Өзектілігі

Қазақстанда алғаш рет Plasmopara halstedii-ге төзімділікті зерттеу үшін генотиптеуді секвенирлеу негізінде жүргізу (GBS) және толық геномдық ассоциативтік зерттеулер (GWAS) жоспарланып отыр. Шетелдік зерттеулерден айырмашылығы, онда негізінен белгілі төзімділік гендеріне назар аударылса, бұл жоба Қазақстанның агроклиматтық жағдайларына бейімделген жергілікті күнбағыс популяцияларын зерттеуге бағытталған. Бұл отандық генофондқа тән жаңа SNP-маркерлерді анықтауға мүмкіндік береді. Жоба аясында Pl. halstedii расаларын халықаралық дерекқорларға депонирлеу және алынған деректерді жаһандық ресурстармен (NCBI, Sunflower Genome Database, HeliaGene) интеграциялау көзделген, бұл Қазақстанның күнбағыс геномикасына қосқан үлесін қамтамасыз етеді. Жаңа буын секвенирлеу (NGS) технологияларын пайдалану селекцияға арналған молекулалық маркерлер панелін құруға және оларды болашақта CRISPR/Cas арқылы гендерді редактiлеуде қолдануға мүмкіндік береді.

Жобаның мақсаты

Күнбағыс өсірілетін аймақтарда айналымда жүрген Pl. halstedii расалары мен штаммдарының таралуын зерттеу, патогенге төзімділікпен ассоциацияланған бірнуклеотидті полиморфизмдерді (SNP) және күнбағыстың ата-аналық желілерінің хромосомалық локустарын заманауи молекулалық-генетикалық әдістер (GBS) мен толық геномдық ассоциативтік зерттеулер (GWAS) арқылы айқындау.

Күтілетін нәтижелер

1. Күнбағыс өсірілетін әртүрлі аймақтардан кемінде 200 өсімдік үлгісі және Pl. halstedii-дің кемінде 40 изоляты іріктеледі, жалған мамық көгерудің (ЛМР) таза культурасын алу және патогеннің расалары мен штаммдарын дифференциатор-сорттарда, сондай-ақ молекулалық-генетикалық әдістер көмегімен сәйкестендіру және кейіннен депонирлеу жүзеге асырылады.
2. Зерттелетін үлгілер бойынша ЛМР-ға төзімділік жөніндегі фенотиптік деректер кемінде екі жылдық бақылау нәтижесінде алынады. Деректер көзі ретінде селекционерлер мен фитопатологтардың екі жыл бойы далалық сынақтар жағдайында ЛМР-ға төзімділікті бағалау жөніндегі есептері пайдаланылады.

3. Бақыланатын зертханалық эксперимент жағдайында өскіндерді зооспора суспензиясында ұстап тұру әдісін қолдану арқылы Pl. halstedii-дің әртүрлі расаларына селекциялық материалдың төзімділік дәрежесін анықтау үшін іріктелген үлгілердің скринингі жүргізіледі.

4. Секвенирлеуге негізделген генотиптеу (GBS) әдісін қолдана отырып, іріктелген күнбағыс желілерінің көптік SNP-локустары бойынша ауқымды генотиптеу жүргізіліп, кемінде 10 000 SNP бойынша деректер алынады.

5. GBS деректеріне және ЛМР-ға төзімділік жөніндегі фенотиптік деректерге негізделе отырып, зерттелетін үлгілер үшін толық геномдық ассоциативтік зерттеулер (GWAS) жүзеге асырылады.

6. GBS нәтижесінде алынған көптік SNP-деректер негізінде зерттелетін күнбағыс желілерінің филогенетикалық талдауы жүргізіледі. ҚР ҒЖБМ КОКНВО ұсынған шетелдік немесе отандық рецензияланатын басылымда кемінде 1 (бір) ғылыми мақала немесе шолу жарияланады.

7. GWAS деректеріне негізделген ЛМР-ға төзімділіктің кемінде 10 әлеуетті молекулалық маркері идентификацияланып, валидатталады.

8. Зерттелетін үлгілер ЛМР-ға төзімділікке жауап беретін Pl-локустары бойынша, әдебиетте сипатталған маркерлерді пайдалану арқылы генотиптеледі.

9. ЛМР-ға төзімділікке маркерлік-ассоциативтік селекция жүргізуге арналған молекулалық маркерлер панелі әзірленеді. Маркерлер панелі күнбағыс үлгілерінде сынақтан өткізіледі. Маркерлер панелін қолдану және енгізу бойынша ғылыми-техникалық және әдістемелік сүйемелдеу құжаттары дайындалады. Дайындалған және сынақтан өткен маркерлер панелі қосымша құжаттамасымен бірге «МДТШ» ЖШС селекция бағдарламасына енгізіледі.

10. Қазақстандық селекцияның күнбағыс сорттары мен будандары ЛМР-ға резистенттілікпен ассоциацияланған SNP-тердің болуына скринингтен өткізіледі, нәтижесінде алынған маркерлік деректер негізінде ЛМР-ға әлеуетті төзімді күнбағыс генотиптері айқындалады.

Жоба жетекшісі

Сутула Максим Юрьевич, PhD, қауымдастырылған профессор

Зерттеу тобының мүшелері

1. Манабаева Шуга Аскаровна, PhD, , h-index: 5, Researcher ID: A-2529-2015, ORCID: 0000-0001-7884-1713, Scopus Author ID: 55615915000
2. Хоснутдинова Татьяна Сергеевна, магистр, PhD-докторанты, h-индекс (Хирша): ResearcherID: HGY-2055-2022; ORCID: 0000-0002-0415-4790; Scopus Author ID: 57638950500
3. Смагулова Айнура Муратовна, б.ғ.к.
4. Prof. Cecile Ben (Сесиль Бен), PhD, Associate Professor (шетелдік ғалым)
5. Мартынова Елена Уразовна, б.ғ.к. (шетелдік ғалым)

Жоба тақырыбы бойынша жарияланымдар мен қорғау құжаттары

WOS/Scopus дерекқорларындағы басылымдар:

1. Sutula, M., Kakanay, A.; Tussipkan, D., Dzhumanov, S., Manabayeva, S. Phylogenetic Analysis of Rare and Endangered Tulipa Species (Liliaceae) of Kazakhstan Based on Universal Barcoding Markers. Biology 2024, 13, 365. https://doi.org/10.3390/biology13060365 (WOS Q1; SCOPUS 85%; IF 3.6)
2. M. Sutula, T. Khosnutdinova, E. Zhakmanova, A. Akhmadiyeva. The prevalence of recombinant strains of potato virus Y in the East Kazakhstan region. Plant Disease. APS Publications. Vol. 107, No.1. https://doi.org/10.1094/PDIS-05-22-1027-PDN (WOS Q1; SCOPUS 75%; IF 4.5)
3. Sutula, M.Y., Kabataeva, Z.K., Komekova, G.K. Khosnutdinova T. S., Zhakmanova E. A. Isolation of CP-PVY-Specific siRNA from PVY-Infected Plants of Solanum tuberosum. Russ J Plant Physiol 70, 72 (2023). https://doi.org/10.1134/S1021443722700108 (WOS Q3; SCOPUS 48%; IF 1.4)
4. Maulit A, Nugumanova A, Apayev K, Baiburin Y, Sutula M. A Multispectral UAV Imagery Dataset of Wheat, Soybean and Barley Crops in East Kazakhstan. Data. 2023; 8(5):88. https://doi.org/10.3390/data8050088 (WOS Q2; SCOPUS 70%; IF 2.6)
5. Bondarovich A, Illiger P, Schmidt G, Ponkina E, Nugumanova A, Maulit A., Sutula M. Effects of Agricultural Cropping Systems on Soil Water Capacity: The Case in Cross-Border Altai. Span. J. Soil Sci., 13:11493 (2023). https://doi.org/10.3389/sjss.2023.11493 (WOS Q4; SCOPUS 39%; IF 1.1)

6. M. Sutula, A. Kakanay, S. Manabayeva. DNA barcoding of the genus Tulipa (Liliaceae) in Kazakhstan. Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2024 (3), 56–65. https://doi.org/10.11134/btp.3.2024.6 

7. Kali, B., Sutula, M., Akhmetollayeva, A., & Manabayeva, S. Identification of plants of the family Fabaceae using molecular barcoding analysis. Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2024 (3), 158–169. https://doi.org/10.11134/btp.3.2024.17 

8. Sutula, M., Khosnutdinova, T., Zhakmanova, Y., Dolanbayeva, G., Bogdanova, X., Yessilbekova, Y., Komekova, G., Kabatayeva, Z. Priming of Solanum Tuberosum in vitro plants with PVY-specific interfering RNAs activates anti-viral resistance. Eurasian Journal of Applied Biotechnology, (2022). (3), 14–24. https://doi.org/10.11134/btp.3.2022   

Алынған нәтижелер

2025 жыл:

1. Күнбағыс өсірілетін әртүрлі аймақтардан 200 өсімдік үлгісі және Pl. halstedii-дің 40 изоляты іріктелді, ЛМР-дың таза культурасын алу және патогеннің расасы мен штаммын дифференциатор-сорттарда, сондай-ақ молекулалық-генетикалық әдістермен сәйкестендіру және кейіннен депонирлеу жүзеге асырылды.
2. Зерттелетін үлгілер бойынша ЛМР-ға төзімділік жөніндегі фенотиптік деректер екі жылдық бақылау нәтижесінде алынды. Деректер көзі ретінде селекционерлер мен фитопатологтардың ЛМР-ға төзімділікті далалық сынақтар жағдайында бағалау туралы екі жылдық есептері пайдаланылды.