Биотехнологические улучшения уникальных эндемичных каучуконосных растений Казахстана
Исследователи КазНУ им. аль-Фараби реализуют программу биотехнологических улучшений эндемичных для Казахстана каучуконосных растений.
В настоящее время в мире наблюдается повышение спроса на природный каучук. Согласно отчету Международной исследовательской группы по каучуку (IRSG), мировое потребление натурального каучука в 2018 году составило 13,8 млн. тонн и демонстрирует тенденцию к росту.
Растущий в мире спрос на натуральный каучук в настоящее время побудил исследователей искать альтернативные, в отличие от каучукового дерева (Hevea brasiliensis), источники натурального каучука.
Горные хребты Южного Казахстана (Каратауский хребет) с 30-х годов прошлого века известны как место произрастания превосходного и непревзойденного до сих пор каучуконосного растения – козлеца тау-сагыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et Bosse). Тау-сагыз – эндемик Казахстана способный накапливать до 40% каучука в сухих корнях, не уступающего по качеству каучуку из гевеи (H. brasiliensis) и практически не исследован научным миром.
Тау-сагыз может стать стратегической культурой для Казахстана из-за его способности синтезировать и хранить натуральный каучук
Клональное микроразмножение тау-сагыза на сегодняшний день является совершенно новым технологическим методом, направленным на быстрое воспроизводство качественного посадочного материала. Данная технология является рентабельным методом быстрого воспроизводства данного редкого и исчезающего вида каучуконоса, а так же альтернативой обычным методам размножения вследствие их трудоемкости, ограниченности генофонда и высокого выхода стерильного семенного материала. На сегодняшний момент представляют интерес для промышленного использования такие каучуконосцы как тау-сагыз, кок-сагыз, крым-сагыз, обитающие в умеренной зоне.
Клональное микроразмножение является одним из способов вегетативного размножения, оно основано на способности клетки растения реализовывать присущую ей тотипотентность
Так же эффективным методом регенерации растений является соматический эмбриогенез, способствующий улучшению сельскохозяйственных культур при использовании трансгенных технологий.
В ходе реализации проекта учёными получены следующие результаты:
1.Проведены экспедиционные работы в горах Каратау на территории Каратауского государственного природного заповедника (ГПЗ) и отобраны семена дикорастущих форм S.tau-saghyz.
2.Введение дикорастущего вида S.tau-saghyz в культуру in vitro:
a.Выявлено, что оптимальной питательной средой для индукции каллусогенеза в культуре листовых эксплантов является среда Мурасиге-Скуга, содержащая 0,1 мг/л НУК, 5 мг/л кинетина.
3.Проведен скрининг базы данных транскриптомов S.tau-saghyz с использованием известной последовательности RALFL1 (Rapid Alkalinization Factor like protein) T.kok-saghyz (MG872314,). В результате был идентифицирован полноразмерный транскрипт TR112337, который продемонстрировал 86% идентичность последовательности RALFL1 T.kok-saghyz.
4.Было произведено 2 векторных плазмиды (pRGEB31 и pHSE401), однако только pRGEB31 показал наличие гРНК.
5.Произведена агробактериальная трансформация каллусов S.tau-saghyz. Успешность трансформации проверяли при помощи селективных сред содержащих гигромицин. Из успешно прошедших трансформацию каллусов были получены растения регенеранты.
6.Трансформацию каллусов подтвердили при помощи ПЦР амплификации в праймерами для гена резистентности к гигромицину.
7.Каллусы в которых обнаружили вставки перенесли на гормональные среды для образования стеблей и корней.
Научный проект АР08053131 «Эффективное редактирование генома Scorzonera Tau-Saghyz с использованием технологии CRISPR/Cas9 для получения генетически улучшенных растений с повышенным содержанием натурального каучука»
Научный руководитель Басыгараев Ж.М., кандидат биологических наук
На фото: Латекс, образующийся в месте излома корней и подземных стеблей Scorzonera tau-saghyz
