02.11.2021
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.
