AP09563185 Разработка криобиотехнологии исчезающих видов растений яблони Сиверса (Malus sieversii) и яблони Недзвецкого (Malus niedzwetzkyana) для сохранения и воспроизводство».

Актуальность

Сохранение и поддержание биологического разнообразия является одной из важных задач, стоящих перед мировым сообществом. Многие виды растений сталкиваются с повышенным риском вымирания из-за разрушения среды обитания, чрезмерного сбора, непригодной практики ведения сельского и лесного хозяйства, урбанизации, загрязнения воздуха, почвы и воды, распространения инвазивных чужеродных видов и изменения климата. Одними из таких видов, подвергшихся негативному влиянию, является яблоня  Сиверса и яблоня Недзвецкого, которые раньше произрастали на большей части Илийской долины, где там были огромные яблоневые насаждения.

В настоящее время M.sieversii и M.niedzwetzkyana находятся на грани исчезновения и занесены в Красную книгу Казахстана и Красный список Международного союза охраны природы (МСОП). Численность M.sieversii сокращается с 9,330 гектар в 1959 году до 1,800 гектар в 2005. M.sieversii является установленным генетическим предком большинства одомашненных яблонь.

Традиционные методы размножения растений позволяют сохранять биоразнообразие и улучшать их качество, однако при таком типе размножения есть ряд недостатков: вероятность сохранения инфекций в полученном материале, длительность процесса, генетическое изменение при половом размножении, высока вероятность получить растение неидентичное исходному дереву.

Новизна проекта заключается в разработке криобиотехнологии исчезающих видов растений M.sieversii и M.niedzwetzkyana для сохранения и воспроизводства популяционных видов. Будут разработаны 4 технологии среднесрочного и долгосрочного хранения на основе культуры in vitro и криоконсервации M.sieversii и M.niedzwetzkyana. На основе них будет создана коллекция 500 образцов в культуре in vitro и криоколлекция 500 образцов M.sieversii и M.niedzwetzkyana. Предлагаемая технология среднесрочного и долгосрочного хранения исчезающих видов растений M.sieversii и M.niedzwetzkyana является принципиально новым подходом для восстановления экологически нарушенных экосистем.

Цель

Разработка среднесрочного и долгосрочного хранения исчезающих видов растений яблони Сиверса (M. sieversii) и яблони Недзвецкого (M. niedzwetzkyana) на основе in vitro и криоконсервации для сохранения и воспроизводства популяционных видов.

Ожидаемые результаты

Будут отобраны популяционные виды яблони Сиверса и яблони Недзвецкого. Будет получена асептическая коллекция in vitro из 5 популяционных видов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого для сохранения и воспроизводство. Будут микроклонально размножены на специализированных питательных средах 500 клонов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого для сохранения и воспроизводство.

Будут разработаны технологии медленного роста в культуре in vitro побегов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого. Для этого будут изучены питательные среды, температура, освещение, замедлители роста  для медленного роста побегов в культуре in vitro яблони Сиверса и яблони Недзвецкого. Будут разработаны 2 технологии среднесрочного хранения в культуре in vitro побегов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого для сохранения и воспроизводство. Будет создана коллекция 500 образцов (побегов) в культуре in vitro M. sieversii и M. niedzwetzkyana.

Будут разработаны технологии криоконсервации эксплантов. Для этого будут подобраны типы и концентрации криозащитных агентов, скорость охлаждения, виды эксплантов для замораживания и размораживания. Будут изучены питательные среды для жизнеспособности эксплантов после криоконсервации. Будут разработаны 2 технологии долгосрочного хранения эксплантов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого на основе криоконсервации для сохранения и воспроизводство. Будет создана криоколлекция 500 образцов (эксплантов) M. sieversii и M. niedzwetzkyana.

Руководитель проекта

Кабиева Салтанат Жумабаевна. Кандидат биологических наук. Индекса Хирша 1.  Author ID в Scopus 56016939200. Researcher ID Web of Science ADE-4352-2022. ORCID ID 0000-0002-6796-5136

Члены исследовательской группы

Какимжанова Алмагуль Апсаламовна, доктор биологических наук. Индекс Хирша: 4 (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56031411400). Направления работы в проекте: Консультация проектом. Разработка технологии долгосрочного хранения эксплантов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого на основе криоконсервации. Статистика.

Нұртаза Айдана Серікболқызы, 1992 г.р., научный сотрудник (НС), докторант (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2018-2021), магистр биологии: имеет 25 научных трудов в области биотехнологии растений, в том числе в зарубежных рецензируемых научных изданиях в базе Web of Science, Scopus. Индекс Хирша – 3 (Web of Science, Scopus).         

Магзумова Гульмира Козовна, научный сотрудник (НС), специалист по агрономии; имеет 20 научных трудов, в том числе 5 статей (2 статьи в зарубежных рецензируемых журналах с импакт-фактором, 5 статей в журналах, рекомендованных ККСОН МОН РК).

Есимсеитова Асель Кайратовна, магистр биологии, научный сотрудник (НС); имеет 25 научных трудов, в том числе 3 статьи в зарубежных рецензируемых журналах с высоким импакт-фактором и 7 статей в журналах, рекомендованных ККСОН МОН РК.

Публикации и охранные документы по теме проекта

  1. Nurtaza A., Magzumova G., Yessimseitova A., Karimova V., Shevtsov A., Silayev D., Kakimzhanova A. Micropropagation of the endangered species Malus niedzwetzkyana for conservation biodiversity in Kazakhstan. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 2021. https://doi.org/10.1007/s11627-021-10174-4
  2. Нұртаза А.С., Дюсембекова Д.А. Оптимизация протокола среднесрочного хранения исчезающего вида Malus niedzwetzkyana. Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Серия: Биологические науки, 2022, №2(139), с. 107–122. https://doi.org/10.32523/2616-7034-2022-139-2-107-122
  3. Нұртаза А.С., Есимсеитова А.К., Каримова В.К., Магзумова Г.К., Бақтыбай Б.Н., Кабиева С.Ж. Оптимизация факторов, влияющих на адаптацию и рост растений в почвогрунте редкого вида Malus niedzwetzkyana. Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Серия: Биологические науки, 2022, №2(139), с. 70–85. https://doi.org/10.32523/2616-7034-2022-139-2-70-85
  4. Способ микроклонального размножения яблони Сиверса (Malus sieversii). Патент РК №35361 от 27.08.2020. Авторы: Нұртаза А.С., Дюсембекова Д.А., Есимсеитова А.К., Бақтыбай Б.Н., Магзумова Г.К., Раманкулов Е.М.

Полученные результаты

2021 год

Отобраны популяционные виды яблони Сиверса и яблони Недзвецкого, получена асептическая коллекция in vitro из 500 клонов для целей сохранения и воспроизводства. Разработаны технологии медленного роста и среднесрочного хранения побегов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого в условиях in vitro. Созданы протоколы криоконсервации, сформирована криоколлекция из 500 образцов эксплантов яблони Сиверса и яблони Недзвецкого для долгосрочного хранения.