Наименование бюджетной программы:  217 «Развитие науки», подпрограмма 102 «Грантовое финансирование научных исследований»

Номер гос. регистрации в АО «НЦГНТЭ» —  0120РК00213;

Период реализации – 2020 — 2021 гг. Грант 12 месяцев;

Цель проекта – Пополнение генофонда сахарной свеклы и изучение генетического разнообразия образцов сахарной свеклы коллекции лаборатории сахарной свеклы ТОО «КазНИИЗиР».

Ожидаемые результаты: Будет пополнена коллекция образцами сахарной свеклы ТОО «КазНИИЗиР» из стран ближнего и дальнего зарубежья. Будет оценено генетическое разнообразие 100 образцов сахарной свеклы коллекции, группы сахарной свеклы ТОО «КазНИИЗиР», с использованием молекулярных маркеров, для осуществления молекулярно-генетической идентификации. Будет опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН). Будет опубликована 1 (одна) статья или обзор, в рецензируемом научном издании, входящем в 4 (четвертый) квартили в базе Web of Science и (или) имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти) либо находящейся в печати в указанных изданиях.

Актуальность проекта.

Сахарная свекла (Beta vulgaris L.) – ценная техническая культура, сырье для производства 35–40 % сахара в мире. В Республике Казахстан (РК) это – традиционный и основной источник получения сахара. Подъем отрасли по выращиванию сахарной свеклы и производству сахара относится к приоритетным направлениям развития сельского хозяйства республики. Основные регионы выращивания сахарной свеклы – Алматинская и Жамбылская области (Yerzhebayeva, 2019). Единственный селекционный центр РК, в котором ведется селекция и семеноводство сахарной свеклы – Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства (КазНИИЗиР). Условия высокогорья Алматинской области позволяют успешно проводить   гибридизацию сахарной свеклы и дальнейшую оценку гибридов. В данном центре создано 15 гибридов, из них восемь гибридов допущено к использованию в РК. Основные задачи селекции сахарной свеклы РК заключаются в создании высокопродуктивных гибридов с высокой сахаристостью. Необходимое условие для создания таких сортов и гибридов – наличие разнообразного, хорошо изученного исходного материала (Корниенко А.В., 2014). Однако селекционные работы по сахарной свекле ограничиваются узостью ее генетической основы  в связи со спецификой происхождения (Корниенко А.В., 2011 г) и ограниченностью генофонда КазНИИЗиР данной культуры.

Изучение генетического разнообразия и паспортизация ценных сортов и гибридов важных сельскохозяйственных культур являются обязательным условием успешного сохранения и использования различных сортов сельскохозяйственных видов растений. Исследования в этой области обеспечивают улучшение охраны селекционных достижений и прав селекционеров, повышение конкурентоспособности сортов важнейших сельскохозяйственных культур и уровня продовольственной безопасности страны (Абугалиева С.И. с соавт., 2013). Изучение генетического разнообразия линий, используемых в качестве компонентов гибридов, важны для подбора подходящих родительских линий и способствуют повышению эффективности гетерозисной селекции.

В качестве материала для изучения НИР была использована  коллекция 100 образцов гибридов и линий сахарной свеклы группы сахарной свеклы ТОО «КазНИИЗиР». В состав коллекции входили образцы сахарной свеклы из ФГБНУ «Всероссийского научно-исследовательского института сахарной свеклы и сахара им. А. Л. Мазлумова» (Россия, п. Рамонь), Института биоэнергетических культур и сахарной свеклы (Украина, г. Киев), мировой коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР, г. Санкт-Петербург), из Киргизии, Германии и образцы  селекции ТОО «КазНИИЗиР».

Результаты исследований.

В результате реализации гранта была пополнена коллекция  группы сахарной свеклы ТОО «КазНИИЗиР» 22 образцами сахарной свеклы из ВНИИССиС имени А.Л. Мазлумова.

 Проведена оценка полиморфизма  100 образцов сахарной свеклы на основе использования 14 молекулярных маркеров RAPD и три SSR маркеров: OPA-09, OPA-10, OPA-19, OPB-18, OPC-06, OPD-03, OPE-01, OPE-12, OPP-17, OPP-18, PAWS 5, PAWS 6, PAWS 16, PAWS 17; Bvv21, Bvv53, Bvv155.

Для всех изученных RAPD и SSR — маркеров было всего идентифицировано 124 аллели, что в среднем составило 7,2 локусов на маркер. Среднее значение PIC, индекса информативности маркеров при анализе 100 гибридов и линий сахарной свеклы  коллекции Казахстана составило 0,34 и варьировало от 0,20 у Bvv155 до 0,46 у OPP-18. Наиболее высокий показатель полиморфизма зафиксирован у праймеров OPP-18 (40%), OPC-06 (40%), OPA-19 (37,5%).

На основе анализа матрицы сходства по методу «binary» и Евклидовой метрики рассчитаны кластеры по методу «Ward.D2», отражающие различия образцов коллекции сахарной свеклы Казахстана. Оценка сходства и различий на основании RAPD анализа важна для создания гетерозисных гибридов. Линии, находящиеся на большом генетическом расстоянии друг от друга рекомендуются для гибридизации при создании высокопродуктивных гибридов. Наибольшие расстояния (D=1.4) отмечены между мужскостерильными линиями ЧС 1611, ЧС 1631, ЧС 97, МС-2113 и линиями опылителями ВП-44, ВП-23. Получены экспериментальные данные для разработки методики выявления трансгрессивных форм сахарной свёклы на основе ДНК-маркеров, которые могут быть использованы при планировании скрещиваний.

Показана применимость кластерного анализа для оценки полиморфизма отдельных RAPD-маркеров.

Для линий и гибридов сахарной свеклы рабочей коллекции ТОО «КазНИИЗиР» составлены молекулярно-генетические паспорта.

В результате генетического анализа 20 линий  сахарной свеклы, высокая степень однородности выявлена у 3 –х ЦМС линий (ЧС 1631, МС-7, МС-1949), полученных из Института биоэнергетических культур и сахарной свеклы (г. Киев, Украина) и ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова» (г. Рамонь, Россия). Данные линии рекомендуются как выровненные для использования в качестве материнских форм при создании новых гибридов в отечественных программах селекции.

Достаточно высокую однородность в пределах 60-100% показали линии Ленора  А₀, ВП-44 и СОАН-22. 60% проанализированных линий сахарной свеклы характеризовались средней и низкой степенью однородности.

Использование SSR-маркеров позволяет давать генетическую характеристику каждой линии, обеспечивает оценку генетической выравненности и однородности. Для линий-опылителей, линий стабилизаторов одноростковости, показавших гетерогенность  рекомендуется дополнительная очистка с использованием морфологических и ДНК – маркеров. При поддержании генетической чистоты самоопыленных линий сахарной свеклы необходимо ведение контроля с использованием ДНК-маркеров.

По результатам исследований опубликованы 2 тезиса конференции (PlantGen2021, Новосибирск  https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46169812 и  международной научно-практической конференции, п. Алмалыбак https://elibrary.ru/item.asp?id=46140347)

 Опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН):

— Амангелдиева А.А., Абекова А.М., Ержебаева Р.С. Оценка генетической однородности линий сахарной свеклы, используемых в качестве компонентов гибридов //  Вестник КазНУ им. аль-Фараби, серия биологическая, 2021, № 3 (88), С. 68-78. https://doi.org/10.26577/eb.2021.v88.i3.07 https://bb.kaznu.kz/index.php/biology/article/view/1624

 Принята к печати 1 (одна) статья в рецензируемом научном издании, входящий в базу Scopus, имеющим процентиль 35 % https://www.scopus.com/sourceid/19800188010

— Abekova A.M., Yerzhebayeva R.S., Bastaubayeva S.O., Konusbekov K., Bazylova T.A, Babissekova D.I., Amangeldiyeva A.A. Assessment of sugar beet genetic diversity using RAPD markers and agro-morphological traits// SABRAO Journal of  Breeding and Genetics,  Issue 54(1), 2022

Руководитель проекта: Абекова Альфия Магдиевна, Ведущий научный сотрудник лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», кандидат сельскохозяйственных наук по специальности «Селекция и семеноводство», индекс Хирша = 3, Scopus ID 56047410800 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56047410800

ORCID https://orcid.org/0000-0002-2284-5077

Члены исследовательской группы:

Базылова Тамара Амангельдовна, научный сотрудник лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», магистр по специальности 6М070100 «Биотехнология», индекс Хирша = 2, Scopus ID 56048699800 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56048699800

ORCID: https://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0002-3192-4287

Бабисекова Диляра Искандеровна, научный сотрудник лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», магистр по специальности «6М011300 — Биология», Индекс Хирша – 1 Scopus ID https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57206182016

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2289-7296

Амангелдиева Айгуль Айдаровна, младший научный сотрудник лаборатории биотехнологии, физиологии, биохимии растений и оценки качества продукции ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», магистрпо специальности 6М070100 «Биотехнология», Индекс Хирша – 1, Scopus ID: 57216439423 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57216439423

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2664-0033