ИРН AP19677163

Название проекта  «Разработка SNP-маркеров по признаку засухоустойчивости на основе полногеномного анализа ассоциаций (GWAS) для применения в маркер-опосредованной селекции сои (Glycine max L.)»

Годы реализации – 2023 -2025 гг.

Цель 2024 год: Фенотипирование образцов коллекции сои по признаку засухоустойчивости, продуктивности  в условиях орошения и без орошения и генотипирование по технологии DArTseq для анализа полногеномных ассоциаций

Актуальность. В Казахстане соя (Glycine max (L.) Merrill) является одним из важных бобовых и масличных культур. Сою возделывают в основном на орошаемых полях Алматинской (24,3 тыс. га) и Жетысуской (74,5 тыс. га) областях. Основным фактором, снижающим урожайность и рентабельность данный культуры является дефицит воды для орошения, частые засухи и  суховеи. Селекция сои на устойчивость к дефициту влаги в настоящее время ограничена отбором по фенотипическим признакам. Для стабильного увеличения производства сои, являющейся важной культурой для продовольственной безопасности как в мире так и в РК, требуется внедрение современных знаний и технологий в практическую селекцию и повышение ее эффективности по отбору форм, устойчивых к дефициту орошения. Настоящий проект направлен на использование многолетних данных фенотипирования и современной технологии полногеномного анализа ассоциаций (GWAS) для разработки новых информативных ДНК-маркеров, сцепленных с признаком засухоустойчивости. В рамках проекта планируется апробация разработанных маркеров для маркер-опосредованной селекции сои в целях повышения качества и эффективности селекции сои на засухоустойчивость. Внедрение новых и надежных SNP-маркеров в практическую селекцию позволит усилить селекционные программы по созданию отечественных уникальных сортов, устойчивых к дефициту влаги и поможет преодолеть неблагоприятные воздействия засухи в регионе.

Ожидаемые результаты 2024 год

Будет проведено тестирование в полевых условиях на искусственно созданном участках  засухи и орошения  образцы коллекции и гибридные популяции сои. Будет проведено фенотипирование изучаемых образцов сои  на двух участках (засухи и орошения) по фенологическим фазам развития, NDVI и основным элементам продуктивности. Будет оценен индекс засухоустойчивости. Будет проведено SNP-генотипирование  гибридных популяций сои с использованием 50.000 DArT маркеров на микрочипе по технологии DArTseq. Будет проведен анализ полных геномных ассоциаций.  Будет опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом научном журнале,  входящим в 1 (первый) или 2 (второй) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 65 (шестидесяти пяти).

Полученные результаты 2024 год:

В полевых условиях на искусственно созданном участке засухи и орошения  проведено фенотипическое изучение 217 образцов сои, из них 194 образцов коллекции и  23 гибридных популяций сои. Длина вегетационного периода изучаемых образцов сои на орошении составила 91-161 день, на засухе 87-159 дней. Максимальные значения NDVI были зафиксированы в фазу бобообразования и составили 0,67-0,912 на орошении, 0,75-0,91 на засухе. Высота растений варьировала от 37,6 до 145,9 см на участках засухи  и от 36,9 см до 184 см на участках орошения. Количество продуктивных узлов образцов сои было в пределах 3,6-30,7 шт. на засухе и 5,4-32,4 шт. на орошении. Масса 1000 семян у образцов на засухе была в пределах 112-250 г, на орошении 129-270 г. Получены данные по основным элементам продуктивности сои и урожайности.

Оценен индекс засухоустойчивости изученных образцов сои, который был в пределах 0,7-4,8.

Получены результаты по SNP-генотипированию  на микрочипах 94 проб ДНК гибридных популяций и их родительских форм по 50.000 DArT и SNP-маркерам технологии Illumina Hiseq2500/Novaseq6000, Soybean DArTseq (1.0). С использованием фенотипических данных гибридных популяций  и данных генотипирования на микрочипах выполнен анализ  ‘BSA (Bulk segregant analysis) – IS (Individual selection) –GWAS по признакам урожайности семя при засухе.  В опытах на  орошении выявлено 27 и на засухе 11 значимых ассоциаций маркер-признак. Идентифицировано 19 стабильных QTL.

По результатам фенотипирования образцов коллекции сои на двух участках засухи и полива опубликована одна статья в журнале Agriculture входящий в 1 (первый) квартиль базы Scopus и имеющий процентиль по CiteScore -83%.

Получен патент и авторское свидетельство на селекционное достижение засухоустойчивый сорт сои «Северное сияние».

Имена и фамилии членов исследовательской группы с их идентификаторами:

Научный руководитель — Ержебаева Раушан Сайлаувна, кандидат биологических наук по специальности «Селекция и семеноводство», заведующая лабораторией биотехнологии растений. Author ID в Scopus 57199500878 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57199500878

Исполнители:

Ведущий научный сотрудник проекта — Дидоренко Светлана Владимировна, кандидат биологических наук по специальности «Селекция и семеноводство», профессор биологии, Author ID в Scopus 57190010217 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57190010217

Научный сотрудник проекта – Мазкират Шынар, магистр по специальности 6М070100 «Биотехнология», магистр в области растениеводства (биоинформатика) University of Wageningen (WUR) Вагенингенский университет Author ID в Scopus 56939054600 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56939054600

Младший научный сотрудник проекта – Амангелдиева Айгуль,магистр техники и технологии по специальности 6М070100 «Биотехнология, Author ID в Scopus – 5721643942 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57216439423

Младший научный сотрудник проекта — Касенов Ринат, специальность «Агрономия», Author ID в Scopus – 58576944000 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=58576944000

Младший научный сотрудник проекта– Майкотов Бекжан, магистр по специальности 6М070100 «Биотехнология», ORCID ID – 0000-0001-6155-1808

Младший научный сотрудник проекта – Дженисбаева Асель,  магистр по специальности 6М070100 «Биотехнология». ORCID ID 0000-0002-1649-9681

Старший лаборант проекта — Берсимбаева Гульнара Хабибуллаевна, специалист по специальности «Биология» ID в Scopus 56048719600 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56048719600

Список публикаций и патентов по проекту:

2024 год

1 Yerzhebayeva R., Didorenko S., Bastaubayeva S., Amangeldiyeva A., Maikotov B., Kassenov R., Shavrukov Y. Soybean Drought Tolerance and Escape: Field Trial Assessment of Yield, Maturity Groups and Smooth-Wrinkled Seed Coats in Kazakhstan // Agriculture. — 2024. — Vol. 14(11). — P. 1884 https://doi.org/10.3390/agriculture14111884  (Scopus 83%, Q1).

2 Didorenko S.V., Yerzhebayeva R.S., Amangeldiyeva A., Kassenov R.Zh.Effect of no irrigation on yield of domestic soybean varieties under conditions of southeast Kazakhstan // Materials of the international conference  «International Conference on Plant Biology and Biotechnology» (ICPBB 2024). – Almaty, June 3-6, 2024. – P.93

3  Патент на селекционное достижение  №1125 сорт сои «Северное сияние». Авторы патента: Дидоренко С.В., Ержебаева Р.С., Кудайбергенов М.С., Абугалиева А.И., Сидорик И.В., Зинченко А.В.Патентообладатель: ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», заявка 2020/040.4 от 07.12.2020 г., дата опубликования 15.03.2024 г.