The object of research, development or design (in Russian) : Ячмень (Hordeum vulgare L.)

The object of research, development or design (in Kazakh) : Арпа (Hordeum vulgare L.)

Aim of work (in Russian) : Исследовать механизмы адаптации ячменя (Hordeum vulgare L.) для создания новых стратегий повышения продуктивности и устойчивости сортов с использованием инновационных подходов.

Aim of work (in Kazakh) : Инновациялық тәсілдерді қолдана отырып, арпа сорттарының өнімділігі мен төзімділігін арттырудың жаңа стратегияларын құру үшін арпаның (Hordeum vulgare L.) стресске бейімделу механизмдерін зерттеу.

Методы исследования (на русском) : В качестве объекта исследования использовали проростки Hordeum vulgare L., сорта «Астана 2000». Семена стерилизовали в 2,5 % растворе гипохлорита натрия 3 мин, промывали и высевали в смесь почвы и вермикулита (2:1, pH 6,5–7,0). Растения выращивали в теплице при 25/20°C (день/ночь), 80 % влажности и 16/8-часовом фотопериоде. Пятидневные проростки подвергали кратковременному нагреванию (40°C) в течение 15 и 30 мин, 1 и 6 ч в климатических камерах Binder KBWF 240; контроль содержался при 25°C. После воздействия листья замораживали в жидком азоте и хранили при -80°C. Морфологические параметры определяли по длине побега и относительному содержанию воды. Содержание пигментов (хлорофиллы a, b, каротиноиды) измеряли в 90 % этаноле при 630–663 нм. Активные формы кислорода, малондиальдегид, витамины C и E, пролин и растворимые белки определяли спектрофотометрически. Активность антиоксидантных ферментов (СОД, КАТ, ПОД, АО) оценивали после электрофореза в нативном ПААГ, анализ проводили в ImageJ и GelAnalyzer. Статистическую обработку данных выполняли в GraphPad Prism 8.0.1 методом ANOVA при уровне значимости p < 0,05.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу нысаны ретінде Hordeum vulgare L., «Астана 2000» сортының өскіндері пайдаланылды. Тұқымдар 2,5 % натрий гипохлоритінде 3 минут залалсыздандырылып, жуылып, топырақ пен вермикулит қоспасына (2:1, pH 6,5–7,0) егілді. Өсімдіктер 25/20°C (күн/түн), 80 % ылғалдылық және 16/8 сағаттық фотопериод жағдайында жылыжайда өсірілді. Бес күндік өсімдіктер 40°C температурада 15 және 30 минут, 1 және 6 сағат бойы әсерге ұшыратылды, бақылау 25 °C-та сақталды. Әсерден кейін жапырақтар сұйық азотта мұздатылып, -80°C-та сақталды. Морфологиялық көрсеткіштер өскін ұзындығы мен судың салыстырмалы мөлшері бойынша анықталды. Пигменттер (хлорофилл a, b, каротиноидтар) мөлшері 90 % этанолда 630–663 нм-де өлшенді. Белсенді оттегі түрлері, малондиальдегид, витамин C және E, пролин мен ақуыз мөлшері спектрофотометриялық әдіспен анықталды. Антиоксиданттық ферменттердің (СОД, КАТ, ПОД, АО) белсенділігі электрофорезден кейін ImageJ және GelAnalyzer бағдарламаларында талданды. Статистикалық өңдеу GraphPad Prism 8.0.1 бағдарламасында ANOVA әдісімен жүргізілді (p < 0,05).

Obtained results and novelty (in Russian) : Впервые установлена трёхфазная динамика редокс-ответа проростков Hordeum vulgare L., сорта «Астана 2000» при кратковременном воздействии температуры 40°C (от 15 минут до 6 часов). Кратковременный высокотемпературный стресс не вызывал морфологических изменений, однако инициировал последовательную активацию ферментативных и неферментативных антиоксидантов. Через 1 час наблюдалось снижение содержания хлорофилла и каротиноидов с восстановлением к 6 часам, уровень антоцианов кратковременно возрастал. Повышение активных форм кислорода отмечено через 15–30 минут и 1 час, снижение к 6 часам. Активность супероксиддисмутазы и каталазы увеличивалась на ранних стадиях, пероксидазы в период 1–6 часов, тогда как альдегидоксидаза снижалась. Уровень витаминов С и Е изменялся синхронно с динамикой активных форм кислорода. Концентрация малондиальдегида достигала максимума через 1 час, затем уменьшалась. Корреляционный анализ выявил отрицательную зависимость между уровнем активных форм кислорода и активностью антиоксидантных ферментов. Определены 3 фазы редокс-ответа: сигнальная (15–30 минут), окислительная (1 час) и восстановительная (6 часов). Полученные результаты впервые характеризуют ранние редокс-механизмы термоустойчивости ячменя и позволяют предложить биомаркеры адаптации злаков к кратковременному тепловому стрессу.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Hordeum vulgare L., «Астана 2000» сортының өскіндерінде 40°C температурасының қысқа мерзімді әсеріне (15 минуттан 6 сағатқа дейін) жауап ретінде алғаш рет редокс-жауаптың 3 фазалы динамикасы анықталды. Қысқа мерзімді жоғары температуралық стресс морфологиялық өзгерістер тудырмағанымен, ферменттік және бейферменттік антиоксиданттардың сатылы белсендірілуін іске қосты. 1 сағаттан кейін хлорофилл мен каротиноидтардың мөлшері азайса, 6 сағатта қалпына келді, антоциан деңгейі болса уақытша артты. Белсенді оттегі түрлері 15–30 минут және 1 сағатта жоғарылап, 6 сағатта төмендеді. Супероксиддисмутаза мен каталаза белсенділігі ерте кезеңде артты, пероксидаза 1–6 сағатта жоғарылап, альдегидоксидаза төмендеді. Витамин С пен Е деңгейі белсенді оттегі түрлерінің динамикасымен сәйкес өзгерді. Малондиальдегид 1 сағатта ең жоғары деңгейге жетіп, кейін төмендеді. Корреляциялық талдау белсенді оттегі түрлері мен антиоксиданттық ферменттер белсенділігі арасында кері байланыс бар екенін көрсетті. Зерттеу барысында арпа өсімдігінің стресске бейімделуінің үш фаза сы анықталды: сигналдық (15–30 минут), тотығу (1 сағат) және тотықсыздану (6 сағат). Бұл зерттеу алғаш рет арпаның ерте редокс-механизмдерін сипаттап, қысқа мерзімді жоғары температуралық стресске бейімделудің биомаркерлерін анықтауға мүмкіндік берді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Результаты исследования позволили установить трёхфазную редокс-динамику антиоксидантной системы проростков Hordeum vulgare L., сорта «Астана 2000» при кратковременном воздействии высокой температуры (40°C, 15 мин–6 ч). Полученные научные данные внедрены в образовательный процесс кафедры «Биотехнологии и микробиологии» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилёва. На основе результатов разработаны диагностические показатели и методические протоколы, применимые для оценки термоустойчивости растений и селекции устойчивых сортов. Практическое значение проекта заключается в возможности использования полученных данных для разработки биотехнологических подходов, направленных на повышение термоустойчивости и продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях изменения климата.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері Hordeum vulgare L., «Астана 2000» сортының өскіндерінде қысқа мерзімді (15 мин–6 сағ) 40 °C жоғары температуралық әсер кезінде туындайтын антиоксиданттық жүйенің үш фазалы редокс-динамикасын анықтауға мүмкіндік берді. Жобаның нәтижелері өсімдіктер физиологиясы және биохимиясы салаларында оқу процесіне енгізілді (Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Биотехнология және микробиология» кафедрасы). Алынған ғылыми және әдістемелік деректер өсімдіктердің термотөзімділігін бағалау мен іріктеуде қолдануға болатын диагностикалық көрсеткіштер мен протоколдарды әзірлеуге мүмкіндік берді. Практикалық тұрғыда жоба нәтижелері ауыл шаруашылығы дақылдарының жылу төзімділігін арттыруға бағытталған биотехнологиялық тәсілдерді жетілдіруге, сондай-ақ климаттық өзгерістер жағдайында агроэкологиялық тұрақтылықты қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : Научные результаты проекта внедрены в образовательный процесс кафедры «Биотехнологии и микробиологии» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилёва. Материалы исследования используются при проведении практических и лабораторных занятий по дисциплинам «Физиология растений», «Биохимия» и «Основы биотехнологии». Разработанные методические рекомендации и экспериментальные протоколы применяются для оценки термоустойчивости растений и определения активности антиоксидантной системы при кратковременном тепловом стрессе.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобаның ғылыми нәтижелері Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Биотехнология және микробиология» кафедрасының оқу процесіне енгізілді. Зерттеу материалдары «Өсімдік физиологиясы», «Биохимия», және «Биотехнология негіздері» пәндерінің практикалық және зертханалық сабақтарында қолданылады. Әдістемелік ұсыныстар мен тәжірибелік протоколдар өсімдіктердің жылу төзімділігін бағалау және қысқа мерзімді стресс жағдайындағы антиоксиданттық жүйенің белсенділігін анықтау кезінде пайдаланылуда.

Efficiency (in Russian) : Результаты проекта позволили определить редокс-ответ растений на кратковременный тепловой стресс и выявить ключевые биомаркеры термоустойчивости. Полученные данные внедрены в учебный процесс и опубликованы в научных изданиях.

Efficiency (in Kazakh) : Жоба нәтижелері өсімдіктердің қысқа мерзімді жылу стрессіне редокс-жауабын анықтауға және термотөзімділіктің негізгі биомаркерлерін айқындауға мүмкіндік берді. Алынған мәліметтер оқу процесіне енгізіліп, ғылыми мақалаларда жарияланды.

Field of application (in Russian) : Результаты проекта используются в области физиологии растений, биохимии и биотехнологии. Разработанные методы и показатели применимы для оценки термоустойчивости растений, анализа редокс-гомеостаза и изучения механизмов адаптации к климатическим стрессам.

Field of application (in Kazakh) : Жобаның нәтижелері өсімдік физиологиясы, биохимия және биотехнология салаларында қолданылады. Алынған әдістер мен көрсеткіштер өсімдіктердің термотөзімділігін бағалау, редокс-гомеостазды талдау және климаттық стресс жағдайларына бейімделу механизмдерін зерттеу үшін тиімді.