Қазақ бидайының генетикалық құпиялары қандай? Қазақстандық зерттеуші түсіндіріп берді

Бидай - тек Қазақстанда емес, сонымен қатар, әлемде ең маңызды бес экономикалық дақылдың бірі. Мысалы, елімізде өндірілген астықтың жобамен жартысы, 6-7 миллион тоннасы алыс-жақынды шетелдерге, әсіресе, дамушы мемлекеттерге экспортталады. Сондықтан Қазақстанның әлемнің тағам қауіпсіздігіне қосар үлесі ерекше. Соңғы деректер бойынша, кейінгі жылдары еліміздегі бидай экспорты 17 пайызға артқан. Биылдың өзінде 2,3 миллион тонна қазақ бидайы ТМД елдеріне экспортталып үлгерген. Оның ішінде ең көбі көршілес Өзбекстанға экспортталған. Экономикалық дәнді-дақылдардың ішінде бірінші саналатын бидайдың еліміздегі дамуын зерттеумен айналысып жүрген білікті мамандардың бірі - Ілияс Жансүгіров атындағы Жетісу университетінің Молекулалық генетика және геномика зертханасының меңгерушісі Қанат Ермекбаев. Ол еліміздегі қазақ бидайының өндірісі, оны дамытуда қолданылып жүрген жаңа ДНҚ технологиялар жайлы айтып берді.

Қанат Ермекбаев әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде "биотехнология" мамандығы бойынша білім алған.

"Ол кездері биотехнология ғылымы қатты дамымағаннан кейін көп адам диплом үшін оқып жатады ғой. Біз де құры қалмайық деп диплом үшін оқыдық. Кейін мамандығым бойынша заманауи технологиямен жабдықталған зертханаға жұмысқа орналастым. Бірден "Біздің елімізде де осындай зертханалар бар екен ғой" деген ой келді. Зертханада істеліп жатқан жұмыстар ұнап, өзімнің де қызығушылығым артып, іздене бастадым. Кейін магистратура, докторантураға түстім. Осылайша, қызығушылығым ашыла бастады", - дейді маман.

Алайда бастапқыда бидай зерттеу материалы ретінде аса қызығушылық тудырмаған. Оған себепші болған - Қанаттың докторантурадағы зерттеу жұмысы.

"Генетиктер бірнеше өсімдік түрімен қатар жұмыс істейді. Магистратурадағы зерттеу жұмысым ДНҚ-маркерлерді қолданумен Қазақстанның жабайы арпасының генетикалық алуан түрлілігін зерттеу болды. Кейіннен докторантураға "Болашақ" бағдарламасымен Ұлыбританияға John Inness Centre-ге түстім. Бұл ғылым ордасындағы ең мықты бөлімдердің бірі - дәнді-дақылдар генетикасы, ал ол жердегі басты дақыл - бидай. Қазақстанда да осы бидайдың маңызы өте жоғары. Себебі бүкіл экономикалық дәнді-дақылдардың ішінде бидай бірінші орында. Мысалы, 23 миллион гектар жер болса, соның жартысы 11 миллионы бидайды алып жатыр. Сондықтан бидайды ішкі және сыртқы нарыққа экспорттайтын алпауыт елдердің ондығындамыз", - дейді Қанат Ермекбаев.

Фото: Қанат Ермекбаевтың жеке архивінен

Бүгінде Қанат Ермекбаев PhD бойынша зерттеу жұмысымен айналысып жатыр. Ол Қазақстанмен тікелей байланысты.

"Кезінде Еуроодақ қаржыландырған ADAPTAWHEAT бағдарламасы болған. Алматыдағы Өсімдіктер биологиясы және биотехнологиясы институтының Өсімдіктердің молекулалық генетика зертханасында қызмет етіп жүргенде, біз соның бір мүшесі болдық. Сол кезде осы жұмыстың басы басталып, оның еліміздегі үйлестірушісі профессор Е. Тұрыспеков болды. Ал мен докторантурада білім алып жатқан кезде соның жаңа екінші кезеңін жүзеге асырдық. Сондықтан докторлық зерттеуімнің басты мақсаты қазақ бидайының өнімділігі мен бейімделуінің генетикалық құпияларын зерттеу болды. Біз сандық генетиканың замануи тыңғылықты әдістерін қолданумен қазақ бидайының бейімделуі мен өнімділігін генетикалық тұрғыда қалай бақылауға болады деген сұраққа жауап іздедік?" - дейді ол.

Зерттеушінің сөзінше, өнімділік өте күрделі белгі саналады. Оның компоненттерін түсінбей жатып, өнімділікпен тікелей жұмыс істеу мүмкін емес. Соның ең маңызды компонентінің бірі өсімдіктің бойы екен.

"Себебі өздеріңізге белгілі, 60-жылдары жасыл революция басталды, сол кезде маңызды экономикалық дақылдар - бидай, арпа, сұлы, күріш секілді өсімдіктердің Rht гендерін қоданумен бойын қысқарту арқылы оның өнімділігін еселеп арттырды. Бұл үрдіс негізінен өсіру ортасы қолайлы Еуропада орын алды, ал киматтық жағдайы континентальді Қазақстан секілді мемлекеттер қатты пайдасын көре алмады. Алайда соңғы жылдары климаттық жағдайы елімізге өте ұқсас Канада және Аустралия сияқты мемлекеттер аталған гендерді басқа да маңызды гендермен біріктіре отырып, өз орталарына бейімдеп, өнімділікті едәуір арттырды. Бірақ біз қазақ бидайын аталған маңызды гендер бойынша генетикалық тұрғыда сипаттап бере алған жоқпыз. Осы күнге дейін Қазақ бидайының бойы қандай гендермен бақыланатыны белгісіз болды.

Сондықтан докторантура барысында геномдық селекцияның тыңғылықты тәсілдерін қолданып, қазақ бидайының бойын басқаратын екі маңызды генді таптық. Елімізде өсімдік селекциясы негізінен дәстүрлі әдістерге негізделгендіктен, бидай селекционерлері аталған гендерден хабары аз немесе мүлдем жоқ деп айтсақ та болады. Ең қызығы, біз Қазақстанның басты бидай өндіруші аймақтарында жүргізген көпжылдық зерттеулеріміздің нәтижесінде бұл гендерден келетін өнімділікті арттырушы маңызды факторларды анықтай алмадық. Сондықтан еліміздің бидай селекциясында аталған гендерге қарсы селекциялық жұмыстар жүргізу ерекше қызық әрі пайдалы агрономиялық талпыныс болар еді. Ол үшін бізде қазақ бидайының генетикалық картасы бар. Ал генетикалық карта дегеніміз - қазақ бидайының бойында бар барлық ген нұсқаларының графикалық сызба нұсқасы", - дейді маман.

Фото: Қанат Ермекбаевтың жеке архивінен

Осылайша, генетикалық мен фенотиптік мәліметтерді қосқанда гендер табылады екен.

"Сол өсімдіктің бойына байланысты гендерді табу үшін бір ғана генетикалық картамен карталанушы популяция жасадық. Ал карталанушы популяция деген - екі сортты шағылыстырғанда шығатын ұрпақтар. Біз екеуін істедік, соның нәтижесінде бірнеше ген алдық. Қазіргі таңда Жетісу университетінде Ғылым комитеті қаржыландыратын жобамыз бар, онда біз осындай тәсілді ауқымды аламыз. Мысалы, бір ғана карта емес, 4 генетикалық картамен 4 карталанушы популяция шығардық. Оның қандай ерекшелігі бар? Оны шығару жолының өзі ерекше. Себебі жалғыз дәннен шығарылған ұрпақ сол популяциядағы генетикалық тұрақтылықты үздіксіз қамтамасыз ету үшін жылда бір дәннен алып отырдық. Яғни оны Қазақстанда жасасақ алты жыл уақыт кетсе, Ұлыбританияда уақытын екі есе қысқартып, үш жылда жасадық. Себебі ол жерде толық автоматтандырылған жылыжайлар бар. Енді біз оны ауқымды алып, 4 генетикалық карта, 4 карталанушы популяция алдық", - дейді зерттеуші.

Оның ерекшелігі - қазақстандық сорт пен ұлыбританиялық сортты шағылыстыру.

"Яғни екеуінің генетикалық тұрғыдан алшақтығы өте жоғары. Ал еліміздің селекциялық процестеріне көбіне қазақстандық сорттар немесе генетикалық тұрғыдан өте жақын ресейлік сорттар алынады. Мысалы, бір-біріне өте жақын сорттарды шағылыстырғанда, соларға ұқсас қана өнім алынады. Ал біздің схема бойынша қазақ бидайының бойындағы маңызды экономикалық гендердің экзотикалық аллельдерін анықтай аламыз", - дейді маман.

Алайда бұл - Қазақстандағы бидай селекциясында кездесетін бір ғана кемшілік.

"Бидай селекциясы деген кезде жалпы өсімдік селекциясы деп аламыз. Мысалы, Қазақстандағы өсімдік селекциясында нақты қандай проблемалар бар деген кезде, біріншіден, өсімдік селекциясы негізінен дәстүрлі әдістерге негізделген. Ол дегеніміз - көзбен көріп, жазыққа егу. Қазіргі таңда жаңа геномдық ДНҚ технологиясы дамуының әсерінен селекциялық процестер жылдамдады. Дәстүрлі әдісті қолдану арқылы бір сорт шығару үшін жобамен 14 жыл кетсе, оны геномдық селекциямен біріктірген кезде жаңа сорт шығару уақытын екі есе қысқартуға болады. Екіншіден, еліміздегі селекционерлері өте еңбекқор, олар таңертеңнен кешке дейін жұмыс істеп жатыр. Бірақ ДНҚ құралдары жоқ болуының кесірінен жаңа сорт шығару үшін шағылыстырған кезде өзі жинап келе жатқан бұрынғы маңызды гендерді жоғалтып алу мүмкіндігі өте жоғары. Ал біз ұсынып отырған дәстүрлі және геномдық әдіс екеуін қосып істеген кезде бір-бірін толықтырады. Мысалы, селекционерлер бұрын жинаған маңызды генін жоғалтып алмастан жаңа генді тыңғылықты түрде екінші сортты екі есе азайған уақытта жеткізе алады. Яғни жаңа сортты алу уақыты қысқарады, екіншіден, дәлдігін арттырамыз", - дейді маман.

Фото: Қанат Ермекбаевтың жеке архивінен

Қанат Ермекбаев тағы бір проблема мамандардың жеткіліксіздігі екенін атап өтті.

"Адам көп, бірақ білікті маман аз. Заманауи геномдық селекцияның талаптарына қазір беріліп жатқан білім деңгейі сай келе ме? Сондықтан нақты осы саланы алып жүре алатын білікті мамандарға мұқтажбыз.

Сонымен қатар, мемлекет пен генетиктердің, генетиктер мен селекционерлердің, селекционерлер мен фермерлердің арасында байланыс жоқ, болса да өте әлсіз. Президент жолдауында аграрлық саланы толық қайтадан жаңарту керек деді. Мысалы, тұқым шаруашылығын айтты, селекциялық процестерді жылдамдатуды айтты, технология, техниканы дамытуды айтты. Мемлекет оны жасап жатыр, қаржы бөлінеді, бірақ төртеуінің арасында байланыс жоқ. Генетиктер, молекулалық селекционерлер өзіміз жұмыс істеп жатырмыз, селекционерлер өзімен-өзі, фермерлер, мемлекет бөлек жүр. Осылардың арасындағы байланысты арттыратын жаңа заң тетіктері уақыт өткізбей жылдам қарастырылуы қажет", - дейді ол.

Қанат Ермекбаев тағы бір мақсаты - алған білімді тек білімде емес, ғылым саласында қолдану екенін айтты.

"Яғни алған нәтижені өндіріске енгізу. Тек зертханада мақтана бермей, сол геннің экономикалық әсерін фермердің егістігінде көру. Қазіргі таңда Жетісу облысындағы шаруа қожалықтарымен келесімге отырдық. Ол жерде карталанушы популяцияларымыздың ішінде 500-ге тарта жаңа линияларымыз бар. Ол - Ұлыбритания мен Қазақстанның арасындағы ғылыми жоба, Ғылым комитеті қаржыландырады. Оны Жетісу университетінің жылыжайында тексердік, келесі жылдан бастап егістікке шығарамыз. Бұл методологиямыздың ерекшелігі туралы айтар болсақ біздің шағылыстыру схемамыз жергілікті әдістен бөлек, сорт шығаруға кететін уақытты екі есе қысқартып тастау", - дейді ол.

Фото: Қанат Ермекбаевтың жеке архивінен

Зерттеуші тағы қандай жобалармен айналысып жатқанын түсіндірді.

"Жоба көп, ол үшін қаржы да бөлініп жатыр. Селекционерлер мен генетиктердің арасындағы байланысты ұйымдастыру қажет, сол бағытта да жұмыс істеп жатырмыз. Негізгі бағыт - әлемде өсімдіктер селекциясын жылдамдататын үлкен платформа пайда болды. Сол платформаны Жетісу университетінде құрайын деп жатырмыз. Бидайдың өсуіне 120 кеттеді десек, аталған платформаны қолданумен оны екі есе қысқартып, 60 күнге қысқартуға болады. Яғни геномдық селекцияның нәтижесін 12-14 жылды 7 жылға түсірсек, сол платформаның көмегімен 3-4 жылда сорт шығаруымыз мүмкін. Сол технологияны Қазақстанға әкелу - біздің мақсатымыз, ол үшін Жетісу университетінен қаржы да бөлініп қойды. Оны биылдан бастап құруымыз мүмкін.

Сонымен қатар, жасап жүрген зерттеулеріміздің нәтижесін өзімізде сақтап қана қоймай, көпшілікке қолжетімді еткіміз келеді. Генетикалық карта құру оңай емес, өте қымбат. Біз оны селекционерлермен де бөліскіміз келеді, соларға қолжетімді болғанын қалаймыз. Мысалы, белгілі бір сайт құрып, нәтижесін сол жерден алып отыратындай істесек дейміз", - дейді Қанат Ермекбаев.