Т.А., 2019, Yerzhebayeva R. S., et al, 2020); коллекции сои ультраскороспелых и скороспелых групп идентифицированы по аллельной вариации генов чувствительности к фотопериоду (Е1, Е3, Е7) (Мазкират Ш., Ержебаева Р.С., 2019); коллекции сахарной свеклы идентифицированы по генам устойчивости к цветушности (Абекова А.М. с соавт., 2019), генам кислой хитиназы (Yerzhebayeva R. et al, 2018);- На основании сопоставления результатов генотипирования коллекции сои (100 образцов) с использованием 40 SSR маркеров, фенотипирования по признаку засухоустойчивости и биоинформатического анализа сцепления выделенных маркеров подобран ген–кандидат GmTEM1 Glyma.02g0999500 и разработан ДНК — маркер GmTEM1, охватывающий полиморфный район гена для генотипирования образцов сои по засухоустойчивости для использования в маркерной селекции (Ержебаева Р.С., Дидоренко С.В., 2020);
— На основании генотипирования и фенотипирования образцов сахарной свеклы разработаны маркеры SNP Amplifluor маркеры KIZ3, KIZ4 на гены хитиназы SE2, SP2, связанные с устойчивостью к корневой гнили. Данные маркеры рекомендованы как диагностические для более точного и быстрого определения генотипов растений сахарной свеклы, устойчивых как патогенному грибу F.oxisporum (Yerzhebayeva R. et al, 2018);
Деятельность лаборатории биотехнологии растений в настоящее время направлена на использование современных методов биотехнологии (ДНК и клеточные технологии in vitro) в селекции для ускорения селекционного процесса и выделения и создания источников и доноров хозяйственно-ценных признаков, обеспечивающих выведение новых высокопродуктивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, устойчивых к стрессовым факторам среды. Сотрудники лаборатории прошли научные стажировки в ведущих НИО мира и международных центрах: CIMMYT, ICARDA, IPK, Австралийский центр функциональной геномики растений (г. Аделаида, 2011), Копенгагенский университет, факультет сельского хозяйства и экологии (Дания, г. Копенгаген, 2012), Чжэцзянский университет, Институт атомных сельскохозяйственных наук, секция селекции мутаций (г. Ханчжоу, Китай, 2016), Биотехнологический научно-исследовательский центр Центрального НИИ полевых культур (Анкара, 2017), Тель-Авивский университет, Институт улучшения зерновых культур (Израиль, 2018 г.), Падуанский университет DAFNAE (Италия, 2019). Двое сотрудников обучились в магистратуре рамках международной образовательной программы «Болашак».Лаборатория биотехнологии идет в ногу со временем и постоянно усовершенствует используемые методы и внедряет новые современные технологии в селекционный процесс. Выполняет научные проекты КН МОН РК и ПЦФ МСХ РК.
За последние 5 лет освоены и внедряются в селекционный процесс современные методы биотехнологии:
— SNP-генотипирование, оценка экспрессии генов с использованием ПЦР в режиме реального времени (QuantStudio-7 Real-Time PCR Cycler (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA).
— технология маркерной селекции;- оценка генетической однородности и оригинальности линий сахарной свеклы, используемых в качестве компонентов гибридов с использованием SSR-маркеров (Амангелдиева А.А. с соавт., 2021);
— ДНК-паспортизация линий и гибридов сахарной свеклы (Абекова А.М., 2021);
— оценка плоидности сахарной свеклы, пшеницы, тритикале на анализаторе плоидности Cy Flow Ploidy Analyser (Sysmex) (диплоидые, гаплоидные формы пшеницы, тритикале, диплоидные, триплоидные и тетрапоидные формы сахарной свеклы).
Лаборатория готова развиваться и осваивать новые биотехнологии…
Группа физиологии и молекулярно-биологического анализа
30 лет независимости страны: достижения в интенсификации селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений с использованием физиологических, биохимических и молекулярных маркеров Булатова К.М., ВНС лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции, д.б.н.
Лаборатория физиологии и биохимии растений была сформирована в 1959 году. Более 20 лет, с 1971 по 1993 годы лабораторией руководил видный ученый, автор более 400 научных трудов, доктор биологических наук, профессор Юрий Викторович Перуанский. Разработанные им основные принципы биохимической оценки объектов исследований 1) Сохраняемость биологического материала в процессе анализа; 2) Использование микромодификаций для проведения анализов; 3) Экспрессность метода, возможность автоматизации анализов не утратили актуальности по сей день. Одним из многочисленных, внедренных Перуанским Ю.В. методов, является метод электрофореза на гелевом носителе, который интенсивно используется и в настоящее время для различения генотипов на основе физико-химических особенностей белков (как запасных так и энзиматических).
Метод позволяет анализировать часть семени, сохраняя зародышевую часть для размножения, возможна модификация метода в зависимости от культуры. Гетерогенность запасных белков зерна злаковых, выявляемая различными методами электрофоретического разделения, была широко использована в идентификации материала генофонда (Булатова К.М. Абдуламонов К., Курбонмамадова М., 2001, Уразалиев Р.А., и др., 2003, Булатова К.М., Цыганков В.И., Цыганков И.Г. , 2003, Булатова К.М. Аширбаева С.А, 2004, Булатова К.М. Есимбекова М.А., 2005; Булатова К.М., 2007; Булатова К.М. Есимбекова М.А., Мукин К.Б, 2007, Булатова К.М., Сариев.Б.С., 2007, Булатова К.М., 2008; Булатова К.М., 2009, Кабирова Л.В., Булатова К.М., 2009, Булатова К.М., Есимбекова М.А., 2009, Уразалиев Р.А., Булатова К.М,, 2009, Булатова К.М., Сариев Б.С., 2009, Bulatova K.M., M.A. Yessimbekova, R.Zh.Kushanova , 2010, Есимбекова М.А., Булатова К.М., 2011, ). По результатам исследований были изданы каталоги:. «Каталог генофонда ячменя по спектру гордеина» (Булатова К.М., Сариев Б.С., 2007) и «Каталог генофонда пшеницы по составу высокомолекулярных и низкомолекулярных субъединиц глютенина» (Нурпеисов И.А. и др., 2008), в которых приведены белковые формулы более 700 коллекционных образцов ячменя и 1000 образцов пшеницы, каталог генофонда тритикале «Идентификация по электро-форетическим спектрам проламинов» ( Уразалиев Р.А. и др., 2014), каталог сортового генофонда мягкой пшеницы ТОО «КазНИИЗиР» по спектрам глиадина и высокомолекулярных субъединиц глютенина» (Булатова и др., 2014). Изучен состав высокомолекулярных глютенинов 811 образцов 16 коллекционных наборов мягкой пшеницы генофонда НПЦЗиР. Выявлены носители 3 аллелей глютенинкодирующего локуса Glu A1, 9 аллелей локуса Glu B1, 4 аллелей локуса Glu D1. Степень генетического разнообразия коллекций (H) варьировала от 0,28 до 0,64В целом, более 70% изученного материала генофонда мягкой пшеницы ТОО «КазНИИЗиР» являются носителями ценных в отношении качества аллелей локусов Glu A1 и Glu B1, более 50% — локуса Glu D1. Показано, что селекционерами Казахстана используется 62,5% имеющегося в генофонде разнообразия генотипов по составу ВМСГ, для селекции на высокую урожайность, устойчивость к болезням вовлекается материал с пшенично-ржаной транслокацией.
Были разработаны условия фракционирования, принципы регистрации компонентов и способ записи белковых формул проламинов овса – авенинов (К.М.Булатова, Б.С.Сариев, 2003), глобулинов сои (К.М.Булатова, С.М. Дидоренко 2003), гелиантининов подсолнечника (Юсаева Д.А., Булатова К.М. Дидоренко, 2005, Юсаева Д.А., К.М.Булатова., 2007, 2009). Белковое маркирование интенсивно внедряется в семеноводство с-х. культур до настоящего времени (Айтымбетова К.Ш, Булатова К.М., 2004; Булатова К.М. Тлеубаева Т.Н., 2005, Булатова К.М., Бекенова Л В, Абилова К.Р., 2010, Айтымбетова К.Ш., Булатова К.М., Тогисова Р.Б., 2010, Айтымбетова К.Ш., Булатова К.М., 2011, Булатова К.М., С.А. Аширбаева, 2012), разработаны методические указания, учитывающие генетический контроль типичности семян по спектру запасных белков (Уразалиев Р.А. и др., 2008). Исследования по обеспечению семеноводческих работ были распространены на масличные (Юсаева Д.А Булатова К.М., 2009, Юсаева Д.А., Мейірман Ғ.Т., Булатова К.М., 2011), овощные культуры (Кабирова Л.В., Булатова К.М., 2009), получен патент РК №24931 «Способ оценки типичности и чистоты самоопыленных линий и уровня гибридности F1 семян подсолнечника», разработаны рекомендации по сохранению чистосортности и уровня гибридности семян сортов и гибридов подсолнечника (Булатова К.М., Юсаева Д.А., Горьковая Е.В.2011).За период с 2012 по 2015 год был проведен анализ генетической структуры сортов мягкой пшеницы, включенных в Госреестр допущенных к использованию в РК сортов с-х. культур по составу глиадинов, фракционированных методом электрофореза, образцы были получены у оригинаторов сортов и используются для идентификации и подтверждения сортовой принадлежности.
Известно, что помимо чистых, генетически однородных сортов, значительная часть зерновых культур, а именно пшеницы и ячменя представлены полиморфными, полибиотипными сортами, внутрисортовые группы которых (биотипы) являются морфологически мало отличимыми, но, нередко, различающимися по адаптации к окружающим условиям среды, разным уровнем продуктивности, по качественным показателям и т.д. Мнения ученых относительно адаптивности биологических систем, характеризующихся внутрисортовым разнообразием противоречивы, что может быть связано со степенью совместимости биотипов при меняющихся условиях выращивания.
Нами был разработан «Способ распознавания совместимых биотипов пшеницы для обеспечения стабильной урожайности полиморфного сорта» позволяющий выделять в сорте пластичные, совместимые и обеспечивающие стабильную урожайность полиморфного сорта биотипы по отклику на минеральное питание (патент РК № 2845, 2017). В последние годы в лаборатории усилились исследования по применению белковых маркеров в изучении кормовых трав, в оценке внутрипопуляционного генетического разнообразия сортов эспарцета (Bulatova et.al., 2015), установлении вклада компонентных линий в поликроссную популяцию сорта настоящего времени по вариабельности спектра запасных белков семян у люцерны (Мейрман Г.Т. и др. 2017), идентификации подвидов диких форм люцерны, собранных в разных регионах Казахстана. В составе запасных белков семян выделяются и функциональные белки, определяющие физиологические, биологические, качественные особенности растений и семян. В системе SDS-электрофореза нами ежегодно оцениваются селекционные линии пшеницы на наличие ценных в отношении качества аллелей глютенинкодирующих локусов, методом нативного электрофореза выявляются генотипы и гибридные линии сои с наличием или отсутствием ингибитора трипсина Кунитца, в спектре запасных белков семян подсолнечника–гелиантинина распознаются белковые компоненты, которые могут служить надежными маркерами наличия генов Rf/rf в селекционном материале и в контроле уровня гетерозиготности семян F1 гибридных популяций. Наряду с белковыми маркерами ведутся исследования по изучению физиологических и биохимических изменений в проростках семян зерновых, зернобобовых, масличных культур под влиянием стрессовых факторов (засухи, жары, холода и др.) и выявлению эффективных маркеров для отбора устойчивых форм, составлению протоколов для создания неблагоприятных стрессов в лабораторных условиях (Булатова и др., 1991, Хайбулина, Булатова 1999, Bulatova,2000, Булатова и др., 2002, Булатова и др., 2003, Булатова и др. 2014, Булатова и др., 2017). Благодаря исследованиям молодых специалистов, прошедших стажировки в Китае (Школа наук о жизни и технологии, университета электронной науки и технологии Китая, г.Ченгду), Турции (Центральный исследовательский институт полевых культур, Анкара), Сербии (институт полевых культур и овощеводства, г.Нови Сад) в селекцию сельскохозяйственных растений активно внедряются новые виды маркеров, основанных на ДНК технологии –полимеразной цепной реакции (ПЦР) . Изучено генетическое разнообразие сортообразцов рапса по белковым и ДНК маркерам (Мазкират и др., 2014), проведено генотипирование коллекционных инбредных линий подсолнечника методами биохимического и молекулярного маркирования (Bulatova et.al., 2020), контролировалось внедрение генов устойчивости пшеницы к желтой ржавчине (Bulatova et.al., 2017), нулевой аллели гена ингибитора трипсина Кунитца в селекционные линии сои (Bulatova et.al., 2019).За период независимости: • Сохранены, воспитаны и дополнительно подобраны кадры, способные на высоком уровне оценивать селекционно-семеноводческий материал, коллекции генофонда с использованием физиолого-биохимических параметров, владеющие методами ДНК типирования и генных технологий. • Создана и поддерживается инфраструктура для проведения генетического анализа растительных образцов на уровне биохимических, белковых и ДНК маркеров.
Достижения лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции ТОО «КазНИИЗиР» за годы независимости Республики Казахстан
Ержебаева Р.С., канд. биол. наук
Лаборатория создана и функционирует для сопровождения селекционного процесса сельскохозяйственных культур по широкому спектру качественных и количественных анализов по физиолого-биохимическим, молекулярно-генетическим, цитологическим, биотехнологическим исследованиям и оценке качества зерна и муки.В состав лаборатории входят три группы:
— группа биохимии и оценки качества зерна;
— группа физиологии и молекулярно-биологического анализа;
— группа биотехнологии растений.
Основными научными направлениями лаборатории являются:
— Предселекционные исследования по масштабному скринингу генетических ресурсов, коллекций, выявлению источников и доноров хозяйственно-ценных признаков для проведения целенаправленных скрещиваний и создания уникального гибридного материала;
— Аналитическое сопровождение и ускорение селекционного процесса сельскохозяйственных культур по широкому спектру ценных признаков для целенаправленного отбора и создания нового исходного материала и сортов с конечным типом использования;- Обеспечение контроля и поддержания генетической чистоты и идентичности в сортовом семеноводстве.
Благодаря высококвалифицированному составу сотрудников и современному оснащению оборудованием в настоящее время лаборатория сопровождает селекцию по широкому спектру анализов с использованием современных методов спектрометрии, флуориметрии, спектрофотометрии, хроматографии, микроскопии, ДНК-маркирования, белкового маркирования, гаплоидии и др.
В связи с тем, что в лабораторию входят три отдельных группы с разными направлениями исследований, достижения лаборатории за годы независимости будут представлены тремя сериями публикаций.
Группа биохимии и оценки качества зерна Большой вклад в развитие и функционирование лаборатории качества зерна на высоком уровне в разные годы внесли ученые Сейфуллина М.П., Надиров Б.Т., Перуанский Ю.В., Абугалиева А.И. В период 1992-2020 годы лабораторией качества зерна руководила д-р биол. наук, профессор Абугалиева Айгуль Изтелеуовна. Неоценимый вклад Айгуль Изтлеуовны в развитие лаборатории качества зерна останется в истории НИИ как яркий период расцвета передовых научных исследований по биохимии и качеству сельскохозяйственной продукции Казахстана.
Еще с 80-х годов лаборатория качества зерна была оснащена современным оборудованием, позволяющим анализировать селекционный материал, начиная с ранних этапов до завершающего этапа на основе характеристики зерна, муки, клейковины, теста и хлеба. В период 2009-2010 гг. в рамках бюджетной программы 048 «Увеличение уставного капитала АО «КАИ» по проекту «Создание лабораторной сети» лаборатория прошла полное обновление по оборудованию и оснащению в соответствии с международными стандартами. Запущены современные лаборатории БИК – спектрометрии по экспресс анализу зерна и муки (FOSS Infratec 1241, FOSS DS2500), хроматографии (высокоэффективный жидкостный хроматограф по определению аминокислот Waters, газовый хроматограф по определению жирно-кислотного состава Adgilent, SoxthermUnit SOX412), анализа твердозерности (Perten Instrument SKCS 4100), активности фермента a-амилазы по числу падения (Falling Number, Perten Instrument, USA), фаринограф Brabender, анализатор белка по Кьельдалю ТТ625 и др.
Все создаваемые сорта КазНИИЗиР проходили через лабораторию качества зерна и вне зависимости от авторства в каждом сорте пшеницы был заложен труд лаборатории. С момента создания и по настоящее время лаборатория участвовала в создании высококачественных сортов сельскохозяйственных культур, первоначально пшеницы, а затем с включением биохимических методов и ячменя, тритикале, риса, сои, кукурузы, овса, сорго. Лаборатория является соавтором 32 допущенных к использованию в РК сортов пшеницы, 2 тритикале, 5 сортов ячменя, 4 сортов овса, 5 гибридов кукурузы, 5 сортов риса, 4 сортов сои, 4 сорго и 1 сорта сафлора.
С 1992 г. лаборатория участвовала в сличительных испытаниях и конференциях Международного общества по технологии и науки зерна (ICC, Австрия, Вена). Это время когда в мире стали получать развитие методы экспрессного анализа на основе инфракрасной спектроскопии. В сотрудничестве с отделом агрохимии (д.б.н. Рамазанова С.Б. и к.с.-х.н. Баймаганова Г.Ш.), НИИСХ ст. Отар (Зайцев В., Куликова Г.Н.), лабораторией ГСИ МСХ РК (Драчева Л.М.), лабораторией физиологии и биохимии растений (Перуанский Ю.В., Савич И.М., Савин В.Н.) проведены биохимические анализы для калибрования прибора на анализ основных культур: пшеница, ячмень, овес, кукуруза, соя, сафлор, сорго.
С 1995 г. лаборатория помимо значительного объема аналитических работ по обеспечению селекционного процесса приступила к выполнению научных проектов и грантов фонда науки РК, EU-INTAS, Всемирного банка, ГТЦ-СИММИТ, наряду с проектами прикладных исследований МСХ РК и фундаментальных исследований МОН РК. В эти же годы активно развивалось сотрудничество с международными центрами системы Консультативной службы с/х исследований – СИММИТ и ИКАРДА на основе дополнения и развития. Лаборатория на региональном уровне работала по пшенице и ячменю для всей Центральной Азии и Закавказья до развития собственных селекционных программ и в общих научных проектах с лабораториями качества СИММИТ и ИКАРДА. С 2000 года участвовала в программе Казахстанско-Сибирской сети улучшения яровой пшеницы (КАСИБ). В период с 2011 по 2014 годы лаборатория выполняла Казахстанско-Австралийский проект с Австралийским центром функциональной геномики растений (г. Аделаида, Австралия), 2018-2020 гг. участвовала в Европейской платформе фенотипирования растений (European Plant Phenotyping Platform) по изучению иономики зерна яровой пшеницы.Лаборатория способствовала продвижению казахстанского зерна на мировой рынок, консультируя трейдеров, фермеров и переработчиков, экспертируя зерно пшеницы, ячменя по отечественным и международным стандартам. Это стало возможным благодаря планомерной методической работе профессора Абугалиевой А.И. по сравнению и гармонизации стандартов, определению качества зерна казахстанской пшеницы на мировом рынке на базе плодотворного сотрудничества с Республиканскими лабораториями Госхлебинспекции и Государственной Госкомиссии. Основными достижениями лаборатории являются:
— Создана серия калибровочных уравнений для экспрессного ИК-определения до 20 показателей качества зерна пшеницы, ячменя, кукурузы, риса, сои, тритикале, овса и др., защищенные 6 авторскими свидетельствами Агентства интеллектуальной собственности РК и широко используются в НИО, системе Госсортосети в масштабной селекционной работе;
— С использованием системы «прогноз-оценка-анализ качества зерна» в соавторстве с селекционерами Казахстана создано более 80 сортов сельскохозяйственных культур, из которых 32 сорта мягкой и твердой пшеницы допущено к использованию (Уразалиев Р.А., Новохатин В.В., Абугалиев С.Г., Нурбеков С.И., Жангазиев А.А., Цыганков В.И., Цыганков И., Нурпеисов И.А., Баймагамбетова К.К., Степанов К.А.), в том числе 3 сорта мягкой пшеницы кондитерского типа («Акдан», «Кондитерская» — Красноводопадская СХОС (Альшораз А.) и «Салтанат» — Павлодарский НИИСХ (Бекенова Л.), 14 сортов сои (Карягин Ю.Г., Жанысбаев Б.М., Кудайбергенов М.С., Дидоренко С.В.); 10 сортов ячменя пивоваренного и кормового направлений (Сариев Б.С., Жундибаев К.К., Мусабаев С., Ортаев А., Туруспеков Е., Абугалиева С.И., Чудинов В., Тохетова Л.), 5 сортов – риса (Пак А., Ли Г.Е., Таранов О.Н., Седловский А.И., Мамонов Л.К), 5 гибридов кукурузы (Омарова А.Ш.), 4 сорта сорго (Макаров В.М., Омарова А.Ш.). В условиях РК впервые создан сорт озимого тритикале Таза (2002) хлебопекарного направления (Уразалиев Р.А., Пшаева Б.С., Калибаев Б.С.).- Сорта, селекционные образцы яровой мягкой пшеницы Казахстана и региональной сети КАСИП (4-20) охарактеризованы по твердозерности, ВМС-глютенина, биохимическому составу и технологическому качеству зерна и муки. Сформирована аналитическая база по определению лимитирующих показателей качества зерна и муки. Сорта дифференцированы по классам качества;
— Сортовой генофонд озимой мягкой пшеницы Казахстана, селекционные образцы изучены по биохимическому составу и технологическому качеству зерна и муки. Обоснована необходимость селекционной стратегии на конечный тип использования зерна: пшеница – хлебопекарное, кондитерское, глубокая переработка. Сорта дифференцированы по классам качества;- Сортовой генофонд овса Казахстана и генетические ресурсы культуры из разных коллекций, в том числе голозерный овес изучены по содержанию b-глюкана, белка, крахмала и амилозы. Обоснована селекция сортов овса диетического направления и переработки;
— Сортовой генофонд, селекционные образцы, дигаплоидные линии, дикорастущие сородичи ячменя (яровые/озимые, двурядные/шестирядные, пленчатые/голозерные) изучены по содержанию протеина, крахмала и экстрактивности зерна, содержанию Fe, β-глюкана. По результатам исследований выделены источники высокого качества для пивоваренного, кормового и крупяного направления.
— Сортовой генофонд масличных культур (подсолнечник, соя, сафлор, рапс, лен) изучен по содержанию масла и по составу жирных кислот. Показана перспективность дифференциации селекции масличных культур на конкретный тип использования (олеиновый, линолевый, линоленовый);
— В рамках Казахстанско-Австралийского проекта получены дигаплоидные линии четырех сортов яровой мягкой пшеницы, характеризующиеся высоким качеством зерна, засухоустойчивостью и продуктивностью. 3 дигаплоидные линии запатентованы как селекционные достижения (ДГЛ KZ 19, ДГЛ AST, ДГЛ KZR) и размножены в условиях севера и юго-востока Казахстана.- Синтетические линии мягкой пшеницы, полученные на основе многолетней работы доктора биол. наук Кожахметова К.К., по скрещиванию с дикими сородичами пшеницы были изучены по содержанию макро- и микроэлементов (N, P, K, Mg, S, Ca, Mn, Fe, Zn, Cd, Cu), биохимическому составу и технологическому качеству зерна и муки;
— 9 синтетических линий мягкой пшеницы, полученных на основе диких сородичей (Aegilops cylindrica Host, Ae. triaristata Willd., T. timopheevii (Zhuk.) Zhuk., T. militinae Zhuk. & Migush., T. kiharae Dorof. & Migush., T. dicoccum (Schrank) Schübl.) прошли испытание в нескольких точках мира в рамках Международной Программы улучшения озимой пшеницы (IWWIP; CIMMYT-ICARDA) и питомника FAWWON. В настоящее время данные линии переданы в Министерство сельского хозяйства США для регистрации. 3 синтетических сорта пшеницы, полученные на основе отдаленной гибридизации с участием диких сородичей пшеницы переданы на государственное испытание в РК (Гунтикум, Тим-Бидай, Век). Получены патенты на селекционные достижения сорта пшеницы Ерпреудо-24 (2014), Префер-22 (2014).Лаборатория активно занималась подготовкой кадров на уровне проведения спецкурсов по стандартизации и сертификации с/х продукции; селекции на качество, биохимия, физиология, экология, биотехнология, практических занятий для бакалавров и магистрантов (КазНАУ, КазНУ им. аль-Фараби, АТУ), аспирантов и PhD, обучающих курсов и лекций для производственных и перерабатывающих предприятий АПК республики и стран Центральной АзииНа базе лаборатории защищены 3 докторские диссертации (Абугалиева А.И., Надиров Б.Т., Алимгазинова Б.Ш.), 10 кандидатских (Нурбеков С.И., Туктугулов, Скокбаев О.С., Драчева Л.М., Кипшакбаева Г., Гомес У., Губашева Б., Туйтенова Г., Долгих Л., Савин Т.В.) и 2 PhD докторанта.Все достижения лаборатории биохимии и оценки качества зерна перечислить достаточно сложно. В статье указаны основные из них. Вся научно-исследовательская работа в лаборатории в период становления Независимого Казахстана проводилась под руководством доктора биологических наук, профессора Абугалиевой А.И. Темп, уровень исследований, отработанные методы заложенные профессором Абугалиевой А.И. продолжают работать в лаборатории и будут продолжены в будущем.
Посвящается памяти выдающегося ученого, доктора биологических наук, профессора Абугалиевой А.И.
Свежие комментарии