БИООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ, ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ
УНИВЕРСИТЕТИ, ЎСИМЛИК МОДДАЛАРИ КИМЁСИ
ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
АСОСИДАГИ БИР МАРТАЛИК ИЛМИЙ КЕНГАШ
БИООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ
ШЕРИМБЕТОВ САНЖАР ГУЛМИРЗОЕВИЧ
ОРОЛ ДЕНГИЗИНИНГ СУВИ ҚУРИГАН ҲУДУДЛАРИДАГИ
ЎСИМЛИКЛАРНИНГ МОЛЕКУЛЯР-БИОЛОГИК ВА ЭКОЛОГИК
ХУСУСИЯТЛАРИ
03.00.01 – биокимѐ, 03.00.10 – экология
БИОЛОГИЯ ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2017
1
УДК: 577.112.3:577.113.3:118
Биология фанлари бўйича фан доктори (DSc)
диссертацияси автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата диссертации доктора наук (DSc)
по биологическим наукам
Contents of dissertation abstract of doctor of science (DSc)
on biological science
Шеримбетов Санжар Гулмирзоевич
Орол денгизининг суви қуриган ҳудудларидаги ўсимликларнинг
молекуляр-биологик ва экологик хусусиятлари ……………………………..
3
Шеримбетов Санжар Гулмирзоевич
Молекулярно-биологические и экологические особенности растений
высохшего дна Аральского моря …………………………………………..
29
Sherimbetov Sanjar Gulmirzoevich
Molecular-biological and ecological peculiarities of species of plants in the
drying bottom of the Aral Sea …...……………………………………………
55
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of published works …………………………………………………………
61
2
БИООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ, ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ
УНИВЕРСИТЕТИ, ЎСИМЛИК МОДДАЛАРИ КИМЁСИ
ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
АСОСИДАГИ БИР МАРТАЛИК ИЛМИЙ КЕНГАШ
БИООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ
ШЕРИМБЕТОВ САНЖАР ГУЛМИРЗОЕВИЧ
ОРОЛ ДЕНГИЗИНИНГ СУВИ ҚУРИГАН ҲУДУДЛАРИДАГИ
ЎСИМЛИКЛАРНИНГ МОЛЕКУЛЯР-БИОЛОГИК ВА ЭКОЛОГИК
ХУСУСИЯТЛАРИ
03.00.01 – биокимѐ, 03.00.10 – экология
БИОЛОГИЯ ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2017
3
Фан доктори (DSc) диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар
Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида B2017.1.DSc/B1 рақам билан
рўйхатга олинган.
Диссертация Биоорганик кимѐ институтида бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгаш
веб-саҳифаси (www.biochem.uz) ва «Ziyonet» Ахборот таълим порталида (www.ziyonet.uz)
жойлаштирилган.
Илмий маслаҳатчи: Мухамедов Рустам Султанович
биология фанлари
доктори, профессор
Расмий оппонентлар: Кадирова Дильбар Абдуллаевна
биология
фанлари доктори
Хамидов Ғуломжон
биология фанлари доктори, профессор
Абдуллаев Алишер Абдумавлянович
биология фанлари доктори
Етакчи ташкилот: Самарқанд давлат университети
Диссертация ҳимояси Биоорганик кимѐ институти, Ўзбекистон Миллий
университети, Ўсимлик моддалари кимѐси институти ҳузуридаги
DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01 рақамли илмий кенгаш асосидаги бир марталик Илмий
кенгашнинг 2017 йил 19 июль соат 9
00
даги мажлисида бўлиб ўтади (Манзил: 100125,
Тошкент ш., Мирзо Улуғбек кўч., 83.Тел.: 262-35-40, факс: (99871) 262-70-63).
Диссертация билан Биоорганик кимѐ институти Ахборот-ресурс марказида танишиш
мумкин (Д-190 рақами билан рўйхатга олтнган). Манзил: 100125, Тошкент ш., Мирзо
Улуғбек кўч., 83.Тел.: 262-35-40, факс: (99871) 262-70-63, e-mail: asrarov54@mail.ru).
Диссертация автореферати 2017 йил 6 июль куни тарқатилди.
(2017 йил 6 июлдаги №3 рақамли реестр баѐнномаси).
Ш.И.Салихов
Илмий даражалар берувчи бир марталик
илмий кенгаш раиси, б.ф.д., академик
М.И.Асраров
Илмий даражалар берувчи бир марталик
илмий кенгаш илмий котиби, б.ф.д., профессор
Ш.У.Турдикулова
Илмий даражалар берувчи бир марталик илмий кенгаш
қошидаги бир марталик илмий семинар раиси, б.ф.д.
4
КИРИШ (Докторлик диссертацияси аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.
Дунѐда
қурғоқчил ва шўрланган тупроқлардаги ўсимликлар мослашувининг
биокимѐвий ва экологик хусусиятларини аниқлаш ҳамда шу асосда уларни
иқтисодиѐт тармоқларида фойдаланиш долзарб муаммолардан биридир.
Бугунги кунда қурғоқчиликка ва шўрланишга чидамли ўсимликларнинг
қарийб 700 тури доришунослик ва фитомелиорация ишларига кенг жалб
қилинган
1
.
Ўзбекистон мустақилликка эришгандан кейин республикамизнинг кам
ўрганилган ҳудудларидаги ўсимликлардан амалиѐтда, хусусан фитомелиорант
ва доривор хом ашѐ сифатида фойдаланиш, уларни муҳофаза қилишга
алоҳида эътибор қаратилди. Мазкур йўналишда амалга оширилган дастурий
чора-тадбирлар асосида, муайян натижаларга, жумладан Орол денгизи
сувидан бўшаган ҳудуд – Оролқумнинг биологик ресурс имкониятларини
аниқлаш, уларни тиббиѐт, фармацевтика ва кимѐвий ишлаб чиқаришнинг
турли соҳаларида қўллаш, Оролқум ўсимлик захирасидан биологик фаол
бирикмалар ажратиб олишда фойдаланиш борасида натижаларга эришилди.
Бугунги кунда дунѐда экологик инқирозга учраган худудлардаги
биологик ресурсларни таснифлаш, стресс омилларга мослашишининг
биокимѐвий, физиологик ва экологик тамойилларини аниқлаш, мавжуд
ресурслардан инқирозга учраган ерларни тиклашда фойдаланиш муҳим
аҳамият касб этади. Айниқса, Орол денгизининг қуриган худудларидаги
ўсимликларнинг
биокимѐвий,
молекуляр-биологик
ва
экологик
хусусиятларидаги ўзгаришларни асослаш, замонавий усуллар ѐрдамида
уларни ДНК маркерлари орқали аниқлаш ва улардан фойдаланиш долзарб
муаммолардан биридир. Орол денгизининг қуриган ҳудудларидаги
ўсимликларнинг молекуляр-биологик ва экологик хусусиятларини аниқлаш
бўйича тадқиқотлар қуйидагича изоҳланади: Жанубий Оролқум ҳудудидаги
ўсимлик турларини аниқлаш; уларнинг ДНК баркодини амалга ошириш;
биокимѐвий усуллар орқали ўсимликларнинг ташқи муҳитга мослашишини
исботлаш; ўсимликларнинг кимѐвий таркибини аниқлаш; ажратилган
моддаларнинг бактерияларга қарши фаоллигини аниқлаш; ўсимликларни
самарали фитомелиорация ишлари учун экологик гуруҳларга ажратиш; кўчма
қумлар ва шўрҳокликларни тўхтатиш мақсадида олинган натижаларни
амалиѐтга жорий этиш.
Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамасининг 2014 йил 24
декабрдаги №363-сон «Орол денгизи ҳавзаси ҳудудида экологик ҳалотнинг
оқибатларини енгиллаштириш борасида ҳамкорликни ривожлантириш»
Халқаро конференция доирасида эришилган келишувларни амалга ошириш
чора-тадбирлари тўғрисидаги ва Ўзбекистон Республикаси Президентининг
1
International Institute for Environment and Development (http://www.iied.org), International
Center for Biosaline Agriculture (http://www.biosaline.org)
5
2017 йил 18 январдаги №ПҚ-2731-сон «2017-2021 йилларда Орололди
минтақасини ривожлантириш Давлат дастури тўғрисидаги» қарорлари ҳамда
мазкур
фаолиятга
тегишли
бошқа
меъѐрий-ҳуқуқий
ҳужжатларда
белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти
муайян даражада хизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши
асосий устувор йўналишларига мослиги.
Мазкур тадқиқот республика фан
ва технологиялар ривожланишининг V. «Қишлоқ хўжалиги, биотехнология,
экология ва атроф-муҳит муҳофазаси» устувор йўналишига мувофиқ
бажарилган.
Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий тадқиқотлар шарҳи
2
.
Орол денгизининг қуриган шимолий туби ўсимликларининг экологияси,
генетик хилма-хиллиги, ўсимликлар кимѐвий таркибини тадқиқ этишга
йўналтирилган илмий изланишлар жаҳоннинг етакчи илмий марказлари ва
олий таълим муассасалари, жумладан, Universität Bielefeld, Johannes
Gutenberg-Universitat (Германия), International Center for Biosaline Agriculture
(Бирлашган Араб Амирликлари), Tokyo University of Agriculture and
Technology (Япония), Москва давлат университет, Ўсимликлар физиологияси
институти (Россия), Ботаника ва фитоинтродукция институти (Қозоғистон),
Биоорганик кимѐ институтида (Ўзбекистон) олиб борилмоқда.
Шўрланган ва қурғоқчил ҳудудлардаги ўсимликларнинг биокимѐвий,
молекуляр-биологик ва экологик хусусиятларига оид жаҳонда олиб борилган
тадқиқотлар натижасида қатор, жумладан, қуйидаги илмий натижалар
олинган: дунѐнинг турли минтақаларида тарқалган
Atriplex
туркуми
турларининг молекуляр филогенияси ишлаб чиқилган (Johannes Gutenberg
Universitat, Германия; Москва давлат университет, Россия); шўрланган ва
қурғоқчил ҳудудларда тарқалган ўсимликларнинг кимѐвий элементлар
таркиби аниқланган (Tokyo University of Agriculture and Technology, Япония;
International Center for Biosaline Agriculture, Бирлашган Араб Амирликлари);
муҳим фитомелиорант ўсимликларнинг аминокислота ва минерал элементлар
таркиби аниқланган (Ботаника ва фитоинтродукция институти, Қозоғистон;
Ўсимликлар физиологияси институти, Россия); ўсимликлардаги стресс
экологик омиллар таъсирида юзага келадиган мослашишлар ва улардаги
биокимѐвий жараѐнлар асоси илмий исботланган (Universität Bielefeld,
Германия).
Дунѐда шўрланган тупроқларда ўсишга мослашган ўсимликларнинг
биокимѐвий, молекуляр-биологик ва экологияси хусусиятларини аниқлаш
бўйича қатор, жумладан, қуйидаги устувор йўналишларда тадқиқотлар олиб
борилмоқда: Орол денгизининг шимолий қисми ўсимликлар экологиясини
тадқиқ этиш; Орол регионида тарқалган айрим полиморф турларнинг
молекуляр филогениясини ишлаб чиқиш; чўл ҳудудига мослашган
2
Диссертациянинг
мавзуси
бўйича
хорижий
илмий-тадқиқотлар
шарҳи
www.sciencedirect.com, www.researchgate.net, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles ва бошқа
манбаалар асосида ишлаб чиқилган.
6
ўсимликларнинг
кимѐвий таркибини аниқлаш ва ўсимликлардаги
биокимѐвий жараѐнларни очиб бориш; амалий аҳамиятга эга ўсимликларни
фитомелиорация ишларига жорий этиш.
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.
Орол денгизи суви қуриган
жанубий ҳудудларнинг ўсимлик турларининг хилма-хиллиги бугунги кунга
қадар тўлиқ ўрганилмаган. Шунингдек, Жанубий Оролқум ўсимлик
турларини биокимѐвий ва молекуляр-биологик усуллар ѐрдамида ўрганиш
бўйича илмий тадқиқот ишлари амалга оширилмаган.
Жаҳоннинг ривожланган давлатлари олимларидан иборат The
Consortium for the Barcode of Life (CBOL) Plant Working Group томонидан
rbc
L,
mat
K,
rpo
B,
rpo
C1 генлари ҳамда
atp
F
–atp
H,
psb
K
–psb
I,
trn
H
–psb
A
спейсерлари асосида ѐпиқ уруғли ўсимликларнинг молекуляр филогенияси ва
турлар
эволюциясини
аниқлашга
эришилган.
G.Kadereit,
S.Fior,
E.V.Mavrodiev, E.H.Zacharias, D.Iamonico, A.P.Sukhorukov, R.Hand, K.Kefalas
томонидан
Atriplex
туркуми турларининг молекуляр систематикаси бўйича
илмий тадқиқот ишлари олиб борилган.
Германиянинг Билефельд университети, Россия давлат педагогика
университети, Қозоғистоннинг Ботаника ва фитоинтродукция институти
олимлари ҳамкорлигида Орол денгизининг қуриган шимолий қисмининг
ўсимликлар қоплами классификацияланган (W.Wucherer, S.-W.Breckle,
Л.А.Димеева, Л.Я.Курочкина, Л.А.Кузнецов, И.В.Панкратова). Қозоғистон
ҳудудида тарқалган
Haloxylon persicum, H. aphyllum, H. ammodendron
турлари
таркибидаги аминокислота ва минерал элементлар таркиби аниқланган
(Г.Ж.Байсалова, С.М.Болысбекова, А.Х.Хамзина, Р.Ш.Еркасов).
Марказий
Қизилқум ҳудудида тарқалган ўсимликларнинг кимѐвий элементлар таркиби
аниқланган (
K.N.Toderich, E.V.Shuyskaya, T.M.Khujanazarov, I.Shoaib,
K.Yoshiko).
Ўзбекистон чўл ўсимлик турларининг макро- ва микроэлементлар,
аминокислоталар миқдорини аниқлаш, оқсил-пептидлар ва бошқа кимѐвий
бирикмаларини ажратиш бўйича Биоорганик кимѐ институти ва Ўсимлик
моддалари кимѐси институтларининг турли лабораторияларида бир неча
йиллар давомида ўсимлик захиралари асосида турли дори воситаларини
яратиш устида илмий тадқиқот ишлари олиб борилмоқда. Жумладан,
ўсимликлардан оқсил ва пептидларни ажратиш бўйича дастлабки
изланишлар, уларнинг биологик фаолликлари тадқиқоти академик
О.С.Содиқов ва академик Ш.И.Салихов раҳбарликлари остида амалга
оширилган. Республикамизда маданий ўсимлик турларини молекуляр
биологик ва генетик усуллар ѐрдамида тадқиқ қилиш ЎзР ФА академиклари
А.П.Ибрагимов, А.Абдукаримов, профессорлар Р.С.Мухамедов ва
И.Ю.Абдурахмоновлар томонидан амалга оширилган.
Ўсимлик ва ҳайвонот олами генофонди институти ҳамда ЎзР ФА
Қорақалпоғистон бўлими Табиий фанлар илмий тадқиқот институти
томонидан жанубий Орололди ҳудудининг ўсимликларини қопламининг
таснифи аниқлаш, ўсимликларнинг кимѐвий элементлари миқдорини
аниқлаш бўйича изланишлар олиб борилган (С.К.Кабулов, Ш.Камалов,
7
Т.Т.Рахимова, Х.Ф.Шомуродов, У.Алланазарова, Х.К.Матжанова,
Д.М.Тажетдинова).
Орол денгизи атрофи ўсимликларининг биокимѐвий, молекуляр
биологик ва экологик хусусиятларини аниқлаш йўналишида тадқиқотларни
амалга ошириш долзарб, илмий-амалий аҳамиятга эга ҳисобланади.
Тадқиқотнинг
диссертация
бажарилган
илмий-тадқиқот
муассасасининг
илмий-тадқиқот
режалари
билан
боғлиқлиги.
Диссертация тадқиқоти Биоорганик кимѐ институти илмий тадқиқот ишлари
режасининг ЁФ7-ФА-0-29481 «Ўзбекистонда ўсадиган
Solanaceae
ва
Rananculaceae
оилаларига
тегишли
ўсимликларни
биологик фаол
компонентларини систематик ўрганиш» (2014–2015.) ҳамда «Юқори
технологиялар ўқув-тажриба маркази» Давлат корхонасининг ЁФ5-001
рақамли «Баъзи чўл ўсимликларининг филогениясининг ДНК маркерларини
қўллаш орқали ўрганиш» (2014–2015) мавзусидаги амалий лойиҳалари
доирасида бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
Орол денгизининг жанубий қуриган
ҳудудларидаги ўсимликларнинг биокимѐвий, молекуляр-биологик ва
экологик хусусиятларини аниқлаш ҳамда уларнинг ресурс имкониятларини
баҳолашдан иборат.
Тадқиқотнинг вазифалари:
Жанубий Оролқум ҳудуди ўсимликларни аниқлаш ва биокимѐвий
усуллар орқали уларнинг ташқи муҳитга мослашишини исботлаш; ўсимлик ва
тупроқ намуналари таркибидаги макро- ва микроэлементларни аниқлаш,
уларнинг ўзаро боғлиқликларини солиштириш;
ўсимликларнинг ер устки қисмлари таркибидаги эркин аминокислоталар
миқдорини жумладан, шўрланган тупроқлардаги мослашиш индикациясини
аниқлаш;
кенг тарқалган ўсимлик турлари экстрактларидан оқсил-пептидлар
фракциясини ажратиш ва олинган фракцияларнинг бактерияларга қарши
фаоллигини бирламчи синовдан ўтказиш;
ташқи муҳитга мослашган ўсимликларнинг
psb
B-
psb
H региони ва
rbc
L,
mat
K генлари ДНК баркодини амалга ошириш;
Atriplex pratovii
ўсимлигининг
rbc
L ва
mat
K генлари асосида турлараро
ва туркумлараро молекуляр филогениясини аниқлаш;
Жанубий Оролқум ҳудудида кенг тарқалган ўсимликларни самарали
фитомелиорация ишлари учун экологик гуруҳларга ажратиш; Жанубий
Оролқум қумларининг тарқалишини тўхтатувчи ўсимликларнинг самарали
тарқалиши учун асос бўладиган тавсиялар ишлаб чиқиш шунингдек, олинган
натижаларнинг амалиѐтда қўлланилиши учун бошқарув органларига тегишли
ҳужжатлар тақдим этиш.
Тадқиқотнинг объекти
сифатида Жанубий Оролқумда тарқалган
ўсимлик турлари, уларнинг баркод генлари, кимѐвий элементлар, эркин
аминокислота, оқсил ва пептидлари олинди. Лаборатория таҳлиллари учун
материаллар 2006–2016 йилларнинг турли мавсумларида йиғилди.
8
Тадқиқотнинг предмети
ўсимликларнинг генетик хилма-хиллиги,
баркод (маркер) генларнинг бирламчи тузилиши, макро- ва микроэлементлар
ва эркин аминокислоталар миқдори ҳамда ажратилган оқсил-пептидларнинг
биологик фаоллигини аниқлаш ҳисобланади.
Тадқиқотнинг усуллари.
Диссертация ишини амалга оширишда
биокимѐвий ва молекуляр-биологик (экстракция, чўктириш, ажратиш, гель
электрофорез, юқори самарали суюқлик хроматографияси, ДНК ажратиш,
ПЗР, флуорометрия, секвенс), физик-кимѐвий (нейтрон-активацион таҳлил) ва
экологик усуллардан фойдаланилди.
Диссертация тадқиқотнинг илмий янгилиги
қуйидагилардан иборат:
Жанубий Оролқум ҳудудида 220 юксак ўсимлик турлари (шундан 130 тури
илк бор) ўсиши аниқланган ва мазкур ҳудуд ўсимликлари Эрон-Турон
флораси замирида пайдо бўлганлиги исботланган;
ўсимлик турларининг таркибидан 38 та, тупроқ таркибидан 37 та
кимѐвий элементларнинг миқдори, рений элементи ўсимлик таркибида
аниқланган ҳамда ҳудудда тарқалган ўсимлик органлари таркибидаги эркин
аминокислоталар миқдори аниқланган, фенилаланин ва пролиннинг
ўсимликларнинг стресс омилларга мослашишидаги роли исботланган;
Орол денгизининг қуриган тубида тарқалган ўсимликларнинг оқсил
пептид компонентлари ажратилган ва уларнинг инсон организми учун
патоген ҳисобланган бактерияларга қарши антибиотик потенциалга эга
эканлиги исботланган;
илк бор
Atriplex pratovii
ўсимлиги
rbc
L генининг 488, 537 ва 811 жуфт
нуклеотиддан,
mat
K генининг 283, 403 ва 804 жуфт нуклеотиддан,
psb
B-
psb
H
регионининг 577 жуфт нуклеотиддан иборат кетма-кетлиги аниқланган ва
секвенс натижалари EMBL-EBI маълумотлар базасига киритилган;
илк бор
Atriplex pratovii
ўсимлигининг
Atriplex
туркуми бошқа
турларидан фарқ қилиши молекуляр-генетик жиҳатдан исботланган ва
Atriplex pratovii
ўсимлигининг
rbc
L,
mat
K генлари бўйича турлараро ва
туркумлараро молекуляр филогенияси ишлаб чиқилган;
ўсимлик турлари экологик гуруҳларга ажратилган ва уларнинг
биоиндикация хусусиятлари асосланган.
Тадқиқотнинг амалий натижалари
қуйидагилардан иборат: ҳудудда
аниқланган ўсимлик турларидан Орол денгизининг қуриган тубида
фитомелиорация ишларида фойдаланиш тавсия этилган; ўсимлик турларидан
ажратилган оқсил-пептид компонентлар юқори биологик фаолликка эга
эканлиги ҳисобга олиниб, улардан янги авлод дори воситалари ишлаб
чиқаришда Орол денгизи атрофи ўсимликларидан табиий захира сифатида
фойдаланиш тавсия этилган;
нуклеотидлар кетма-кетлиги аниқланган генлардан Ўзбекистон ҳудудида
тарқалган юксак ўсимликларни ДНК баркоди учун тавсия этилган.
Тадқиқот
натижаларининг ишончлилиги
таҳлилларнинг замонавий биокимѐвий,
молекуляр-биологик ва физик-кимѐвий бир-бирини тўлдирувчи усулларни
қўллаш орқали олиб борилганлиги билан тасдиқланади. Илмий натижалар
классик статистик, замонавий статистик ва биоинформатик
9
дастурлар ѐрдамида таҳлил қилинди. Секвенс натижалари NCBI ҳамда ENA
маълумотлари билан таққосланди ва EMBL-EBI мутахассислари томонидан
маъқулланиб, маълумотлар базасига жойлаштирилди. Олинган барча илмий
натижаларнинг Биоорганик кимѐ институти экспертлар комиссияси хулосаси
асосида рецензияланган илмий журналларда мунтазам равишда нашр этилиб
борилганлиги, шунингдек, республика ва халқаро конференциялардаги
муҳокамаси билан тасдиқланади.
Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.
Олинган
натижаларнинг илмий аҳамияти шундаки, Жанубий Оролқум ҳудудидаги 220
тур юксак ўсимликлар, шундан 130 тури илк бор, аниқланган битта эндем ва
5 та ноѐб ўсимлик турлари ҳақидаги маълумотлардан Ўзбекистон
Республикаси Қизил китобининг янги нашрлари учун илмий манба сифатида,
ўсимликларнинг экологик гуруҳларига оид маълумотлардан Оролқумда
янгидан шаклланаѐтган ўсимликлар қопламини илмий жиҳатдан баѐн
этишда; ўсимликларнинг шўрланган тупроқларда ўсишга мослашиши
биокимѐвий жараѐнлар билан тасдиқланганлиги; секвенс қилинган
генларнинг кетма-кетлиги NCBI ва ENA ҳалқаро маълумотлар базасига
жойлаштириганлиги;
Atriplex pratovii
турининг
rbc
L,
mat
K генлари бўйича
молекуляр филогениясининг ишлаб чиқилганлиги билан изоҳланади.
Ишнинг амалий аҳамияти шундан иборатки, Орол денгизининг суви
қуриган туби кўчма қум ва шўрхокларини фитомелиорация йўли билан
истиқболли турлар (
Tamarix hispida, T. ramosissima
,
Halostachys belangeriana,
Haloxylon aphyllum, Salsola dendroides
,
S. orientalis, Climacoptera aralensis,
Nitraria schoberi
,
Lycium ruthenicum, Limonium otolepis
) орқали мустаҳкамлаш
йўллари ишлаб чиқилиги; мазкур ҳудуд ўсимликларидан ресурс базаси
сифати республикамиз доришунослигини ривожлантиришда фойдаланиши
билан изоҳланади.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Орол денгизининг суви
қуриган ҳудудларидаги ўсимликларнинг биокимѐвий, молекуляр-биологик ва
экологик хусусиятлари бўйича олинган илмий натижалар асосида:
биоиндикацион хусусиятга эга турлар (
Salsola arbusculaformis,
S.orientalis, S.richteri, Alhagi pseudalhagi, Kalidium capsicum, Halostachys
belangeriana, Haloxylon aphyllum, Atraphaxis spinosa
) индикатор ўсимликлар
сифатида, биофаол бирикмаларига эга турлар (
Tamarix ramosissima, Alhagi
pseudalhagi, Peganum harmala, Nitraria schoberi, Astragalus villosissimus
)
доривор ўсимлик захираси сифатида жорий этилган (Ўзбекистон
Республикаси Экология ва атроф-муҳитни муҳофаза қилиш давлат
қўмитасининг 2017 йил 9 февралдаги РФ-02/10-914-сон маълумотномаси).
Илмий натижалар янги авлод дори воситалари ишлаб чиқаришда Оролқум
ўсимлик турларидан захира сифатида фойдаланиш имконини берган;
шўрхокларда кенг тарқалган ўсимлик турлари (
Tamarix hispida,
Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum, Salsola dendroides
,
Climacoptera
aralensis, Atriplex pratovii, Limonium otolepis
) фитомелиорант ўсимликлар
сифатида шўрланган ерлар учун жорий этилган (Ўзбекистон Республикаси
Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги Ўрмон хўжалиги бош бошқармасининг
10
2016 йил 17 майдаги 06/11-535-сон маълумотномаси). Илмий натижалар
Оролқум ҳудудининг шўрланган ҳудудларида сунъий фитоценозлар яратишда
ҳамда фитомелиорация ишларида фойдаланиш имконини берган;
аниқланган ўсимлик турларидан (
Tamarix ramosissima, T.hispida, Alhagi
pseudalhagi, Peganum harmala, Nitraria schoberi, Salsola orientalis, S.richteri, S.
dendroides
,
Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum, Climacoptera
aralensis, Limonium otolepis
) геологик қидирув ишларида, ўрмон ва
ўтлоқзорлар барпо этишда, доривор ўсимлик ресурс базаси сифатида жорий
этилган (Оролни қутқариш Халқаро фонди GEF Жамғармасининг 2017 йил 7
февралдаги 1/49-сон маълумотномаси). Илмий натижалар Орололди ҳудуди
ўсимликларидан ўрмон ва ўтлоқзорлар барпо этиш ишларида фойдаланиш
имконини берган;
Оролқум ўсимликларининг хилма-хиллиги, экологияси, динамикаси ва
кимѐвий элементлар таркиби бўйича олинган илмий натижалар Россия
фанлар академияси Ширшов номидаги Океанология институтининг илмий
тадқиқот ишларида қўлланилган (Россия фанлар академияси Ширшов
номидаги Океанология институтининг 2016 йил 11 мартдаги 01/2115-224-сон
маълумотномаси). Илмий натижалар Орололди региони ҳозирги экологик
холатини мониторинг қилиш имконини берган.
Atriplex pratovii
ўсимлигининг
rbc
L,
mat
K генлари,
psb
B-
psb
H региони
секвенси бўйича олинган натижалар Европа нуклеотид архиви (Буюк
Британия, Кембридж) EMBL-EBI маълумотлар базасида LT604458, LT604459,
LT604460, LT628367 ва улар оқсиллари мос равишда SCB66075.1,
SCB66076.1, SCB66077.1, SCZ84109.1 ID рақамлари орқали рўйхатдан
ўтказилган (http://www.ebi.ac.uk). Ушбу секвенс маълумотларидан дунѐнинг
турли минтақаларида ўсувчи турларни ўрганишда глобал доирада
фойдаланилмоқда.
Тадқиқот
натижаларининг
апробацияси.
Мазкур
тадқиқот
натижалари, жумладан 11 та халқаро ва 9 та республика илмий-амалий
анжуманларида муҳокамадан ўтказилган: «Биология – наука XXI века»
(Пущино, Россия, 2010, 2013); «Проблемы рационального использования и
охрана биологических ресурсов Южного Приаралья» (Нукус, 2010);
«Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии» (Иркутск,
Россия, 2010); «Advances in botany and ecology» (Yalta, Ukraine, 2010);
«Взгляд молодых ученых на актуальные проблемы науки» (Ташкент, 2010);
«Актуальные
проблемы
геоботаники»
(Алматы, Казахстан, 2011);
«Биохилма-хиллик ва иқлим ўзгариши муаммолари» (Тошкент, 2010);
«Миллий касбий таълимда узлуксиз экологик таълим тизимининг илмий
асослари: муаммолари ва истиқболлари» (Тошкент, 2012); «Актуальные
проблемы биологии и химии» (Пущино, Россия, 2012); «Республиканская
научно-практическая конференция молодых ученых, посвященная 70-летию
Академии наук Республики Узбекистан» (Ташкент, 2013); «3
rd
Science in
Botanic Gardens Congress» (Gran Canaria, Spain, 2014); «XXI аср –
интеллектуал авлод асри» (Тошкент, 2014); «Биоразнообразие, сохранение и
рациональное использование генофонда растений и животных» (Ташкент,
11
2014); «2
nd
International Conference on Arid Lands Studies» (Samarkand, 2014);
«Энерго-и ресурсоэффективные технологии производства и хранение
сельскохозяйственной продукции» (Харьков, Украина, 2014); «Актуальные
проблемы химии природных соединений» (Ташкент, 2015); «Актуальные
проблемы физико-химической биологии» (Ташкент, 2015); «Современная
микология в России» (Москва, Россия, 2015); «Proceedings of III (XI)
International Botanical Conference of Young Scientists in Saint-Petersburg»
(Saint-Petersburg, Russia, 2015); «Современное экологическое состояние
природной
среды
и
научно-практические
аспекты
рационального
природопользования» (Астрахань, Россия, 2016); мавзуларидаги республика
ва халқаро илмий-амалий конференцияларда маъруза кўринишида баѐн
этилган ҳамда апробациядан ўтказилган.
Тадқиқот натижаларининг эълон қилинганлиги.
Диссертация
мавзуси бўйича жами 39 та илмий иш чоп этилган, шулардан, Ўзбекистон
Республикаси Олий аттестация комиссиясининг докторлик диссертациялари
асосий илмий натижаларини чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 13 та
мақола, жумладан, 10 таси республика ва 3 таси хорижий журналларда нашр
этилган.
Диссертациянинг ҳажми ва тузилиши.
Диссертация таркиби кириш,
олтита боб, хулоса, фойдаланилган адабиѐтлар рўйхати ва иловалардан
иборат. Диссертациянинг ҳажми 152 бетни ташкил этган.
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш
қисмида диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурийлиги
асослаб берилган, мақсад ва вазифалар, шунингдек, тадқиқотнинг объект ва
предмети ифодаланган, тадқиқотнинг Ўзбекистон Республикаси фан ва
технологияларни ривожлантириш йўналишига мувофиқлиги келтирилган,
тадқиқотнинг илмий янгилиги ва амалий натижалари баѐн қилинган, олинган
натижаларнинг ишончлилиги асосланган, натижаларнинг назарий ва амалий
аҳамияти очиб берилган, тадқиқот натижаларини амалиѐтга жорий этиш
рўйхати келтирилган, чоп этилган ишлар ва диссертациянинг тузилиши
бўйича маълумотлар берилган.
Диссертациянинг
«Орол денгизи сувидан бўшаган ҳудудларнинг
табиий-географик тавсифи ва мавзуга оид илмий манбалар шарҳи»
деб
номланган биринчи бобида Жанубий Оролқумнинг табиий-географик
тавсифи, тадқиқот мавзуси бўйича илмий манбалар шарҳи ва муаммонинг
ўрганилиш даражасига оид батафсил шарҳ берилган. Унда Оролқум
ҳудудидаги флористик, геоботаник ва экологик тадқиқотлар, шунингдек,
Atriplex
туркуми турлари молекуляр филогенияси устида олиб борилган
тадқиқотлар ҳамда баъзи чўл ўсимликларнинг кимѐвий ва биокимѐвий
тадқиқотлари борасида маҳаллий ва хорижий олимлар томонидан амалга
оширилган илмий ишларнинг натижалари батафсил ѐритилган.
Диссертациянинг
«Диссертация ишининг тадқиқот объекти ва уни
амалга оширишда қўлланилган усуллари»
деб номланган иккинчи бобида
12
тадқиқот объекти ва усуллари ѐритилган. Ушбу бобнинг параграфларида
тадқиқот олиб боришда қўлланилган экологик, биокимѐвий, молекуляр
биологик/генетик усуллар, нейтрон-активацион таҳлили, эркин
аминокислоталарни аниқлаш усули, умумий оқсил ва пептидлар ажратиш
усули, полиакриламид гел-электрофорез усули, умумий оқсил миқдорини
аниқлаш усули ва юқори самарали суюқлик хроматографияси усуллари
ҳақида батафсил маълумотлар берилган.
Диссертациянинг
«Жанубий Оролқум ўсимликларининг таксономик
ва экологик таҳлиллари»
деб номланган учинчи бобида таксономик
таҳлиллар, ноѐб ва эндем ўсимлик турлари, флоранинг қўшни ҳудудлар
флоралари билан солиштириш, экологик гуруҳларга оид тадқиқот
натижалари ѐритилган.
Ўсимлик турларининг таксономик ва географик таҳлиллари.
Табиатда
йилнинг (2006–2016) турли мавсумларида олиб борилган экспедициялар
давомида йиғилган гербарий намуналарини аниқлаш ва ЎзР ФА Ботаника ва
зоология институти Марказий гербарий лабораторияси материаллари ҳамда
мавжуд илмий манбаларни чуқур таҳлил қилиш натижасида Жанубий
Оролқум ҳудудида 3 бўлим, 4 аждод (синф), 10 аждодча (синфча), 18 катта
қабила, 30 қабила, 41 оила, 124 туркумга мансуб 220 юксак ўсимлик турлари
ўсиши аниқланди (Sherimbetov et al., 2015; p. 39-50). Шундан 130 тур илк бор
аниқланди. Энг йирик
Chenopodiaceae
оиласи 25 туркумга оид 63 турни,
умумий флоранинг 28.63 %ини ташкил қилади. Экспедициялар давомида
ҳудудда 5 та ноѐб ва битта эндем ўсимлик тури қайд этилди. Уларнинг янги
тарқалиш ареаллари ва координатлари аниқланди:
Rosa majalis
(06.05.2014,
44°14.37.8'N, 58°16.29.1'E),
Tulipa biflora
(29.04.2013, 43°44.46.2'N,
58°20.02.1'E),
Tulipa buhseana
(30.04.2013, 44°46.05.8'N, 58°12.06.6'E),
Crambe
edentula
(06.05.2014, 44°46.12.8'N, 58°12.05.3'E),
Artemisia austriaca
(06.05.2014, 45°06.10.6'N, 58°19.58.8'E),
Atriplex pratovii
– Оролбўйи эндеми
(30.04.2013, 44°30.07.6'N, 58°11.09.8'E). Жанубий Оролқум ҳудуди
флорасининг шаклланиши давом этаѐтганлиги инобатга олинса, ўсимликлар
сони ва таксономик бирликлар таркиби албатта кўпаяди. Табиатда олиб
борилган кузатишлар асосида Жанубий Оролқум флораси бир неча юз
йиллардан кейин унга қўшни табиий-географик районлар флораларидек
турғун ҳолатдаги кўринишга келишини тахмин қилиш мумкин.
Жанубий Оролқумда тарқалган ўсимликларнинг умумий ареалларини
аниқлаш мақсадида мавжуд илмий манбалар чуқур таҳлил қилинди.
Натижада, ҳудудда тарқалган ўсимликларнинг 39 та ареал типига бирлашиши
ҳамда Турон, Эрон-Турон, Европа-Қадимги Ўртаер ва Қадимги Ўртаер ареал
типлари энг кўп турларни ўз ичига олиши аниқланди. Умуман олганда,
ўрганилган ҳудуд флораси жанубий ва шимолий Оролбўйи ҳудудлари
флораси элементлари ҳисобидан шаклланаѐтганлигини таъкидлаш мумкин.
Шубҳасиз, Жанубий Оролқум флораси Эрон-Турон флораси замирида пайдо
бўлган, деган хулосага келиш мумкин.
Ўсимлик турларининг экологик таҳлиллари.
Кўп йиллик таҳлиллар
натижасида ҳудудда кенг тарқалган 66 та ўсимлик тури тупроқ механик
13
таркибига боғлиқ 4 та, тупроқ таркибидаги тузнинг миқдори (шўрга
чидамлиги)га боғлиқ 5 та, тупроқнинг намлик даражасига боғлиқ 5 та ва
сувга нисбатан талабчанлигига боғлиқ 4 та экологик гуруҳларга ажратилди
(1-расм).
2
тур
5
тур
Галофитлар
8
тур
Гипергалофитлар
34
тур
25
тур
П
с
а
м
м
о
ф
и
т
л
а
р
Г
и
п
с
о
ф
и
т
л
а
р
23
тур
14
тур
Эугалофит
Криногалофит
Тўқай
ўсимликлари
4
тур
15
тур
Гемигалофи
т
Галогликоф
ит
6
тур
Пойкилоксероф
а б
2
тур
11
тур
Трихофит
7
тур
17
тур
23
тур
ит
Эуксерофи
т
Гемиксерофи
т
Стипаксероф
ит
Рефугиоксер
офи
23
тур
11
тур
30
тур
Фреатофит
Омброфит
Гидрофит
в г
т
1-расм. Ўсимликларнинг тупроқнинг механик таркибига (а), тузнинг миқдорига (б),
намлик даражасига (в) ва сувга талабчанлигига боғлиқ (г) экологик гуруҳлари
Шўрланган тупроқли майдонларнинг ўсимликлар билан қопланиши
галофил ўсимликларнинг псаммофил ўсимликлар қоплами вакиллари билан
ўрин алмашиши каби табиий қонуният орқали амалга ошиши тадқиқотлар
мобайнида яна бир бор ўз тасдиғини топди.
Диссертациянинг
«Полиморф ўсимлик турларининг молекуляр
генетик таҳлиллари»
деб номланган тўртинчи бобида
Atriplex pratovii
нинг
rbc
L,
mat
K генлари,
psb
B-
psb
H региони секвенс натижалари, уни бошқа
турлар билан таққослаш, турлараро ва туркумлараро молекуляр филогенияси
бўйича олинган тадқиқот натижалари баѐн этилган.
ДНК баркод (DNA barcodе).
ДНК баркод усули ѐрдамида The Consortium
for the Barcode of Life (Hollingswortha et. al., 2009; p. 12794-12797) Plant
Working Group томонидан
Magnoliophyta
бўлимига мансуб полиморф
турларни аниқлашдаги сўнгги молекуляр-генетик ѐндашув сифатида стандард
7 та номзод:
rbc
L,
mat
K,
rpo
B,
rpo
C1
, atp
F
–atp
H,
psb
K
–psb
I,
trn
H
– psb
A
плазмид ген ва регионлардан фойдаланиш тавсия этилади.
Atriplex pratovii ўсимлиги rbc
L
генининг нуклеотидлар кетма-кетлиги.
GenBank маълумотлар базасида
rbc
L генининг узунлиги турли қуруқлик
ўсимликларида тахминан 1400
–
1450 жуфт нуклеотиддан иборатлиги
келтирилади. Таҳлиллар якунида
Atriplex pratovii
ўсимлиги
rbc
L генининг
488, 537 ва 811 жуфт нуклеотиддан иборат турли фрагментлари илк бор
секвенс қилинди. Олинган натижалар EMBL-EBI маълумотлар базасига
жойлаштирилиб, LT604458, LT604460, LT628367 ва уларнинг оқсили учун
мос равишда SCB66075.1, SCB66077.1, SCB66077.1 ID рақами олинди:
14
Forward sequence: 5`-3`. 226 A; 170 C; 183 G; 223 T.
1-60
61-120
GATTACAAATTGACTTATTATACTCCTGAGTA
TGAAACCCTAGATACTGATATCTTGGCA
GCATTCCGAGTAAGTCCTCAACCGGGAGTTCC
ACCCGAAGAAGCAGGGGCTGCAGTAGCT
121-180
GCTGAATCTTCTACTGGTACATGGACAACTGTATGGACCGACGGACTTACCAGTCTTGAT
181-240 241-300 301-360 361-420
421-480 481-540 541-600 601-660
661-720 721-780 781-811
CGTTACAAAGGACGATGCTACCACATCGAGCCT
GTTGCTGGAGAAGAAAATCAATATATT
TGTTATGTAGCATATCCCTTAGACCTTTTTGAA
GAAGGTTCTGTTACTAATATGTTTACT
TCCATTGTGGGTAACGTATTTGGGTTCAAAGCC
CTGCGTGCTCTACGTTTGGAGGATTTG
CGAATCCCTGTTGCTTATGTAAAAACTTTCCAA
GGCCCGCCTCACGGTATCCAAGTTGAG
AGAGATAAATTGAACGATTTTACCAAAGATGAT
GAAAACGTGAACTCCCAGCCGTTTATG
CGTTGGAGAGACCGTTTCCTATTTTGTGCCGAA
GCTCTTTATAAAGCACAAGCCGAAACA
GGCGAAATCAAGGGTCATTACTTGAATGCTACT
GCGGGTACATGCGAAGACATGATGAAA
AGGGCTGTATTTGCCAGAGAATTGGGAGTTCCT
ATCGTAATGCATGACTACTTAACAGGG
GGATTCACTGCAAATACTACTTTGTCTCATTAT
TGCCGAGATAATGGTCTACTTCTTCAC
ATCCACCGTGCAATGCACGCAGTTATTGATAGA
CAGAAGAATCATGGTATCCACTTCCGT
GTACTAGCTAAAGCGTTACGTCTGTCTGGTG
Геннинг
махсулоти:
Рибулоза
1,5-бисфосфат
карбоксилаза/
оксигеназасининг катта суббирлиги оқсили. Аминокислоталар кетма кетлиги:
DYKLTYYTPEYETLDTDILAAFRVSPQPGVPPEEAGAAVAAESSTGTWTTVW
TDGLTSLDRYKGRCYHIEPVAGEENQYICYVAYPLDLFEEGSVTNMFTSIVGNVFGFKA
LRALRLEDLRIPVAYVKTFQGPPHGIQVERDKLNDFTKDDENVNSQPFMRWRDRFLFCA
EALYKAQAETGEIKGHYLNATAGTCEDMMKRAVFARELGVPIVMHDYLTGGFTANTT
LSHYCRDNGLLLHIHRAMHAVIDRQKNHGIHFRVLAKALRLSG.
Жами 270 та.
Молекуляр массаси
–
30452 Да.
Atriplex pratovii ўсимлиги mat
K
генининг нуклеотидлар кетма-кетлиги.
NCBI маълумотлар базасида
mat
K генининг узунлиги тахминан 1570 жуфт
нуклеотиддан иборатлиги келтирилади. Хитойлик олимлар (Yu Jing et al.,
2011; р. 176–181) томонидан 47 оилага мансуб 58 турдаги ўсимликларда
мазкур геннинг тахминан 600
–
800 жуфт нуклеотиддан иборат қисмида ҳар
бир тур учун хос специфик нуклеотидлар кетма-кетлиги (SNP)
жойлашганлиги аниқланган.
Тадқиқотлар якунида
Atriplex pratovii mat
K генининг 283, 403 ва 804
жуфт нуклеотиддан иборат турли фрагментлари илк бор секвенс қилинди:
Forward sequence: 5`-3`. 250 A; 129 C; 130 G; 295 T.
1-60
61-120
CAAACTCTTCGCTACTGGTTGAAAGATGCTTC
TTCTTGCATTAGTAAGATTTTTTCTATA
TGAGTCTCGTAATTTAAATAGTCTTATTACTC
CAAAGGAATTCATTCCTTTTTGAAAAAA
121-180
AGAAATAAAAGATTATTCTTGTTCCTATATAATTTCCATGTATGCGAATATGAATCCTTT
181-240 241-300 301-360 361-420
421-480 481-540 541-600 601-660
661-720 721-780 781-804
TTTGTTTTTCTCCGTAACCAATCTTCTTATTTA
CAACCAACTTCTTTTGGAAACCTTATT
GAACGAATTCATTTCTATGGAAAACTAAAATAT
CTAGGAAAAGTTTTGACTAAAGATTTT
GGGGTTATCCTATGGCTTTTCAGAGAACCTTTC
CCGCATTATGTTAGGTATCAAGGAAAA
TCAATTCTAGCCTCAAAAGGGGCATCTCTTTTG
ATGCAGAAATGGAAAAATTACCTTATC
CATTTCGGGCAATGTCATTTTTCTGTCTGGTCT
CAACCAAAAAGACTCTATATCAATCGA
TTAGGAAACCATTCCTTAGACTTTATGGGTTTT
ATTTCAAATGTGCGACTCAATTCTTCA
GTAATACGGAGTCAAATGTTAGAAAATGCATTT
CTAATAGAAAATATTAGTAAGAAGTTT
GATACCATAGTTCCAATTATTCCTTTGGTTGGA
TCGTTGGCTCAAGCGAGATTTTGTAAT
GGATTAGGGCATCCCATTAGTAAGCCGGTCTGG
ACCGATTTATCCGATTCTGATATTATT
GATCGATTTGGTCGTATATATAGAAATATTTTT
CATTATTATAGTGGCTCTTCAAGAAAA
AAAAGTTTGTATCGAATAAAGTAT
mat
K генининг секвенс қилинган қисми ушбу геннинг интрони ҳисобланиб,
матураза оқсили аминокислоталар кетма-кетлигини кодламайди.
Atriplex
pratovii ўсимлиги psbB-psbH регионининг нуклеотидлар кетма кетлиги.
Молекуляр систематик олимлар томонидан қуруқлик ўсимликлар баркодида
аввал
rbc
L ва
mat
K генларидан, кейин
psb
А,
trn
H, ITS каби маркер
15
генларидан фойдаланиш тавсия қилинади. Шу асосида
rbc
L ва
mat
K
генларидан ташқари
Atriplex pratovii
ўсимлиги
psb
B-
psb
H региони асосида
ҳам ўрганилди. Мазкур регион
psb
B (қисман),
psb
N (тўлиқ),
psb
T (тўлиқ) ва
psb
H (қисман) генларини ўз ичига олади. Илмий маълумотларда
psb
B гени
1527,
psb
N 105 гени,
psb
T 132 гени ва
psb
H гени 222 жуфт нуклеотиддан
иборатлиги келтирилади.
Тадқиқотлар
натижасида
psb
B-
psb
H
регионининг
577
жуфт
нуклеотиддан иборат фрагменти илк бор секвенс қилинди ва у EMBL-EBI
маълумотлар базасига жойлаштирилди.
psb
T гени учун LT604459 ва унинг
оқсили учун мос равишда SCB66076.1 ID рақамлари олинди:
Forward sequence: 5`-3`. 190 A; 95 C; 100 G; 192 T.
1-60
61-120
GCATTCCAAAAAATTGGAGATCCAACTACAAG
AAGACAAGGAGTTTAATACAACATTGGT
TTATGCTTTTTTGGTTCTATTTTTTTGATTTG
ACAGAGGATACTAGAGCAATCTTGATTT
121-180
GAATCACCACCCTTTTGTTATCATTATTGGGAAAATAATCTCAAGTAAACAGGTATGGAA
181-240 241-300 301-360 361-420
421-480 481-540 541-577
GCTATAATTGTAAACCACAATCGAATCTATGGA
AGCATTGGTTTATACATTTCTATTAGT
CTCTACTCTAGGGATAATTTTTTTCGCTATCTT
TTTTCGGGAACCTCCTAAAATTTCAAC
TAAAAAATGAAATGGTTTTTCATCATTTCAATT
GAAGTAATGAGCCTTCCAATATTGGAA
GGCTCATTACTTCGACTAATCTCCGTGTTCCTC
GAAAGGATCTCTTAGTTGTTGAGAGGG
TTGCCCAAAAGCGGTATATAAGGCATACCCAGT
AAAACTTACCAGTAAACCAGATATAAA
GATGGCGACTAGGGTTGCTGTTTCCATTATTAG
ATAATTTTAAGACCACAATGGATCTAT
GATAAAATCATGTATTTACAACGGAATGGTATA
CAAA
Геннинг
маҳсулоти:
фотосистема
II
суббирлиги
оқсили.
Аминокислоталар кетма-кетлиги:
MEALVYTFLLVSTLGIIFFAIFFREPPKISTKK.
Жами 33 та. Молекуляр массаси
–
3821 Да.
Atriplex pratovii ўсимлигининг бошқа турлар ва туркумлар билан
молекуляр–генетик жиҳатдан таққослаш. A.pratovii
турининг юқорида
келтирилган
rbc
L ва
mat
K генлари нуклеотидлар кетма-кетлиги бўйича
олинган маълумотлар NCBI ва ENA маълумотлар базасида
Atriplex
туркуми
турлари ҳамда
Chenopodiaceae
оиласига мансуб
Atriplex
туркумига яқин
бошқа туркумларга оид секвенс маълумотлари MEGA4 биоинформатик
дастури ѐрдами таққосланди. Натижада
A. pratovii
турининг
rbc
L ва
mat
K
генлари бўйича турлараро ва туркумлараро ўхшашлик ва фарқлари
аниқланди (2-расм).
Ўрганилган турнинг
rbc
L гени бўйича
A.canescens, A.spongiosa
,
A.laciniata
турларига жуда яқинлиги,
A.glauca, A.centralasiatica, A.rosea,
A.coriace, A.leucoclada
турларидан битта полиморфизм бўйича фарқ қилиши
(нисбатан яқинлиги),
A.voucher
туридан эса
rbc
L гени бўйича 8 та,
mat
K гени
бўйича 40 полиморфизм бўйича кескин фарқ қилиши аниқланди (1-жадвал).
rbc
L гени бўйича
A. pratovii
турининг, шу жумладан,
Atriplex
туркумининг
Chenopodiaceae
оиласи туркумлари ичида
Cremnophyton
туркумига энг яқин
туриши (фақат битта полиморфизм билан фарқланиши) исботланди.
Atriplex pratovii ўсимлигининг турлараро молекуляр филогенияси.
A.pratovii
турининг туркум ичидаги турлараро ўхшашлик ва фарқларига
янада ойдинлик киритиш мақсадида унинг
rbc
L ва
mat
K генлари бўйича
молекуляр филогенияси ўрганилди. Илк бор секвенс натижалари асосида
A.pratovii
нинг молекуляр филогенияси ишлаб чиқилди (3а-расм).
16
17
2-расм.
A.pratovii
нинг
mat
K генига асосланган турлараро таққослаш натижалари
18
1-жадвал
Atriplex pratovii
ўсимлигининг
mat
K генидаги полиморфизмлар сони ва унинг
матураза оқсилидаги ўзгарган аминокислоталар сонининг
Atriplex
туркумининг
бошқа турлари билан таққослаш*
Турлар
Ген бўйича
полиморфизмлар сони
(умумий нуклеотидлар
сони) – ўхшашлик фоизи
Оқсилдаги ўзгарган аминокислоталар
сони (умумий аминокислоталар сони)
– ўхшашлик фоизи
A.canescens
4(645) - 99 %
3(215) - 98 %
A.deserticola
12(654) - 98 %
8(218) - 96 %
A.truncata
13(654) - 98 %
9(218) - 95 %
A.hortensis
18(654) - 97 %
13(218) - 94 %
A.sagittata
20(654) - 96 %
13(218) - 94 %
A.laciniata
20(654) - 96 %
13(218) - 94 %
A.prostrata
22(645) - 96 %
14(215) - 93 %
A.patula
26(624) - 95 %
15(208) - 92 %
A.littoralis
13(330) - 96 %
9(160) - 94 %
A.glabriuscula
22(627) - 96 %
16(209) - 92 %
A.voucher
40(654) - 93 %
24(218) - 88 %
Изоҳ
:
* - таққослаш учун Atriplex pratovii mat
K
генининг матураза оқсилини
Atriplex
prostrate
кодловчи 654 жуфт нуклеотиддан иборат фрагменти ва 218 аминокислотаси олинди
Atriplex glabriuscula
Atriplex patula
Atriplex littoralis
Atriplex laciniata
Atriplex sagittata
Atriplex hortensis
Atriplex pratovii
Atriplex canescens
Atriplex deserticola
Atriplex truncate
Atriplex voucher
0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000
Grayia spinosa
а
Endolepis dioica
Holmbergia tweedii
Exomis microphylla
Manochlamy salbicans
Halimione portulacoides
Chenopodium album
Einadia hastata
Rhagodia drummondi
Atriplex pratovii
Cremnophyton lanfrancoi
Achatocarpus gracilis
Axyris amaranthoides
Beta vulgaris
Blitum nuttallianum
0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000
б
асосланган туркумлараро молекуляр филогенияси
3-расм.
A.pratovii
нинг
mat
K (а) генига асосланган турлараро ва
rbc
L (б) генига
19
Хулоса ўрнида
A.pratovii
турининг
A.canescens, A.spongiosa
,
A.laciniata
турларига филогенетик жиҳатдан жуда яқинлигини таъкидлаш мумкин.
Шунингдек, мазкур тур
A.centralasiatica, A.rosea, A.hortensis, A.patula
туриларига ҳам филогенетик жиҳатдан яқинлиги исботланди.
Atriplex pratovii ўсимлигининг туркумлараро молекуляр филогенияси.
MEGA4 биоинформатик дастури ѐрдамида
rbc
L гени секвенси асосида
A.
pratovii
турининг (жумладан,
Atriplex
туркумининг)
Chenopodiaceae
оиласига
мансуб туркумлараро молекуляр филогенияси ишлаб чиқилди (3б-расм).
Таҳлиллар натижасида
Atriplex pratovii
турининг
Cremnophyton lanfrancoi
турига энг яқинлиги илк бор исботланди.
Диссертациянинг
«Орол денгизининг суви қуриган ҳудудларидаги
ўсимлик турлари ва тупроқ намуналарининг кимѐвий элементлар
таркиби»
деб номланган бешинчи боби ўсимлик ва тупроқ намуналари
таркибидаги кимѐвий элементлар миқдорига оид тадқиқот натижаларига
бағишланган.
Ўсимлик турлари таркибидаги кимёвий элементлар миқдори ва
уларнинг таҳлиллари.
Оролқум тупроғининг минераллик даражаси ҳисобга
олиниб, ҳудудда тарқалган истиқболли ўсимликларнинг нафақат экологик
гуруҳлари, балки уларнинг таркибидаги кимѐвий элементлар миқдори ҳам
аниқланди. Тадқиқотлар натижасида биринчи марта Жанубий Оролқумда
тарқалган турли систематик бирликларга мансуб 24 та ўсимлик турларининг
таркибидан 38 та кимѐвий элементларнинг миқдори аниқланди: баъзи
ўсимликларнинг индикацион хусусиятларга эга эканлиги намоѐн бўлди (4-
расм). Илмий манбаларда рений элементининг фақат ер қаърида учраши
келтирилади, унинг тирик организмлар таркибида учраши эса келтирилмайди.
Такрорий таҳлиллар натижасида ўсимлик органлари
таркибида Re
элементининг миқдори илк бор аниқланди.
Мазкур элементнинг ўрганилган ҳудудда тарқалган бошқа оила
турларига нисбатан
Chenopodiaceae
оиласи турлари таркибида юқори
даражада эканлиги, айниқса, мазкур оиланинг бошқа туркум турларига
нисбатан
Salsola
туркуми турларида нисбатан турғун ва юқори кўрсаткичда
эканлиги исботланди.
Тупроқ намуналари таркибидаги кимёвий элементлар миқдори ва
уларнинг таҳлиллари.
Ўрганилган ҳудуднинг турли жойларидан келтирилган
тупроқ намуналарини таҳлил қилиш натижасида 37 та кимѐвий элементнинг
миқдори илк бор аниқланди. Бу кимѐвий элементларнинг аксарияти ўсимлик
намуналари таркибида ҳам аниқланди. Аксарият микроэлементлар
миқдорининг турли тупроқ таҳлили намуналарида ўзгариши тупроқнинг
гумус даражаси, pH муҳитининг ўзгариши, гранулометрик таркиби ва,
албатта, экотопдаги биологик хилма- хиллик даражаси билан бевосита
боғлиқдир. Экосистемадаги микрофлора, ўсимлик ва ҳайвон турларининг
ҳаѐт циклига боғлиқ ҳолда ҳам тупроқ таркибидаги кимѐвий элементларнинг
таркиби мавсумий ѐки йиллар давомида ўзгариб бориши табиий
жараѐнларнинг умумий бошқарилувида кечмоқда.
20
Na K
Cl Br
Ni
Re Au
4-расм. Ўсимликлар таркибидаги айрим кимѐвий элементларнинг миқдорий
нисбатлари, мкг/г:
1–
Ephedra strobilacea;
2–
Atriplex pratovii;
3–
Krascheninnikovia
ewersmanniana;
4–
Kalidium capsicum;
5–
Halostachys belangeriana;
6–
Salsola
arbusculaformis;
7–
Salsola dendroides;
8–
Salsola orientalis;
9–
Salsola richteri;
10–
Haloxylon
aphyllum;
11–
Anabasis salsa;
12–
Camphorosma monspeliaca;
13–
Nanophyton erinaceum;
14–
Climacoptera aralensis;
15–
Atraphaxis spinosa;
16–
Limonium otolepis;
17–
Tamarix hispida;
18–
Tamarix ramosissima;
19–
Alhagi pseudalhagi;
20–
Peganum harmala;
21–
Artemisia diffusa;
22–
Lycium ruthenicum;
23–
Convolvulus fruticosus;
24–
Carex physodes
21
Ўсимлик турлари ва уларнинг тупроғи таркибидаги кимёвий
элементлар миқдорининг ўзаро боғлиқликлари.
Йилдан
–
йилга Оролқум
тупроғининг таркибида сульфат, хлор, натрий, магний, калий каби
минераллар кўпайиб бормоқда. Ўсимлик ва тупроқ таркибидаги кимѐвий
элементлар миқдори ўртасидаги ўзаро боғлиқликларни аниқлаш мақсадида
намуналар биргаликда таҳлил қилинди. Таҳлиллар натижасида ўсимлик
турларининг уларнинг тупроқ (ўсиш) шароитлари намуналари таркибидаги
минераллар ўртасида ўзаро тафовутлар борлиги аниқланди (5-расм).
Ca
K
Mg
Na
Cl
Ca
K
Mg
Na
Cl
Ca
K
Mg
Na
Cl
а б
Ca
K
Mg
Na
Cl
вв 5-расм. Турли экологик гуруҳларга мансуб ўсимликларнинг тупроқ таркибидаги
минераллар билан боғлиқликлари, мкг/г:
а–псаммофитлар; б–гипсофитлар;
в–галофитлар
Псаммофит гуруҳига мансуб турларда калий, галофит гуруҳига мансуб
турларда натрий, гипсофит гуруҳига мансуб турларда эса калций
элементининг миқдори нисбатан юқори даражада қайд этилди. Мазкур
ўсимликлар иштирокида ҳосил бўлган жамоалар шўрхок минтақалар ва
шўрланган қумли тупроқларда прогрессив характерда ривожланиб бормоқда.
Haloxylon aphyllum ўсимлигининг кимёвий элементлар миқдорини
тупроқ таркибидаги элементлар миқдори билан ўзаро таққослаш.
Ҳудудда
тарқалган ўсимликларнинг адаптацион хусусиятларини англаш мақсадида
кенг тарқалган қора саксовул –
Haloxylon aphyllum
(
Chenopodiaceae
)
ўсимлигининг ўсиш тупроғи, илдизи, ер устки қисмларининг кимѐвий
элементлар миқдори аниқланди. Натижада унинг ўсиш тупроғи ва илдизи
таркибида 37 та, ер усти қисмида эса 38 та кимѐвий элементларнинг миқдори
аниқланди. Таҳлил натижалари ўрганилган намуналар таркибидаги кимѐвий
элементлар миқдори ўртасида тафовутлар борлигини кўрсатди. Масалан, Ti
ва V фақат тупроқ намуналари таркибида, Re, Hg ва Se эса фақат ўсимлик
илдизи, ер устки қисмида учраши аниқланди. Br, Cu, Ni илдизнинг пўстлоқ
22
қисмида унинг ички қисмидаги ҳужайраларга қараганда сезиларли даражада
кўп миқдорда тўпланаѐтганлиги аниқланди. Оролқумда тарқалган
Haloxylon
aphyllum
таркибида Ag, Sb, U, Br, Mo элементларининг, Қозоғистон ҳудудида
тарқалган ушбу ўсимлик таркибида эса Fe, Cu, Ni элементларининг миқдори
юқори даражада эканлиги ўзаро таққослаш натижалари асосида аниқланди.
Диссертациянинг
«Айрим ўсимлик турларининг биокимѐвий
таҳлиллари»
деб номланган олтинчи бобида эркин аминокислоталар, оқсил
пептид компонентлар миқдори ва уларнинг антимикроб фаолликларига оид
маълумотлар берилган.
Эркин аминокислоталар миқдори.
Аминокислоталарнинг ўсимлик ташқи
муҳитнинг ноқулай экологик омилларига жавоб реакциясидаги аҳамиятини
англаш мақсадида ўрганилган ҳудудда кенг тарқалган 15 та ўсимликнинг
вегетатив органларидаги эркин аминокислоталар миқдори ўрганилди (6-расм).
Оролқум
Оролқум
Қуйи
Қуйи
Амударё
Устюрт
Амударё
Устюрт
а б
6-расм. Оролқум ҳудудида ўсувчи айрим кенг тарқалган ўсимлик органлари
таркибидаги эркин фенилаланин (а) ва пролин (б) миқдорининг Устюрт ва Қуйи
Амударѐ табиий районларида тарқалган турлари билан таққослаш натижалари,
мг/г
Маълумки, баъзи эркин аминокислоталар ўсимликларнинг турли салбий
экологик омилларга жавоб реакциясида катта роль ўйнайди. Олимлар
ўсимликлардаги стрессорларнинг умумий адаптив жавобида иштирок этувчи
“ўзгача” эркин аминокислоталарни “стресс” гуруҳи аминокислоталари деб
аташади. Бундай эркин аминокислоталарга аланин, фенилаланин ва пролин
киради (Delauney, 1993; Епринцев, 2003).
Илмий манбаларда фенилаланин флавоноидлар синтезининг бирламчи
материали сифатида келтирилади. Фенилаланин аммионий-лиаза (ФАЛ)
ферменти таъсирида эркин фенилаланин кислота табиатига айланади ва у
ҳужайрадаги кўпгина биокимѐвий жараѐнлар боришида каталитик вазифани
амалга
оширади.
Айниқса,
стресс
омиллар
таъсирида
эркин
фенилаланиннинг таъсири жадаллашади. Пролиннинг ўсимликлардаги
шўрланиш стресс шароитида нафақат ҳужайрадаги осмотик потенциални,
балки, NaCl нинг салбий таъсирларини камайтириши ҳам исботланган
(Delauney, 1993; Епринцев, 2003). Шунингдек, ўсимликларга туз таъсир
эттирилганида пролиннинг антиоксидант хусусиятини намоѐн қилиши
тажрибаларда исботланган (Шевякова, 2009; Андреева, 2010).
23
Ўсимликларнинг тузга чидамлилик механизмида фенилаланин ва пролин
миқдорининг ўзгариши маданий ўсимликлар устида олиб борилган
тажрибалар орқали тасдиқланган (Abd El-Samad, 2010; Епринцев, 2003).
Таҳлиллар натижасида Оролқум ҳудудида тарқалган
Tamarix hispida,
Limonium otolepis, Halostachys belangeriana
турларида эркин фенилаланин ва
пролиннинг миқдори мазкур турларнинг Қуйи Амударѐ ҳудудидаги
популяция турларига нисбатан,
Haloxylon aphyllum Artemisia diffusa
турларида эса мазкур турларнинг Устюрт ҳудудидаги популяция турларига
сезиларли даражада юқори эканлиги аниқланди. Бу эса ўрганилган турлар
таркибидаги эркин фенилаланин ва пролиннинг ҳужайралардаги синтези
жадал равишда бораѐтганлигидан далолат беради. Шу ўринда эркин
феналаланин ва пролиннинг цитоплазмадаги миқдори ортиши турли
даражадаги тузларнинг салбий таъсирларини камайтириш ва уларни
нейтраллаши эвазига ҳужайралардаги биокимѐвий жараѐнларнинг турғун
кечишида марказий ўринни эгаллашини тахмин қилиш мумкин.
Ўсимликларнинг оқсил миқдори.
ЎзР ФА Биоорганик кимѐ институти
Оқсиллар ва пептидлар кимѐси лабораториясида Орол денгизининг суви
қуриган жанубий ҳудудларида тарқалган турли оила ва туркумларга мансуб
12 та турли экологик гуруҳларга мансуб истиқболли шўрланишга чидамли
ўсимлик турларининг таркибидаги умумий оқсиллар миқдорини аниқлаш
ишлари амалга оширилди (2-жадвал).
2-жадвал
Ўрганилган ҳудудда тарқалган баъзи ўсимликларнинг оқсил миқдори
Экологик
гуруҳлар
Ўсимликларнинг номлари
Оқсил
миқдори,
%
ҳисобида
Қуруқ масса улушидаги
оқсил-пептид
компонентлар миқдори,
млг/г
Галофитлар
Lycium ruthenicum
18,30
23,8
Salsola dendroides
13,34
11,8
Nitraria schoberi
17,60
4,6
Halogeton glomeratus
10,90
3,8
Climacoptera aralensis
10,90
3,0
Tamarix ramosissima
13,16
2,2
Limonium otolepis
12,78
1,2
Псаммофитла
р
Astragalus villosissimus
11,65
11,6
Artemisia diffusa
7,87
8,4
Гипсофитлар
Salsola arbusculaformis
10,23
8,2
Camphorosma
monspeliacum
12,70
5,0
Salsola orientalis
8,05
1,2
2-жадвалда келтирилган ўсимликларнинг Оролқумнинг ноқулай
экологик шароитида ўсишига қарамасдан уларнинг таркибида етарли
миқдорда оқсил-пептид компонентлари мавжуд эканлигини кўриш мумкин.
Масалан,
Lycium ruthenicum, Salsola dendroides
ва
Astragalus villosissimus
каби ўсимликларда кўп,
Salsola orientalis, Limonium otolepis
ва
Tamarix
ramosissima
кабиларда кам миқдорда. Умумий оқсил-пептид фракцияларни
электрофорез усулида таҳлил қилиш
Salsola arbusculaformis
(тахминан 7, 9 ва
11 кДа),
Nitraria schoberi
(тахминан 7, 9 кДа)
, Salsola orientalis
(тахминан 11
24
кДа),
Salsola dendroides
(тахминан 11 кДа) ларда 14,4 кДа дан паст миқдорда
фракциялар мавжудлигини кўрсатди
.
Қуйида келтирилган ўсимлик
намуналарида сезиларли даражада кўп (мажор) фракциялар мавжудлиги
алоҳида таъкидлаш мумкин:
Salsola orientalis –
тахминан 17 кДа,
Halogeton
glomeratus
– тахминан 24 кДа
, Astragalus villosissimus –
тахминан 30 кДа,
Salsola arbusculaformis –
тахминан 40 кДа,
Nitraria schoberi
– тахминан 23 ва
28 кДа,
Lycium ruthenicum
– тахминан 25 ва 97 кДа.
Биологик фаол бирикмаларнинг антибиотик потенциали.
Истиқболли
шўрга чидамли 12 турдаги чўл ўсимликлар оқсил-пептид фракцияларини ва
солиштириш учун битта галофит
Tamarix ramosissima
(
Tamaricaceae
) дан
ажратилган умумий полифенол микробларга қарши фаоллиги 5 та шартли
патоген микроорганизмларда синовдан ўтказилди. Ижобий назорат вариант
сифатида кенг таъсир спектрига эга антибиотик – канамициннинг 5 мкг/мл
дозасидан фойдаланилди (3-жадвал).
3-жадвал
Ўсимликлардан ажратилган айрим моддаларнинг инсон организми учун патоген
бактерияларнинг ўсиши ва ривожланишига таъсири (72 соат)
Ўсимликларнинг
Ажратилган
Антагонистик фаоллиги
номлари
моддалар/
ўсимликларнинг
органлари.
Моддалар мкг/50
мкл дозада олинди.
d (ўсиш зонасига таъсири),
мм
Bac
illus
subt
ilis
Esc
heri
chia
coli
Pse
udo
mon
as
aero
gino
sa
Staph
ylococ
cu
s
au
reus
Can
did
a
albi
can
s
1
2
3
4
5
6
7
Канамицин. Концентрация – 5 мкг/мл
11±3 12±2 20±2 17±2 12±3
Lycium ruthenicum
(Solanaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя
12±1
-
-
13±2 11±2
Salsola dendroides
(Chenopodiaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя, барг
ва уруғ
-
-
-
-
-
Nitraria schoberi
(Nitrariaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ барг
18±4
8±1
-
12±3
-
Nitraria schoberi
(Nitrariaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ уруғ
18±2 15±3 35±5 35±4 22±2
Halogeton
glomeratus
(Chenopodiaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
-
-
-
2±1
15±3
Climacoptera
aralensis
(Chenopodiaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
5±2
-
-
12±3
-
Tamarix
ramosissima
(
Tamaricaceae
)
Умумий
полифенол/ поя,
барг ва уруғ
42±4
-
8±2
-
-
Tamarix
ramosissima
(
Tamaricaceae
)
Оқсил-пептид
фракция/ поя, барг ва
уруғ
17±3
5±2
-
-
12±3
Limonium otolepis
(Plumbaginaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя, барг
ва уруғ
-
-
8±2
16±3
-
25
3-жадвалнинг давоми
1
2
3
4
5
6
7
Astragalus
villosissimus
(Fabaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
12±3
-
8±3
15±4
-
Artemisia diffusa
(Asteraceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
-
-
12±3 11±2
-
Alhagi pseudalhagi
(Fabaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ уруғ
18±3
-
-
-
40±4
Alhagi pseudalhagi
(Fabaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя
21±2 10±1
-
-
25±3
Artemisia diffusa
(Asteraceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
-
-
12±3 11±2
-
Salsola
arbusculaformis
(Chenopodiaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
-
-
-
9±2
-
Camphorosma
monspe
liacum(Chenopodiace
ae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
11±2
-
11±2
-
-
Salsola orientalis
(Chenopodiaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
-
-
8±2
-
11±3
Peganum harmala
(Peganaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ поя ва барг
20±4
-
-
-
16±2
Peganum harmala
(Peganaceae)
Оқсил-пептид
фракция/ уруғ
22±2
-
-
-
14±2
Изоҳ
: “ – “ бактерия ўсиш зонасига таъсири кузатилмайди.
Таҳлиллар
якунида
моддаларнинг
микроорганизмларнинг
тест
культураларига нисбатан антагонистик ва бактериостатик фаолликларга эга
эканлиги исботланди.
Tamarix ramosissima, Alhagi pseudalhagi, Peganum
harmala, Nitraria schoberi
каби ўсимликлардан ажратилган моддаларнинг
юқорида келтирилган микроорганизмларнинг ўсиш ва ривожланишларига
жуда юқори (18
–
42 мм гача) таъсир қилиш хусусиятига эга эканлиги
кузатилди. Битта ўсимлик туридан –
Tamarix ramosissima
ажратилган икки
синфдаги кимѐвий бирикмаларнинг антимикроб фаолликларнинг солиштирма
таҳлили
Bacillus subtilis
бактериясига умумий полифенолларнинг таъсири
оқсил-пептид фракцияси таъсирига қараганда бир неча марта самарали
эканлигини ва уни келажакда қўшимча тадқиқ этиш зурурлигини кўрсатди.
Олинган натижаларни, республикамиз чўл зонаси (Оролқум)
ўсимликларидан фойдаланган ҳолда, кенг қамровли терапевтик хусусиятга
эга бўлган оқсил-пептид табиатли янги авлод дори воситалари ишлаб
чиқаришда ресурс базаси сифатида тавсия этиш мумкин.
ХУЛОСАЛАР
«Орол денгизининг суви қуриган ҳудудларидаги ўсимликларнинг
молекуляр-биологик ва экологик хусусиятлари» мавзусидаги докторлик
диссертацияси бўйича олиб борилган тадқиқотлар натижасида қуйидаги
хулосалар тақдим этилди:
1. Жанубий Оролқум ҳудудида 220 та юксак ўсимлик турлари (шундан
130 тури илк бор) ўсиши ва кенг тарқалган ўсимликларнинг кимѐвий
26
элементлар, эркин аминокислоталар ва оқсил-пептид компонетлари
аниқланди. Ҳудудда 5 та ноѐб тур –
Rosa majalis, Tulipa biflora
,
T. buhseana
,
Crambe edentula
,
Artemisia austriaca
ва битта эндем –
Atriplex pratovii
ўсимлик
учраши қайд этилди. Жанубий Оролқум флорасининг Эрон-Турон флораси
замирида пайдо бўлганлиги исботланди.
2. Турли систематик бирликларга мансуб 24 та ўсимлик турларининг
таркибидан 38 та кимѐвий элементнинг миқдори аниқланди. Ноѐб кимѐвий
элементларнинг ўсимлик органларида тўпланаѐтганлиги ҳамда рений
элементи ўсимлик таркибида учраши исботланди. Тупроқ таркибида 37 та
кимѐвий элементнинг миқдори аниқланди. Ушбу натижалар экосистемадаги
биологик хима-хиллик ва ундаги ҳаѐтий циклига боғлиқ тупроқ таркибидаги
кимѐвий элементларнинг миқдори мавсумий ѐки йиллар давомида ўзгариши
ва бу адаптацион жараѐнларнинг бошқарилувида кечишини кўрсатди.
3. Ўрганилган ҳудудда тарқалган 15 тур ўсимлик органлари таркибидаги
эркин аминокислоталар миқдори аниқланди ва уларнинг ўсимликларнинг
стресс омилларга мослашишидаги роли исботланди. Оролқум ҳудудида
тарқалган
Tamarix hispida, Limonium otolepis, Halostachys belangeriana,
Haloxylon aphyllum
в
а Artemisia diffusa
ўсимликларидаги эркин фенилаланин
ва пролиннинг миқдори мазкур турларнинг Қуйи Амударѐ ва Устюрт
ҳудудлари популяцияларидаги турларга нисбатан сезиларли даражада юқори
эканлиги билан изоҳланади.
4. Биокимѐвий усуллар орқали аниқланган айрим макроэлементлар,
эркин аминокислоталар ва иккиламчи метаболитлар миқдорининг ортиши
ўсимликларнинг экологик таърифига боғлиқ улардаги мослашувчанлик
механизми тасдиқланди.
5. Орол денгизининг қуриган тубида тарқалган ўсимликлардаги оқсил
пептидлар инсон организми учун шартли патоген бактерияларга қарши
антибиотик потенциалга эга.
Tamarix ramosissima, Alhagi pseudalhagi,
Limonium otolepis, Peganum harmala, Nitraria schoberi
каби ўсимликлар
захира сифатида янги авлод дори воситалари ишлаб чиқариш учун тавсия
этилади.
6. Илк бор
Atriplex pratovii
ўсимлигининг ДНК баркоди учун маркер
генларининг қисмлари секвенс қилинди:
rbc
L генининг 488, 537 ва 811 жуфт
нуклеотиддан,
mat
K генининг 283, 403 ва 804 жуфт нуклеотиддан,
psb
B-
psb
H
регионининг 577 жуфт нуклеотиддан иборат кетма-кетлиги аниқланди.
7. Илк бор
Atriplex pratovii
тури
Atriplex
туркуми бошқа турларидан фарқ
қилиши молекуляр-генетик жиҳатдан исботланди. Илк бор
Atriplex pratovii
ўсимлигининг
rbc
L,
mat
K генлари бўйича турлараро ва туркумлараро
молекуляр филогенияси ишлаб чиқилди. Ўрганилган турнинг
A.canescens,
A.spongiosa
,
A.laciniata
турларига жуда яқинлиги,
A.glauca, A.centralasiatica,
A.rosea, A.coriace, A.leucoclada
турига нисбатан яқинлиги (битта
полиморфизм бўйича фарқ қилиши),
A.voucher
туридан эса кескин (
rbc
L гени
бўйича 8 та,
mat
K гени бўйича 40 полиморфизми) фарқ қилиши аниқланди.
rbc
L гени бўйича
A. pratovii
турининг шу жумладан,
Atriplex
туркумининг
Chenopodiaceae
оиласи туркумлари ичида
Cremnophyton
туркумига (
С.
27
lanfrancoi
) энг яқин эканлиги исботланди.
mat
K гени мазкур туркум ва унга
яқин туркум турларининг ДНК баркоди учун номзод ген сифатида
фойдаланиш тавсия қилинади.
8. Жанубий Оролқум ҳудудида тарқалган 66 турдаги ўсимлик турларини
тупроқнинг механик таркиби, шўрланиши, намлик даражаси ва сувга
талабчанлигига боғлиқ экологик гуруҳларга ажратилди.
9. Шўрланган тупроқларнинг ўсимликларнинг билан қопланиши
майдонларнинг олдин галофит ўсимликлар томонидан ишғол қилингандан
кейин псаммофит ўсимликлар билан қопланиши ҳисобига босқичма-босқич
табиий қонуният асосида бориши исботланди. Ландшафт шу жумладан,
ўсимликлар қопламининг шаклланиш даражаси (сони ва хилма-хиллиги)
денгизнинг олдинги туб қирғоғидан сувга (Орол денгизига) томон камайиб
боради.
10. Оролқумнинг истиқболли ўсимлик турлари геологик қидирув
ишлари учун тавсия қилинди ва улар асосланилди: галофит ўсимлик
вакиллари
Limonium otolepi, Salsola dendroides –
никель элементининг
индикатори; псаммофит ўсимлик вакиллари
Carex physodes, Alhagi
pseudalhagi –
олтин элементининг индикатори; гипсофит ўсимлик вакиллари
Atraphaxis spinosa, Anabasis salsa,Camphorosma monspeliaca –
европий
элементининг индикатори.
Salsola
туркуми турлари (
Chenopodiaceae
оиласи)
органлари таркибида рений кимѐвий элементининг тўплаши аниқланди.
11. Ўсимликларнинг ташқи муҳитнинг ўзига хос шароитларига
мослашувчанлигининг биокимѐвий хусусиятлари асосланилди. Истиқболли
ўсимлик турлари (
Climacoptera aralensis, Limonium otolepis, Atriplex pratovii,
Salsola dendroides
,
S.orientalis, S.richteri, Kalidium capsicum, Halostachys
belangeriana, Tamarix ramosissima, T.hispida, Nitraria schoberi, Lycium
ruthenicum, Haloxylon aphyllum
) фитомелиорация ишларида фойдаланиш
учун тавсия этилди.
28
РАЗОВЫЙ НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01
ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ ПРИ
ИНСТИТУТЕ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, НАЦИОНАЛЬНОМ
УНИВЕРСИТЕТЕ УЗБЕКИСТАНА, ИНСТИТУТЕ ХИМИИ
РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ШЕРИМБЕТОВ САНЖАР ГУЛМИРЗОЕВИЧ
МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЙ ВЫСОХШЕГО ДНА АРАЛЬСКОГО
МОРЯ
03.00.01 – биохимия, 03.00.10 – экология
АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ
ДОКТОРА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК (DSc)
Ташкент – 2017
29
Тема диссертации доктора наук (DSc) зарегистрирована в Высшей
аттестационной комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за
номером B2017.1.DSc/B1
Диссертация выполнена в Институте биоорганической химии.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекском, русском, английском (резюме))
размещен на веб-странице Научного совета (www.biochem.uz) и на
Информационно-образовательном портале «Ziyonet» (www.ziyonet.uz).
Научный консультант: Мухамедов Рустам Султанович
доктор биологических
наук, профессор
Официальные оппоненты: Кадырова Дильбар Абдуллаевна
доктор
биологических наук
Хамидов Гулямжан
доктор биологических наук, профессор
Абдуллаев Алишер Абдумавлянович
доктор биологических наук
Ведущая организация: Самаркандский государственный университет
Защита диссертации состоится 19 июля 2017 года в 9
00
часов на заседании разового
Научного совета DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01 при Институте биоорганической химии,
Национальном университете Узбекистана, Институте химии растительных веществ
Узбекистана (Адрес: 100125, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 83. Тел.: 262-35-40, факс:
(99871) 262-70-63).
С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре
Института биоорганической химии (регистрационный номер № Д-190 ). (Адрес: 100125, г.
Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 83.Тел.: 262-35-40, факс: (99871) 262-70-63, e-mail:
asrarov54@mail.ru).
Автореферат диссертации разослан 6 июля 2017 года.
(реестр протокола рассылки № 3 от 6 июля 2017 года).
Ш.И.Салихов
Председатель разового научного совета
по присуждению ученых степеней, д.б.н., академик
М.И.Асраров
Ученый секретарь разового научного совета
по присуждению ученых степеней, д.б.н., профессор
Ш.У.Турдикулова
Председатель разового научного семинара при разовом
научном совете по присуждению ученых степеней, д.б.н.
30
ВВЕДЕНИЕ (Аннотация докторской диссертации)
Актуальность и востребованность темы диссертации.
Одной из
актуальных проблем в мире является определение биохимических и
экологических особенностей растений, адаптированных к засушливым и
засоленным почвам, а также на основании этого их использование в отрасли
экономики. На сегодняшний день около 700 видов растений, устойчивых к
засухе
и
засолению,
широко
используются в фармацевтике и
фитомелиоративных работах
1
.
С приобретением независимости Узбекистана в нашей республике
особое
внимание уделяется практическому применению растений
малоизученных
территорий,
в
частности,
как
фитомелиорантов,
лекарственного сырья, а также их охране. На основании осуществленных
программных мероприятий в данном направлении достигнуты конкретные
результаты, в том числе определение возможностей биологических ресурсов
высохшего дна Аральского моря – Аралкума, их использования в медицине,
фармацевтике и различных отраслях химического производства, в частности,
применения растений Аралкума как ресурса биологически активных
соединений.
В настоящее время в мире важное значение имеют классификация
биологических
ресурсов
территорий,
подверженных
экологической
катастрофе, выявление биохимических, физиологических и экологических
основ адаптации растений к стресс-факторам в ходе восстановления
деградированных земель. В частности, одной из актуальных проблем в этом
направлении является обоснование биохимических, молекулярно
биологических и экологических особенностей растений высохшего дна
Аральского моря, определение их ДНК-маркеров с использованием
современных методов и применение. Исследования биохимических,
молекулярно-биологических и экологических особенностей растений
высохшего дна Аральского моря заключается в следующем: определение
видов растений Южного Аралкума; проведение их ДНК баркодинга;
доказательство биохимическими методами их приспособленности к
окружающей среде; определение химического состава растений; определение
антибактериальной активности выделенных веществ; подразделение видов
растений на экологические группы для эффективной фитомелиорации;
внедрение полученных результатов, с целью укрепления подвижных песков и
солончаков.
Данное диссертационное исследование в определенной степени
послужит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении №363
Кабинета Министров Республики Узбекистан от 24 декабря 2014 г. О мерах
по реализации договоренностей, достигнутых в рамках Международной
конференции «Развитие сотрудничества в регионе бассейна Аральского моря
1
International Institute for Environment and Development (http://www.iied.org), International
Center for Biosaline Agriculture (http://www.biosaline.org)
31
по смягчению последствий экологической катастрофы» и в Постановлении
№ПП2731 Президента Республики Узбекистан от 18 января 2017 г. «О
Государственной программе по развитию региона Приаралья на 2017-2021
годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в
данной сфере.
Соответствие исследования с приоритетными направлениями
развития науки и технологий республики.
Данное исследование
выполнено в соответствии с приоритетными направлениями развития науки
и технологий республики V. «Сельское хозяйство, биотехнология, экология и
охрана окружающей среды».
Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации
2
.
Научные исследования, направленные на изучение экологии растений
высохшего дна северной части Аральского моря, их генетического
разнообразия и химического состава, осуществляются в ведущих научных
центрах и высших учебных заведениях мира, в том числе в Universität
Bielefeld, Johannes Gutenberg-Universitat (Германия), International Center for
Biosaline Agriculture (Объединенные Арабские Эмираты), Tokyo University of
Agriculture and Technology (Япония), Московском государственном
универитете (Россия), Институте физиологии растений (Россия), Институте
ботаники и фитоинтродукции (Казахстан), Институте биоорганической
химии (Узбекистан).
В результате исследований, проведенных в мире по изучению
биохимических, молекулярно-биологических и экологических особенностей
растений, произрастающих на засоленных и засушливых землях, получен ряд
научных результатов, в том числе: разработана молекулярная филогения
видов рода семейства
Atriplex
, распространенных в различных регионах мира
(Johannes Gutenberg-Universitat, Германия; Московский государственный
универитет,
Россия);
определен
элементный
состав
растений,
произрастающих на солончаках и песках (Tokyo University of Agriculture and
Technology, Япония; International Center for Biosaline Agriculture,
Объединенные Арабские Эмираты); определен аминокислотный и
минеральный элементный состав ряда фитомелиорантов (Институт ботаники
и фитоинтродукции, Казахстан; Институт физиологии растений, Россия);
раскрыты адаптативные биохимические процессы в растениях, возникающие
при воздействии стрессовых экологических факторов (Universität Bielefeld,
Германия).
В мире проводится ряд исследований по изучению биохимических,
молекулярно-биологических и экологических особенностей растений,
приспособленных для произрастания на засоленных почвах, в том числе по
следующим приоритетным направлениям: исследование экологии растений
северной части Аральского моря; разработка филогении некоторых
2
Научно-исследовательские комментарии по теме диссертационной работы разработаны
приведенным данным в источниках www.sciencedirect.com, www.researchgate.net,
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles и разработаны на основе других источников.
32
полиморфных видов, распространенных в Аральском регионе; определение
химического состава и раскрытие биохимических процессов у растений,
адаптированных
к
жизни
в
пустыне;
внедрение
в
практику
фитомелиоративных работ растений, имеющих практическое значение.
Степень изученности проблемы.
Видовое разнообразие растений
южных территорий высохшего дна Аральского моря на сегодняшний день
полностью не изучено. Не проведены также исследования видов растений
Южного Аралкума с помощью биохимических и молекулярно
биологических методов.
Группой исследователей The Consortium for the Barcode of Life (CBOL)
Plant Working Group, состоящей из ученых развитых стран мира, достигнуты
определенные результаты в изучении молекулярной филогении и эволюции
видов покрытосеменных растений на основе генов
rbc
L,
mat
K,
rpo
B,
rpo
C1 и
спейсеров
atp
F
–atp
H,
psb
K
–psb
I,
trn
H
–psb
A. В частности, G.Kadereit, S.Fior,
E.V.Mavrodiev, E.H.Zacharias, D.Iamonico, A.P.Sukhorukov, R.Hand, K.Kefalas
провели научные исследования по молекулярной систематике видов рода
Atriplex
.
Совместно
с
учеными Германского университета Билефельд,
Российского государственного педагогического университета, Института
ботаники и фитоинтродукции Казахстана классифицирован растительный
покров северной части высохшего дна Аральского моря (W.Wucherer, S.-
W.Breckle, Л.А.Димеева, Л.Я.Курочкина, Л.А.Кузнецов, И.В.Панкратова).
Изучен состав аминокислот и минеральных элементов видов
Haloxylon
persicum, H. aphyllum, H. Ammodendron
, распространенных на территории
Казахстана (Г.Ж.Байсалова, С.М.Болысбекова, А.Х.Хамзина, Р.Ш.Еркасов).
Определен химический элементный состав растений, распространенных на
территории Центрального Кызылкума (K.N.Toderich, E.V.Shuyskaya,
T.M.Khujanazarov, I.Shoaib, K.Yoshiko).
На протяжении ряда лет в различных лабораториях Института
биоорганической химии и Института химии растительных веществ ведутся
научно-исследовательские работы по определению количества макро- и
микроэлементов,
аминокислот;
по
выделению
белково-пептидних
компонентов и других химических соединений из пустынных видов растений
Узбекистана; по созданию различных лекарственных средств из
растительного сырья. В частности, первоначальные исследования по
выделению белков и пептидов из растений, исследования их биологической
активности были проведены под руководством академиков А.С.Садыкова и
Ш.И.Салихова, исследования видов культурных растений с помощью
молекулярно-биологических и генетических методов – академиками АН РУз
А.П.Ибрагимовым,
и
А.Абдукаримовым,
а
также
профессорами
Р.С.Мухамедовым, И.Ю.Абдурахмоновым.
Институтом генофонда растительного и животного мира, а также
Научно-исследовательским институтом естественных наук Каракалпакского
отделения АН РУз (С.К.Кабулов, Ш.Камалов, Т.Т.Рахимова, Х.Ф.Шомуродов,
У.Алланазарова, Х.К.Матжанова, Д.М.Тажетдинова)
33
выявлены характеристики растительного покрова южного Приаралья,
проведено количественное определение химических элементов растений.
Определение биохимических, молекулярно-биологических и экологических
свойств растений Приаралья имеет научно-практическое значение.
Связь темы диссертации с научно-исследовательскими работами
научно-исследовательского учреждения, где выполнена работа.
Диссертационное исследование выполнено в рамках плана научно
исследовательских работ прикладных проектов Института биоорганической
химии ЁФ7-ФА-0-2948 «Систематическое исследование биологически
активных компонентов растений семейств
Solanaceae
и
Rananculaceae
,
произрастающих в Узбекистане» (2014
–
2015) и Государственного
предприятия «Учебно-экспериментальный центр высоких технологий» ЁФ5-
001 «Изучение филогении некоторых пустынных растений с применением
ДНК маркеров (на примере растений с высохшего дна Аральского моря)»
(2014
–
2015).
Целью
исследования
является
определение
биохимических,
молекулярно-биологических и экологических особенностей растений
высохшего южного дна Аральского моря, а также оценка их ресурсных
возможностей.
Задачи исследования:
определить виды растений Южного Аралкума и доказать
биохимическими методами их приспособленность к окружающей среде;
провести сравнительный макро- и микроэлементный анализ состава данных
растений и почвы, выявить их взаимосвязь;
определить количество свободных аминокислот, в том числе и
индикаторов адаптации к засоленным почвам, в составе надземной части
растений;
получить белково-пептидные фракции из экстрактов наиболее
распространенных видов растений и провести первичное тестирование
антибактериальной активности полученных фракций;
провести ДНК баркодинг наиболее адаптированных видов растений по
регионам
psb
B-
psb
H, генам
rbc
L,
mat
K;
определить межвидовую и межродовую филогению
Atriplex pratovii
на
основе генов
rbc
L и
mat
K;
подразделить широко распростаненные виды растений Южного
Аралкума на экологические группы для эффективной фитомелиорации;
сформулировать рекомендации с обоснованием по наиболее эффективному
расселению растений Южного Аралкума для остановки распространения
песков и солончаков в данном регионе, а также представить
соответствующий документ в регуляторные органы для эффективного
использования полученных результатов на практике.
Объектами исследования
послужили распространенные на территории
Южного Аралкума виды растений, гены для их баркодинга, химические
элементы, свободные аминокислоты, белково-пептидные компоненты из этих
34
растений. Материалы для лабораторных анализов собирались в разные
сезоны в период с 2006 по 2016 год.
Предмет исследования:
генетическое разнообразие растений,
первичная структура (маркерных) генов баркодирования, количество макро и
микроэлементов, свободных аминокислот, а также биологическая активность
выделенных белково-пептидных компонентов.
Методы исследования.
При выполнении диссертационной работы были
использованы биохимические и молекулярно-биологические (экстракция,
осаждение, выделение, гель-электрофорез, высоэффективная жидкостная
хроматография, выделение ДНК, ПЦР, флуорометрия, секвенирование),
физико-химические (нейтронно-активационный анализ) и экологические
методы.
Научная новизна диссертационного исследования
заключается в
следующем:
определено, что на территории Южного Аралкума произрастает 220
видов высших растений (130 из них выявлены впервые) и доказано, что
возникновение растений на данной территории произошло на фоне Ирано
Туранской флоры;
определено содержание 38 элементов в составе растений, 37 элементов -
в составе почвы, в составе растений выявлен элемент рений, а также
определено содержание свободных аминокислот в составе органов растений,
распространенных на исследованной территории, и доказана роль
фенилаланина и пролина в приспособлении растений к стрессовым
факторам;
выделены
белково-пептидные
компоненты
из
растений,
распространенных на высохшем дне Аральского моря, и определен их
антибиотический потенциал по отношению к бактериям, патогенным для
человеческого организма;
впервые определены различные фрагменты гена
rbc
L растения
Atriplex
pratovii,
состоящие из 488, 537 и 811 пар нуклеотидов, гена
mat
K – из 283, 403
и 804 пар нуклеотидов, регионы
psb
B-
psb
H – из 577 пар нуклеотидов и
внесены в базу данных EMBL-EBI результаты секвенирования;
впервые доказано молекулярно-генетическими методами отличие
растения
Atriplex pratovii
от других видов рода
Atriplex
и разработана
межвидовая и межродовая молекулярные филогении по генам
rbc
L,
mat
K
растения
Atriplex pratovii
;
виды растений разделены на экологические группы и обоснованы их
биоиндикационные свойства.
Практические результаты исследования
состоят в следующем:
рекомендовано использовать ряд видов растений в фитомелиоративных
работах высохшего дна Аральского моря;
рекомендовано использовать растения Приаралья в качестве природного
источника, основываясь на наличии высокой биологической активности
белково-петидных компонентов, выделенных из видов растений, для
производства из них лекарственных средств нового поколения;
35
рекомендовано использовать секвенированные последовательности
генов для ДНК баркодинга высших растений, распространенных на
территории Узбекистана.
Достоверность результатов исследования
подтверждается тем, что они
получены с применением современных биохимических, молекулярно
биологических и физико-химических методов и поэтапно подтверждались
взаимным дополнением. Научные результаты анализировались методами
классической статистики, современной статистики и с помощью
биоинформатических программ. Результаты секвенирования сравнены с
данными NCBI и ENA и после одобрения специалистами из EMBL-EBI были
размещены в базе данных. Все полученные научные данные утверждаются на
основе решений экспертной комиссии Института биоорганической химии с
регулярным публикованием в рецензируемых научных журналах и
обсуждением на конференциях республиканского и международного уровня.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная значимость полученных результатов исследования заключается в
том, что на территории Южного Аралкума определены 220 видов высших
растений; из них 130 – новых видов, а также один эндемичный и 5 редких
видов, сведения о которых представляют собой материал для включения в
новое издание Красной Книги Республики Узбекистан; получены данные об
экологических группах растений, представляющие собой базисный материал
для описания вновь формирующегося растительного покрова Аралкума;
биохимические процессы адаптации растений к росту на засоленных почвах
подтверждены экологическими характеристиками растений; в мировую базу
данных NCBI и ENA внесены секверированные последовательности в
открытом доступе; по генам
rbc
L,
mat
K проведена молекулярная филогения
вида
Atriplex pratovii
.
Практическое значение результатов работы заключается в том, что
разработан подход к проведению фитомелиоративных работ по заселению
высохшего дна Аральского моря перспективными видами растений (
Tamarix
hispida, T. ramosissima
,
Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum, Salsola
dendroides
,
S. orientalis, Climacoptera aralensis, Nitraria schoberi
,
Lycium
ruthenicum, Limonium otolepis
) для укрепления подвижных песков и
солончаков; раскрыта перспективность использования растений данного
региона как ресурсной базы для развития фармацевтической
промышленности республики.
Внедрение результатов исследования.
На основе полученных научных
результатов исследования биохимических, молекулярно-биологических и
экологических особенностей растений высохшего дна Аральского моря:
виды растений (
Salsola arbusculaformis, S.orientalis, S.richteri, Alhagi
pseudalhagi, Kalidium capsicum, Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum,
Atraphaxis spinosa
) с биоиндикационными свойствами внедрены в качестве
индикаторных растений; виды растений (
Tamarix ramosissima, Alhagi
pseudalhagi, Peganum harmala, Nitraria schoberi, Astragalus villosissimus
),
содержащие биоактивные вещества – в качестве источника лекарственных
36
растений (справка Государственного комитета по экологии охране
окружающей среды Республики Узбекистан №РФ-02/10-914 от 9 февраля
2017г.). Научные результаты позволили использовать некоторые виды
растений Аралкума в качестве ресурсной базы для создания лекарственных
средств нового поколения;
виды растений (
Tamarix hispida, Halostachys belangeriana, Haloxylon
aphyllum, Salsola dendroides
,
Climacoptera aralensis, Atriplex pratovii,
Limonium otolepis
), широко распространенные в солончаках, внедрены в
качестве фитомелиорантных растений засоленных земель (справка
Министерства сельского и водного хозяйства Республики Узбекистан
№06/11-535 от 17 мая 2016г.). Научные результаты позволили создать
искусственные фитоценозы на солончаках Аралкума;
виды растений (
Tamarix ramosissima, T.hispida, Alhagi pseudalhagi,
Peganum harmala, Nitraria schoberi, Salsola orientalis, S.richteri, S. dendroides
,
Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum, Climacoptera aralensis,
Limonium otolepis
) внедрены в геолого-разведочные работы; для насаждения
лесополос и пастбищ, как ресурсная база лекарственных растений (справка
Агенства GEF Международного Фонда Спасения Арала № 1/49 от 7 февраля
2017г.). Научные результаты позволили создать насаждения пастбищ и
лесополос из растений территории Аралкума;
полученные научные результаты по разнообразию видов растений
Аралкума, касающиеся их экологии, динамики и химического элементного
состава, использованы в научно-исследовательских работах Института
океанологии им. Ширшова Российской Академии наук (справка Института
океанологии им. Ширшова Российской Академии наук №01/2115-224 от 11
марта 2016г.). Научные результаты позволили провести мониторинг
современной экологической обстановки Приаралья.
Данные, полученные в ходе секвенирования генов
rbc
L,
mat
K, регионов
psb
B-
psb
H растения
Atriplex pratovii
, зарегистрированы в базе данных
Европейского Архива Нуклеотидов (Великобритания, Кембридж) EMBL-EBI
(http://www.ebi.ac.uk) и им присвоены ID номера LT604458, LT604459,
LT604460, LT628367, а их белкам – SCB66075.1, SCB66076.1, SCB66077.1,
SCZ84109.1 соответственно. Полученные результаты секвенирования могут
быть использованы в глобальном контексте для изучения произрастающих в
различных регионах мира видов растений.
Апробация
результатов
исследования.
Результаты
данного
исследования были обсуждены, в том числе, на 11 международных и 9
республиканских научно-практических конференциях: «Биология – наука
XXI века» (Пущино, Россия, 2010, 2013); «Проблемы рационального
использования и охрана биологических ресурсов Южного Приаралья»
(Нукус, 2010); «Проблемы изучения и сохранения растительного мира
Евразии» (Иркутск, Россия, 2010); «Advances in botany and ecology» (Yalta,
Ukraine, 2010); «Взгляд молодых ученых на актуальные проблемы науки»
(Ташкент, 2010); «Актуальные проблемы геоботаники» (Алматы, Казахстан,
2011); «Проблемы биоразнообразия и изменения климата» (Ташкент, 2010)
;
37
«Научные основы экологического образования в системе национального
профессионального образования: проблемы и перспективы» (Ташкент, 2012);
«Актуальные проблемы биологии и химии» (Пущино, Россия, 2012);
«Республиканская научно-практическая конференция молодых ученых,
посвященная 70-летию Академии наук Республики Узбекистан» (Ташкент,
2013); «3
rd
Science in Botanic Gardens Congress» (Gran Canaria, Spain, 2014);
«XXI век – век интеллектуального поколения» (Ташкент, 2014);
«Биоразнообразие, сохранение и рациональное использование генофонда
растений и животных» (Ташкент, 2014); «2
nd
International Conference on Arid
Lands Studies» (Samarkand, 2014); «Энерго- и ресурсоэффективные
технологии производства и хранение сельскохозяйственной продукции»
(Харьков, Украина, 2014); «Актуальные проблемы химии природных
соединений» (Ташкент, 2015); «Актуальные проблемы физико-химической
биологии» (Ташкент, 2015); «Современная микология в России» (Москва,
Россия, 2015); «Proceedings of III (XI) International Botanical Conference of
Young Scientists in Saint-Petersburg» (Saint-Petersburg, Russia, 2015); «Modern
problems of genetics, radiobiology, radioecology and evolution» (Saint-Petersburg,
Russia, 2015); «Современное экологическое состояние природной среды и
научно-практические
аспекты
рационального
природопользования»
(Астрахань, Россия, 2016).
Опубликованность результатов исследования.
По теме диссертации
опубликовано всего 39 научных работ. Из них 13 научных статей, в том числе
10 в республиканских и 3 в зарубежных журналах, рекомендованных Высшей
аттестационной комиссией Республики Узбекистан для публикации
основных научных результатов докторских диссертаций.
Структура и объем диссертации.
Структура диссертации состоит из
введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы,
списка условных обозначений и приложений. Объем диссертации составляет
152 страниц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обоснованы актуальность и востребованность темы
диссертации, сформулированы цель и задачи, а также объект и предмет
исследования, выполненного в соответствии с приоритетными направлениями
развития науки и технологий Республики Узбекистан. Изложены научная
новизна и практические результаты исследования, обоснованы достоверность
полученных результатов, раскрыта их
теоретическая и практическая
значимость, приведен список внедрений в
практику результатов
исследований, даны сведения по опубликованным работам и структуре
диссертации.
В
первой
главе
диссертации
«Природно-географическая
характеристика высохшего дна Аральского моря и анализ научных
источников»
приведены природно-географическая характеристика Южного
Аралкума, обзор научных источников по теме исследования, а также
38
подробный обзор степени изученности проблемы. В ней детально освещены
флористические, геоботанические и экологические исследования на
территории Южного Аралкума, работы по изучению молекулярной
филогении видов рода
Atriplex
, а также результаты научных исследований
местных и зарубежных ученых по изучению химических и биохимических
свойств некоторых пустынных растений.
Во второй главе диссертации «
Объекты и методы исследования
»
освещены объекты и методы исследования. Приведены подробные данные о
биохимических, молекулярно-биологических и генетических методах,
экологических
методах,
нейтронно-активационном
анализе,
методе
определения свободных аминокислот, методе выделения белково-пептидных
компонентов, методе полиакриламидного гель-электрофореза, методе
количественного определения общего белка и методе высокоэффективной
жидкостной хроматографии, использованных при выполнении исследования.
В третьей главе диссертации
«Таксономические и экологические анализы
растений Южного Аралкума»
освещены результаты таксономических
анализов редких и эндемичных видов растений, результаты сравнения
изучаемой флоры с флорами соседних территорий, а также экологических
групп растений.
Таксономический и географический анализ видов растений.
В результате
идентификации образцов гербариев, собранных в ходе экспедиций в разные
сезоны года (2006–2016), а также глубокого анализа материалов лаборатории
Центрального гербария Института Ботаники и зоологии АН РУз и
существующих научных публикаций определено, что на сегодняшний
момент на территории Южного Аралкума произрастают 220 видов высших
растений, относящихся к 124 родам, 41 семейству, 30 порядкам, 18
надпорядкам, 10 подклассам, 4 классам и 3 отделам (Sherimbetov et al., 2015;
p. 39-50). Из них 130 видов определены впервые. Самое крупное семейство
Chenopodiaceae
состоит из 63 видов, относящихся к 25 родам, что составляет
28.63% от общей флоры. В ходе экспедиций на территории выявлены один
эндемичный вид и 5 редких растений. Определены их новые ареалы
распространения и координаты:
Rosa majalis
(06.05.2014, 44°14.37.8'N,
58°16.29.1'E),
Tulipa biflora
(29.04.2013, 43°44.46.2'N, 58°20.02.1'E),
Tulipa
buhseana
(30.04.2013, 44°46.05.8'N, 58°12.06.6'E),
Crambe edentula
(06.05.2014,
44°46.12.8'N, 58°12.05.3'E),
Artemisia austriaca
(06.05.2014, 45°06.10.6'N,
58°19.58.8'E),
Atriplex pratovii
– эндемик Аральского прибрежья (30.04.2013,
44°30.07.6'N, 58°11.09.8'E). Учет продолжительности формирования флоры
Южного Аралкума показал, что количество растений и
состав
таксономических
единиц, несомненно, увеличиваются. На основе
наблюдений, проведенных на природе, можно предположить, что через
несколько сотен лет флора Южного Аралкума придет к стабильному
состоянию, как и в соседних с ним природно-географических районах.
С целью определения общих ареалов распространения растений в
Южном Аралкуме глубоко проанализированы существующие научные
источники. В результате было определено, что распространенные на
39
территории растения объединяются в 39 типов ареалов. В результате анализа
выявлено, что Туранский, Ирано-Туранский, Европейско
Древнесредиземноморский и Древнесредиземноморский типы ареалов
включают в себя наибольшее число видов. В целом, можно утверждать, что
флора исследуемой территории формируется за счет элементов флоры
территорий южного и северного прибрежья Арала. Таким образом, можно
сделать вывод, что флора изученной территории возникла на базе Ирано
Туранской флоры.
Экологический анализ видов растений.
В результате анализов широко
распространенные в регионе 66 видов растений были разделены по
отношению к механическому составу почвы на 4, по отношению к
количеству соли в составе почвы (солеустойчивости) на 5, по
чувствительности к уровню влажности почвы на 5 и по требовательности к
воде на 4 экологические группы (рис. 1).
а
б
в
г
Рис. 1. Экологические группы растений по
требовательности к механическому составу почвы (а), количеству соли (б), уровню
влажности (в) и
требовательности к воде (г)
В результате нашего исследования был подтвержден тот факт, что
покрытие растениями площадей с солеными почвами происходит за счет
природных закономерностей, обусловливающих смену галофильных
растений представителями псаммофильных растений.
В четвертой главе диссертации
«Молекулярно-генетический анализ
полиморфных видов растений»
изложены результаты секвенирования
генов
rbc
L,
mat
K, региона
psb
B-
psb
H
Atriplex pratovii
, сравнения их с
другими видами, результаты исследования межвидовой и межродовой
молекулярной филогении.
40
ДНК баркодинг (DNA barcodе).
Используя метод ДНК баркодинга
,
The
Consortium for the Barcode of Life (Hollingswortha et. al., 2009; p. 12794–12797)
для определения полиморфных видов отдела
Magnoliophyta
в качестве
новейшего молекулярно-генетического подхода предлагает использовать 7
стандартных кандидатных плазмидных генов и регионов:
rbc
L,
mat
K,
rpo
B,
rpo
C1
, atp
F
–atp
H,
psb
K
–psb
I,
trn
H
–psb
A.
Нуклеотидная последовательность гена rbcL растения Atriplex pratovii.
Согласно базе данных GenBank, длина гена
rbc
L у различных высших
растений составляет примерно 1400–1450 пар нуклеотидов. В итоге анализа
впервые просеквенированы различные фрагменты гена
rbc
L растения
Atriplex
pratovii
длиной 488, 537 и 811 пар нуклеотидов. Полученные результаты
размещены в базе данных EMBL-EBI. Им были присвоены ID номера
LT604458, LT604460, LT628367, а их белковым продуктам – соответственно
SCB66075.1, SCB66077.1, SCZ84109.1:
Forward sequence: 5`-3`. 226 A; 170 C; 183 G; 223 T.
1-60
61-120
GATTACAAATTGACTTATTATACTCCTGAGTA
TGAAACCCTAGATACTGATATCTTGGCA
GCATTCCGAGTAAGTCCTCAACCGGGAGTTCC
ACCCGAAGAAGCAGGGGCTGCAGTAGCT
121-180
GCTGAATCTTCTACTGGTACATGGACAACTGTATGGACCGACGGACTTACCAGTCTTGAT
181-240 241-300 301-360 361-420
421-480 481-540 541-600 601-660
661-720 721-780 781-811
CGTTACAAAGGACGATGCTACCACATCGAGCCT
GTTGCTGGAGAAGAAAATCAATATATT
TGTTATGTAGCATATCCCTTAGACCTTTTTGAA
GAAGGTTCTGTTACTAATATGTTTACT
TCCATTGTGGGTAACGTATTTGGGTTCAAAGCC
CTGCGTGCTCTACGTTTGGAGGATTTG
CGAATCCCTGTTGCTTATGTAAAAACTTTCCAA
GGCCCGCCTCACGGTATCCAAGTTGAG
AGAGATAAATTGAACGATTTTACCAAAGATGAT
GAAAACGTGAACTCCCAGCCGTTTATG
CGTTGGAGAGACCGTTTCCTATTTTGTGCCGAA
GCTCTTTATAAAGCACAAGCCGAAACA
GGCGAAATCAAGGGTCATTACTTGAATGCTACT
GCGGGTACATGCGAAGACATGATGAAA
AGGGCTGTATTTGCCAGAGAATTGGGAGTTCCT
ATCGTAATGCATGACTACTTAACAGGG
GGATTCACTGCAAATACTACTTTGTCTCATTAT
TGCCGAGATAATGGTCTACTTCTTCAC
ATCCACCGTGCAATGCACGCAGTTATTGATAGA
CAGAAGAATCATGGTATCCACTTCCGT
GTACTAGCTAAAGCGTTACGTCTGTCTGGTG
Белковый продукт гена: Большая субъединица рибулоза 1,5-бисфосфат
карбоксилазы/оксигеназы. Аминокислотная последовательность:
DYKLTYYTPEYETLDTDILAAFRVSPQPGVPPEEAGAAVAAESSTGTWTTVWTDGLTSL
DRYKGRCYHIEPVAGEENQYICYVAYPLDLFEEGSVTNMFTSIVGNVFGFKALRALRLE
DLRIPVAYVKTFQGPPHGIQVERDKLNDFTKDDENVNSQPFMRWRDRFLFCAEALYKA
QAETGEIKGHYLNATAGTCEDMMKRAVFARELGVPIVMHDYLTGGFTANTTLSHYCR
DNGLLLHIHRAMHAVIDRQKNHGIHFRVLAKALRLSG
. Всего – 270. Молекулярная
масса – 30452 Да.
Нуклеотидная последовательность гена matK растения Atriplex pratovii.
Согласно базе данных NCBI, длина последовательности гена
mat
K составляет
примерно 1570 пар нуклеотидов. Китайскими учеными (Yu Jing et al., 2011; р.
176–181) установлено, что у 58 видов растений, относящихся к 47
семействам, на участке данного гена длиной 600–800 пар нуклеотидов
расположены специфичные для каждого вида последовательности
нуклеотидов (SNP).
В итоге исследований впервые просеквенированы различные фрагменты
гена
mat
K растения
Atriplex pratovii
длиной 283, 403 и 804 пар нуклеотидов:
Forward sequence: 5`-3`. 250 A; 129 C; 130 G; 295 T.
1-60
61-120
CAAACTCTTCGCTACTGGTTGAAAGATGCTTC
TTCTTGCATTAGTAAGATTTTTTCTATA
TGAGTCTCGTAATTTAAATAGTCTTATTACTC
CAAAGGAATTCATTCCTTTTTGAAAAAA
41
121-180
AGAAATAAAAGATTATTCTTGTTCCTATATAATTTCCATGTATGCGAATATGAATCCTTT
181-240 241-300 301-360 361-420
421-480 481-540 541-600 601-660
661-720 721-780 781-804
TTTGTTTTTCTCCGTAACCAATCTTCTTATTTA
CAACCAACTTCTTTTGGAAACCTTATT
GAACGAATTCATTTCTATGGAAAACTAAAATAT
CTAGGAAAAGTTTTGACTAAAGATTTT
GGGGTTATCCTATGGCTTTTCAGAGAACCTTTC
CCGCATTATGTTAGGTATCAAGGAAAA
TCAATTCTAGCCTCAAAAGGGGCATCTCTTTTG
ATGCAGAAATGGAAAAATTACCTTATC
CATTTCGGGCAATGTCATTTTTCTGTCTGGTCT
CAACCAAAAAGACTCTATATCAATCGA
TTAGGAAACCATTCCTTAGACTTTATGGGTTTT
ATTTCAAATGTGCGACTCAATTCTTCA
GTAATACGGAGTCAAATGTTAGAAAATGCATTT
CTAATAGAAAATATTAGTAAGAAGTTT
GATACCATAGTTCCAATTATTCCTTTGGTTGGA
TCGTTGGCTCAAGCGAGATTTTGTAAT
GGATTAGGGCATCCCATTAGTAAGCCGGTCTGG
ACCGATTTATCCGATTCTGATATTATT
GATCGATTTGGTCGTATATATAGAAATATTTTT
CATTATTATAGTGGCTCTTCAAGAAAA
AAAAGTTTGTATCGAATAAAGTAT
Секвенированный участок гена
mat
K является интроном данного гена и
не кодирует аминокислотную последовательность белка матуразы.
Нуклеотидная последовательность региона psbB-psbH растения Atriplex
pratovii.
Молекулярными систематиками было предложено использование
генов
rbc
L и
mat
K, и маркерных генов
psb
А,
trn
H, ITS в баркодинге наземных
растений. На этой основе растение
Atriplex pratovii,
помимо генов
rbc
L и
mat
K, исследовано на базе региона
psb
B-
psb
H. Данный регион вбирает в себя
гены
psb
B (частично),
psb
N (полностью),
psb
T (полностью) и
psb
H
(частично). В научных публикациях приводится сведения о том, что ген
psb
B
состоит из 1527, ген
psb
N – из 105, ген
psb
T – из 132 и ген
psb
H – из 222 пар
нуклеотидов.
В результате исследований впервые просеквенирован фрагмент региона
psb
B-
psb
H длиной 577 пар нуклеотидов. Полученные данные размещены в
базе данных EMBL-EBI, при этом гену
psb
T присвоен ID номер LT604459, а
его белку – соответственно SCB66076.1:
Forward sequence: 5`-3`. 190 A; 95 C; 100 G; 192 T.
1-60
61-120
GCATTCCAAAAAATTGGAGATCCAACTACAAG
AAGACAAGGAGTTTAATACAACATTGGT
TTATGCTTTTTTGGTTCTATTTTTTTGATTTG
ACAGAGGATACTAGAGCAATCTTGATTT
121-180
GAATCACCACCCTTTTGTTATCATTATTGGGAAAATAATCTCAAGTAAACAGGTATGGAA
181-240 241-300 301-360 361-420
421-480 481-540 541-577
GCTATAATTGTAAACCACAATCGAATCTATGGA
AGCATTGGTTTATACATTTCTATTAGT
CTCTACTCTAGGGATAATTTTTTTCGCTATCTT
TTTTCGGGAACCTCCTAAAATTTCAAC
TAAAAAATGAAATGGTTTTTCATCATTTCAATT
GAAGTAATGAGCCTTCCAATATTGGAA
GGCTCATTACTTCGACTAATCTCCGTGTTCCTC
GAAAGGATCTCTTAGTTGTTGAGAGGG
TTGCCCAAAAGCGGTATATAAGGCATACCCAGT
AAAACTTACCAGTAAACCAGATATAAA
GATGGCGACTAGGGTTGCTGTTTCCATTATTAG
ATAATTTTAAGACCACAATGGATCTAT
GATAAAATCATGTATTTACAACGGAATGGTATA
CAAA
Белковый продукт гена: II субъединица фотосистемы. Аминокислотная
последовательность:
MEALVYTFLLVSTLGIIFFAIFFREPPKISTKK
. Всего – 33.
Молекулярная масса – 3821 Да.
Молекулярно-генетическое сравнение растения Atriplex pratovii с
другими видами и родами.
Данные о последовательностях нуклеотидов
вышеприведенных генов
rbc
L и
mat
K вида
A.pratovii
при помощи
биоинформатической программы MEGA4 сравнивались с данными
секвенирования видов рода
Atriplex
и других родов семейства
Chenopodiaceae,
близких к роду
Atriplex,
хранящихся в базах данных NCBI и
ENA. В результате определены межвидовые и межродовые сходства и
различия вида
A. pratovii
по генам
rbc
L и
mat
K (рис. 2).
42
43
Рис. 2. Результаты
межвидового сравнения
A.pratovii
по гену
mat
K
44
Таблица 1
Количество полиморфизмов в гене
mat
K и замен аминокислот в белке матураза из
Atriplex pratovii
в сравнении с другими видами рода
Atriplex
*
Виды
Количество полиморфизмов
по гену (общее число
нуклеотидов)
– процент сходства
Количество замен аминокислот в
белке (общее число аминокислот в
белке) – процент сходства
A.canescens
4(645) - 99 %
3(215) - 98 %
A.deserticola
12(654) - 98 %
8(218) - 96 %
A.truncata
13(654) - 98 %
9(218) - 95 %
A.hortensis
18(654) - 97 %
13(218) - 94 %
A.sagittata
20(654) - 96 %
13(218) - 94 %
A.laciniata
20(654) - 96 %
13(218) - 94 %
A.prostrata
22(645) - 96 %
14(215) - 93 %
A.patula
26(624) - 95 %
15(208) - 92 %
A.littoralis
13(330) - 96 %
9(160) - 94 %
A.glabriuscula
22(627) - 96 %
16(209) - 92 %
A.voucher
40(654) - 93 %
24(218) - 88 %
Примечание: * - для сравнения взят фрагмент из 654 пар нуклеотидов гена mat
K
и
Atriplex prostrate
фрагмент из 218 аминокислот кодируемого белка матураза Atriplex pratovii
Atriplex
glabriuscula
Atriplex patula
Atriplex littoralis
Atriplex laciniata
Atriplex sagittata
Atriplex hortensis
Atriplex pratovii
Atriplex canescens
Atriplex deserticola
Atriplex truncate
Atriplex voucher
0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000
Grayia spinosa
а
Endolepis dioica
Holmbergia tweedii
Exomis microphylla
Manochlamy salbicans
Halimione portulacoides
Chenopodium album
Einadia hastata
Rhagodia drummondi
Atriplex pratovii
Cremnophyton lanfrancoi
Achatocarpus gracilis
Axyris amaranthoides
Beta vulgaris
Blitum nuttallianum
0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000
б
Рис. 3. Молекулярная филогения
A.pratovii:
(а) межвидовая, основанная на гене
mat
K
и (б) межродовая, основанная на гене
rbc
L
45
Установлено, что исследуемый вид по гену
rbc
L очень близок к видам
A.canescens, A.spongiosa
,
A.laciniata,
отличается одним полиморфизмом
(сравнительно близок) от видов
A.glauca, A.centralasiatica, A.rosea, A.coriace,
A.leucoclada
и резко отличается по 8 полиморфизмам по гену
rbc
L, 40
полиморфизмам по гену
mat
K от вида
A.voucher
(таб. 1)
.
Доказано по гену
rbc
L вида
A.pratovii,
что род
Atriplex
внутри семейства
Chenopodiaceae
–
наиболее близок к роду
Cremnophyton
(отличаются только одним
полиморфизмом).
Межвидовая молекулярная филогения растения Atriplex pratovii.
С
целью уточнения сходства и различий вида
A.pratovii
с другими видами,
внутри рода
Atriplex
была изучена его молекулярная филогения по гену
mat
K.
Впервые разработана молекулярная филогения
A.pratovii
на основе
результатов секвенирования (рис. 3а).
В заключение можно утверждать, что вид
A.pratovii
филогенетически
весьма близок к видам
A.canescens, A.spongiosa
,
A.laciniat.
К тому же
доказано, что данный вид также филогенетически близок в видам
A.centralasiatica, A.rosea, A.hortensis, A.patula.
Межродовая молекулярная филогения растения Atriplex pratovii.
На
основе данных секвенирования гена
rbc
L при помощи биоинформатической
программы MEGA4 разработана межродовая молекулярная филогения для
вида
A. pratovii
(в том числе рода
Atriplex
) в пределах семейства
Chenopodiaceae
(рис. 3б). В результате анализа впервые доказано наибольшее
сходство вида
Atriplex pratovii
а рода с видом
Cremnophyton lanfrancoi.
В пятой главе диссертации
«Элементный состав растений и почвы
высохшего дна Аральского моря»
изложены результаты исследований,
касающиеся количества химических элементов в составе образцов растений
и почвы.
Анализ химических элементов в составе видов растений.
Учитывая
уровень минерализации почв Аралкума, исследованы не только
экологические группы распространенных в регионе перспективных растений,
но и количество содержащихся в них химических элементов. В результате
исследований впервые определено содержание 38 химических элементов в
составе 24 видов растений, относящихся к различным систематическим
единицам, распространенным в Южном Аралкуме, в некоторых растениях
обнаружены индикационные свойства (рис. 4). В научных публикациях
даются сведения о том, что элемент рений встречается только в недрах земли
и не приводятся данные о содержании его в живых организмах. В результате
повторных анализов впервые определена концентрация элемента Re в
составе органов растений.
Доказано, что в сравнении с видами других семейств Аралкума, виды
семейства
Chenopodiaceae
содержат высокую концентрацию данного
элемента, и что в видах рода
Salsola
данного семейства в сравнении с видами
других родов уровень содержания элемента выше и более стабилен.
46
Рис. 4. Соотношение количества химических элементов в составе некоторых
растений, мкг/г:
1–
Ephedra strobilacea;
2–
Atriplex pratovii;
3–
Krascheninnikovia
ewersmanniana;
4–
Kalidium capsicum;
5–
Halostachys belangeriana;
6–
Salsola
arbusculaformis;
7–
Salsola dendroides;
8–
Salsola orientalis;
9–
Salsola richteri;
10–
Haloxylon
aphyllum;
11–
Anabasis salsa;
12–
Camphorosma monspeliaca;
13–
Nanophyton erinaceum;
14–
Climacoptera aralensis;
15–
Atraphaxis spinosa;
16–
Limonium otolepis;
17–
Tamarix
hispida;
18–
Tamarix ramosissima;
19–
Alhagi pseudalhagi;
20–
Peganum harmala;
21–
Artemisia diffusa;
22–
Lycium ruthenicum;
23–
Convolvulus fruticosus;
24–
Carex physodes
47
Анализ химических элементов в составе образцов почвы.
В результате
химического анализа образцов почвы, привезенных из различных частей
исследованной территории, впервые определено содержание 37 химических
элементов. Большая часть этих элементов выявлена также в составе
растительных
образцов.
Изменение
концентрации
большинства
микроэлементов в аналитических образцах различных почв непосредственно
связано с уровнем содержания гумуса, изменением условий pH,
гранулометрическим составом и, конечно же, биологическим разнообразием
экотопа. Сезонные и годовые изменения состава элементов в почве,
связанные с микрофлорой, жизненным циклом видов животных и растений
экосистемы, протекают под общим регулированием природных процессов.
Взаимосвязь содержания элементов в составе видов растений с
составом почвы.
Год за годом в составе почв Аралкума увеличивается
содержание сульфатов и хлоридов таких минералов, как натрий, магний,
калий. Для определения взаимосвязи между количеством содержащихся
элементов в составе почвы и растениях образцы были проанализированы. В
результате анализов установлены различия между содержанием элементов в
растениях и в образцах почвы, где они произрастали (рис. 5).
Ca K
Mg Na Cl
Ca K
Mg Na Cl
а
б
Ca
K
Mg Na
Cl
Ca
K
Mg Na
Cl
вг Рис.5. Взаимосвязь растений различных экологических групп с содержащимися
в почве минералами, мкг/г:
а–псаммофиты; б–гипсофиты; в, г–галофиты.
Зарегистрированы относительно высокие концентрации элементов калия
в растениях группы псаммофитов, натрия
–
в растениях, относящихся к
галофитам, и кальция
–
в растениях, относящихся к группе гипсофитов.
Сообщества, образованные с участием данных растений, имеют
48
прогрессивный характер развития в солончаковых регионах и засоленых
песчаных почвах.
Сравнение количества химических элементов растения Haloxylon
aphyllum с количеством элементов в составе почвы.
Для осознания
адаптационных свойств растений, распространенных на территории
Аралкума, определено количество элементов в почве произрастания, корне и
наземной части широко распространенного растения черного саксаула –
Haloxylon aphyllum
(
Chenopodiaceae
)
.
В результате элементного анализа в
почве его произрастания и корнях определена концентрация 37, а в наземной
части 38 элементов. Было установлено различие между содержанием
элементов в составе почвы и частей растения. Например, Ti и V встречаются
только в составе образцов почвы, а Re, Hg и Se
–
только в корнях и надземной
части растения; Br, Cu, Ni заметно больше накапливаются в корковой части
корня, чем в клетках внутри растения. На основе сравнительного анализа
установлено, что в
Haloxylon aphyllum,
произрастающем в Аралкуме, по
сравнению с
Haloxylon aphyllum
,
распространенным на территории
Казахстана, выше содержание элементов Ag, Sb, U, Br, Mo, но ниже - Fe, Cu,
Ni.
В шестой главе диссертации
«Биохимический анализ видов
некоторых растений»
приведены сведения о свободных аминокислотах,
количестве белково-пептидных фракций и их антимикробной активности.
Содержание свободных аминокислот в растениях.
С целью понимания
роли аминокислот в развитии ответной реакции растений на неблагоприятные
экологические факторы внешней среды исследовано количество свободных
аминокислот в вегетативных органах растений. На рис. 6 представленные
данные по наиболее распространенными видами.
аб Рис. 6. Содержание свободного фенилаланина (а) и пролина (б) в составе широко
распространенных на территории Аралкума растений с видами,
распространенными в природных районах Устюрта и Низовья Амударьи, мг/г
Известно, что некоторые свободные аминокислоты играют важную роль
в ответной реакции растений на различные негативные экологические
факторы. Ученые называют группу «стрессовых» свободных аминокислот, то
есть участвующих в общих адаптивных ответах растений на стресс,
49
«своеобразными» аминокислотами. К таким свободным аминокислотам
относятся аланин, фенилаланин и пролин (Delauney, 1993; Епринцев, 2003).
Согласно научным публикациям фенилаланин является первичным
материалом для синтеза флавоноидов. Под воздействием фермента
фенилаланин аммоний-лиазы (ФАЛ) фенилаланин приобретает кислотную
природу и выполняет каталитические функции в большинстве биохимических
процессов в клетке, а увеличение содержания свободного фенилаланина
отмечено при воздействии стрессовых факторов. Для пролина доказано, что в
условиях стрессового состояния засоленности растений он снижает
осмотический потенциал клетки и, тем самым, отрицательное воздействие
NaCl (Delauney, 1993; Епринцев, 2003). К тому же показано, что пролин
проявляет антиоксидантные свойства при воздействии солей на растение
(Шевякова, 2009; Андреева, 2010). В опытах, проведенных над культурными
растениями, подтверждено значение изменения концентрации фениаланина и
пролина в механизме солеустойчивости растений (Abd El Samad, 2010;
Епринцев, 2003).
В проведенных нами исследованиях установлено (рис. 6), что
содержание свободного фенилаланина и пролина в видах
Tamarix hispida,
Limonium otolepis, Halostachys belangeriana,
распространенных на территории
Аралкума, заметно выше, чем в популяциях видов данных растений,
распространенных в Низовьях Амударьи, а в видах
Haloxylon aphyllum
Artemisia diffusa,
выше, чем в популяциях видов, распространенных на
Устюрте. Это еще раз свидельствует о том, что активный синтез свободного
фениаланина и пролина в клетках занимает центральное место в
стабилизации
биохимических
процессов
клетки
для
снижения
отрицательного воздействия различных солей и их нейтрализации.
Содержание белков в растениях.
В Лаборатории химии белков и
пептидов Института биоорганической химии АН РУз осуществлены работы
по определению количества общих белков в составе 12 перспективных
солеустойчивых пустынных растений различных экологических групп,
относящихся к различным родам и семействам, распространенным на
территории высохшего дна Аральского моря (таб. 2).
Таблица 2
Количество белков некоторых растений изучаемой территории
Экологическ
ие группы
Название растения
Содержан
ие белка,
%
Количество белково
пептидных
компонентов, мкг/г
сухого сырья
1
2
3
4
Галофиты
Lycium ruthenicum
18,30
23,8
Salsola dendroides
13,34
11,8
Nitraria schoberi
17,60
4,6
Halogeton glomeratus
10,90
3,8
Climacoptera aralensis
10,90
3,0
Tamarix ramosissima
13,16
2,2
Limonium otolepis
12,78
1,2
50
Продолжение таблицы 2
1
2
3
4
Псаммофиты
Astragalus villosissimus
11,65
11,6
Artemisia diffusa
7,87
8,4
Гипсофиты
Salsola arbusculaformis
10,23
8,2
Camphorosma
monspeliacum
12,70
5,0
Salsola orientalis
8,05
1,2
Как показано в таб. 2, несмотря на тяжелые экологические условия
вегетации данных растений в Аралкуме, в их составе присутствует
достаточное количество белково-пептидных компонентов с наибольшими
показателями для
Lycium ruthenicum, Salsola dendroides
и
Astragalus
villosissimus
и наименьшими
–
для
Salsola orientalis, Limonium otolepis
,
Tamarix ramosissima
. Электрофоретический анализ тотальных белково
пептидных фракций показал наличие низкомолекулярных компонентов ниже
14,4 кДа у
Salsola arbusculaformis
(около 7, 9 и 11 кДа),
Nitraria schoberi
(около 7, 9 кДа)
, Salsola orientalis
(около 11 кДа),
Salsola dendroides
(около 11
кДа)
.
Отдельно следует выделить присутствие мажорных фракций в
следующих образцах растений:
Salsola orientalis –
около 17 кДа,
Halogeton
glomeratus
– около 24 кДа
, Astragalus villosissimus –
около 30 кДа,
Salsola
arbusculaformis –
около 40 кДа,
Nitraria schoberi
– около 23 и 28 кДа,
Lycium
ruthenicum
– около 25 и 97 кДа.
Антибактериальный потенциал биологически активных соединений.
Исследована антимикробная активность белково-пептидных фракций на 5-ти
культурах условно патогенных микроорганизмов 12 перспективных
солеустойчивых пустынных растений и суммы полифенолов из галофита
Tamarix ramosissima
(
Tamaricaceae
). В качестве положительного контроля
использовали антибиотик широкого спектра действия – канамицин, в дозе 5
мкг/мл (таб. 3).
Таблица 3
Влияние некоторых веществ, выделенных из растений, на рост и развитие условно
патогенных микроорганизмов (72 ч)
Название растения
Выделенные
вещества/ органы
растений.
Вещества были взяты
в дозе 1 мкг/50 мкл
Антагонистическая
активность d (зона
подавления роста), мм
Bac
illus
subt
ilis
Esc
her
ichi
a
coli
Pse
udo
mon
as
aero
gino
sa
Staphy
lococc
u
s
aure
us
Can
dida
albi
cans
1
2
3
4
5
6
7
Канамицин. Концентрация – 5 мкг/мл
11±3 12±2 20±2 17±2 12±3
Lycium
ruthenicum
(Solanaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги
12±1
-
-
13±2 11±2
Salsola
dendroides
(Chenopodiacea
e)
Белково-пептидная
фракция/побеги,
листья, семена
-
-
-
-
-
51
Продолжение таблицы 3
1
2
3
4
5
6
7
Nitraria schoberi
(Nitrariaceae)
Белково-пептидная
фракция/листья
18±4 8±1
-
12±3
-
Nitraria schoberi
(Nitrariaceae)
Белково-пептидная
фракция/семена
18±2 15±3 35±5 35±4 22±2
Halogeton
glomeratus
(Chenopodiaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
-
-
-
2±1
15±3
Climacoptera
aralensis
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
5±2
-
-
12±3
-
(Chenopodiaceae)
Tamarix
ramosissima
(
Tamaricaceae
)
Сумма
полифенолов/
побеги, листья,
семена
42±4
-
8±2
-
-
Tamarix
ramosissima
(
Tamaricaceae
)
Белково-пептидная
фракция/побеги,
листья, семена
17±3 5±2
-
-
12±3
Limonium otolepis
(Plumbaginaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги,
листья, семена
-
-
8±2
16±3
-
Astragalus
villosissimus
(Fabaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
12±3
-
8±3
15±4
-
Artemisia diffusa
(Asteraceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
-
-
12±3 11±2
-
Alhagi pseudalhagi
(Fabaceae)
Белково-пептидная
фракция/семена
18±3
-
-
-
40±4
Alhagi pseudalhagi
(Fabaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги
21±2 10±1
-
-
25±3
Artemisia diffusa
(Asteraceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
-
-
12±3 11±2
-
Salsola
arbusculaformis
(Chenopodiaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
-
-
-
9±2
-
Camphorosma
monspeliacum
(Chenopodiaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
11±2
-
11±2
-
-
Salsola orientalis
(Chenopodiaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
-
-
8±2
-
11±3
Peganum harmala
(Peganaceae)
Белково-пептидная
фракция/побеги, листья
20±4
-
-
-
16±2
Peganum harmala
(Peganaceae)
Белково-пептидная
фракция/семена
22±2
-
-
-
14±2
Примечание
: “ – “ подавление роста бактерий не наблюдается
Результаты анализов показали наличие у соединений антагонистической
и бактериостатистической активности по отношению к тест-культурам
микроорганизмов.
Наблюдалось
относительно
высокое
воздействие
соединений, выделенных из
Tamarix ramosissima, Alhagi pseudalhagi,
Peganum harmala, Nitraria schoberi,
на рост и развитие вышеприведенных
микроорганизмов (зона подавления роста до 18–24 мм). Сравнительный
анализ антимикробной активности двух классов активных химических
соединений, выделенных из одного и того же растения
Tamarix ramosissima,
показал, что действие суммы полифенолов на
Bacillus subtilis
в разы
52
эффективнее, чем белково-пептидной фракции, что требует в дальнейшем
дополнительного исследования.
На основе полученных результатов рекомендуется использовать
растения пустынной зоны Аралкума в качестве ресурсной базы для
разработки
лекарственных
средств
белково-пептидной
природы с
терапевтическими свойствами широкого спектра действия.
ВЫВОДЫ
На основе проведенных исследований в ходе выполнения докторской
диссертации на тему «Молекулярно-биологические и экологические
особенности растений высохшего дна Аральского моря» представлены
следующие выводы:
1. Установлено, что на территории Южного Аралкума произрастает 220
видов высших растений (130 из них выявлены впервые) и определены
химический состав, свободные аминокислоты и белково-пептидные
компоненты широко распространенных видов. Установлено, что на
территории встречаются 5 редких видов растений –
Rosa majalis, Tulipa
biflora
,
T. buhseana
,
Crambe edentula
,
Artemisia austriaca
и одно эндемичное –
Atriplex pratovii
. Доказано, что флора Южного Аралкума возникла на базе
Ирано-Туранской флоры.
2. Определено содержание 38 элементов в составе 24 видов растений,
относящихся к различным систематическим единицам. Установлено
накопление редких химических элементов, в часности элемента рения, в
органах растений. Определено содержание 37 элементов в составе почвы. На
основе этих данных показано, что биологическое разнообразие и жизненные
циклы в экосистеме находятся в тесной связи с изменением количества
химических элементов в составе почвы в течение сезонов и годов и
регулируются адаптационными процессами.
3. Определено содержание свободных аминокислот в составе органов 15
видов растений, распространенных на изучаемой территории, и исследована
их роль в приспособлении растений к стрессовым факторам. Выявлено, что
концентрация свободного фенилаланина и пролина в растениях
Tamarix
hispida, Limonium otolepis, Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum
и
Artemisia diffusa,
распространенных на территории Аралкума, значимо выше,
чем в популяциях Нижней Амударьи и Устюрта.
4. Подтвержден экологическими характеристиками растений
адаптационный механизм увеличения количества определенных
макроэлементов, свободных аминокислот и вторичных метаболитов,
выявленных биохимическими методами.
5. Установлено, что белково-пептидные компоненты, выделенные из
растений высохшего дна Аральского моря, обладают антибактериальным
потенциалом на условно патогенные микроорганизмы человека. Растения
Tamarix ramosissima, Alhagi pseudalhagi, Limonium otolepis, Peganum harmala,
53
Nitraria schoberi
рекомендованы в качестве источников лекарственных
средств нового поколения.
6. Впервые просеквенированы участки маркерных генов для ДНК
баркодинга
растения
Atriplex
pratovii
;
установлена
нуклеотидная
последовательность фрагментов генов
rbc
L, состоящих из 488, 537 и 811 пар
нуклеотидов; фрагментов
mat
K, состоящих из 283, 403 и 804 пар
нуклеотидов; региона
psb
B-
psb
H , состоящего из 577 пар нуклеотидов.
7. Впервые доказано молекулярно-генетическое отличие вида
Atriplex
pratovii
от других видов данного рода. Впервые разработана межвидовая и
межродовая молекулярная филогения растения
Atriplex pratovii
по генам
rbc
L,
mat
K. Определено, что изученный вид очень близок к видам
A.canescens,
A.spongiosa
,
A.laciniata
, близок по отношению к видам
A.glauca,
A.centralasiatica, A.rosea, A.coriace, A.leucoclada
(различие по одному
полиморфизму), имеет резкое различие (8 полиморфизмов по гену
rbc
L, 40
полиморфизмов по гену
mat
K) с видом
A.voucher.
По гену
rbc
L доказана
большая близость вида
A. pratovii,
в том числе рода
Atriplex
среди других
родов семейства
Chenopodiaceae,
с семейством
Cremnophyton
(
С. lanfrancoi
).
Рекомендовано использование гена
mat
K в качестве гена кандидата для ДНК
баркодинга данного рода и видов близких к нему родов.
8. Проведено разделение 66 видов растений, широко распространенных
на территории Южного Аралкума, на экологические группы по отношению к
механическому составу, уровню засоленности почвы, чувствительности к
уровню влажности почвы, требовательности к воде.
9. Доказано, что покрытие площадей засоленных почв растениями
происходит за счет природных закономерностей, обусловливающих
поэтапное заселение псаммофильными растениями почв, освоенных ранее
галофитами. Ландшафт, в том числе и степень формирования растительного
покрова (количественный состав и разнообразие) в направлении от бывшего
коренного берега моря к воде (Аральского моря) уменьшается.
10. Установлены и рекомендованы перспективные для геологических
разведочных работ виды растений Аралкума: представители галофитов
Limonium otolepi, Salsola dendroides –
индикаторы никеля; представители
псаммофитов
Carex physodes, Alhagi pseudalhagi –
индикаторы золота;
представители гипсофитов
Atraphaxis spinosa, Anabasis salsa,Camphorosma
monspeliaca
– индикаторы европия. Выявлен ряд видов рода
Salsola
(семейство
Chenopodiaceae
), накапливающих в органах растений химический
элемент рений.
11. Обоснованы биохимические особенности растений в их
приспособлении к своеобразным условиям внешней среды. Перспективные
виды растений (
Climacoptera aralensis, Limonium otolepis, Atriplex pratovii,
Salsola dendroides
,
S.orientalis, S.richteri, Kalidium capsicum, Halostachys
belangeriana, Tamarix ramosissima, T.hispida, Nitraria schoberi, Lycium
ruthenicum, Haloxylon aphyllum
) рекомендованы к использованию в
фитомелиоративных работах.
54
ONCE-ONLY SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING SCIENTIFIC
DEGREES DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01 AT THE INSTITUTE OF
BIOORGANIC CHEMISTRY, THE NATIONAL UNIVERSITY OF
UZBEKISTAN AND THE INSTITUTE OF CHEMISTRY OF PLANT
SUBSTANCES
INSTITITE OF BIOORGANIC CHEMISTRY
SHERIMBETOV SANJAR GULMIZOEVICH
MOLECULAR-BIOLOGICAL AND ECOLOGICAL PECULIARITIES OF
SPECIES OF PLANTS IN THE DRYING BOTTOM OF THE ARAL SEA
03.00.01 – biochemistry, 03.00.10 – ecology
DISSERTATION ABSTRACT
OF DOCTOR OF BIOLOGICAL SCIENCES (DSc)
Тashkent - 2017
55
Тhis Post DSc thesis has been registered with the number B2017.1.DSc/B1 at the
Supreme Attestation Commission of the Cabinet of Ministers of the Republic of
Uzbekistan.
The dissertation has been prepared at the Institute of Bioorganic Chemistry.
The abstract of the dissertation is posted in three (Uzbek, Russian, English (resume))
languages on the website of the Scientific Counsil (www.biochem.uz) and on the website of
“Ziyonet” information and educational portal (www.ziyonet.uz).
Scientific consultant: Mukhamedov Rustam Sultanovich
doctor of science in
biology, professor
Official opponents: Kadirova Dilbar Abdullaevna
doctor of science in
biology
Khamidov Gulomjon
doctor of science in biology, professor
Abdullaev Alisher Abdumavlyanovich
doctor of science in biology
Leading organization: Samarkand state university
Defence will take place on 19 July 2017 year 9
00
at the once-only meeting of the Scientific
council DSc.27.06.2017.К/В/Т.37.01 of the Institute of Bioorganic Chemistry, the National
University of Uzbekistan and the Institute of Chemistry of Plant Substances at the following
address: 100125, Tashkent, 83 M.Ulugbek street. Phone: 262-35-40, Fax: (99871) 262-70-63).
Dissertation is registered at the Information Resource Centre at the Institute of Bioorganic
Chemistry (registration number D-190) (Address: 100125, Tashkent, 83 M.Ulugbek street.
Phone: 262-35-40, Fax: (99871) 262-70-63), e-mail: asrarov54@mail.ru).
Abstract of dissertation is distributed on 6 July 2017 year.
(Protocol at the register 3 on 6 July 2017 year)
Sh.I.Salikhov
Chairman of once-only scientific council
awarding scientific degrees, D.B.Sc., academician
M.I.Asrarov
Scientific secretary of once-only scientific council
awarding scientific degrees, D.B.Sc., professor
Sh.U.Turdikulova
Chairman of once-only Scientific seminar under once
only scientific council awarding scientific degrees, D.B.Sc.
56
INTRODUCTION (abstract of doctoral dissertation)
The aim of research work
is the identification of biochemical, molecular
biological and ecological peculiarities of plants growing on the Aral Sea dried-out
bottom, and assessment of their potentials.
The objects of the research work.
Species of plants widespread in the
territory of the Southern Aralkum, their genes for DNA barcoding, chemical
elements, free amino acids, proteins and peptides served as the objects of the
research. Materials for analysis were collected during various seasons within the
period from 2006 to 2016.
Scientific novelty of the research work
is as follows:
220 higher plants were identified naturally occurring in the territory of the
Southern Aralkum 130 of them were found for the first time; the plants widespread
in the territory under study were proved to be formed on the basis of Irano
Turanian flora;
concentrations of 38 elements as constituents of plant species and of 37
elements in the soil were measured; rhenium was found in the organs of plants
under study and concentrations of free amino acids as constituents of plant species
widespread in the territory under study were measured; role of phenylalanine and
proline in adjustment of the plants to the stress factors was proved;
total proteins and peptides were isolated from the plants widespread on the
dried-out bottom of the Aral Sea were studied, their antibiotic activity to pathogens
of human organism was tested;
for the first time
rbcL
gene of
Atriplex pretovii
was found to consist of 488,
537 and 811 bp; 283 and 404 bp were identified in
mat
K gene, and 577 bp were
found in
psb
B-
psb
H regions, results of sequencing were included in EMBL-EBI
database;
for the first time from molecular-genetic point of view
Atriplex pratovii
was
proved to differ from other
Atriplex
genus plants and
Atriplex pratovii
interspecific
and intergeneric molecular phylogeny by
rbc
L and
mat
K genes was developed;
plant species widespread divided into ecological groups and bioindicating
properties have been established.
Implementation of the research results.
On the basis of the study on
biochemical, molecular-biological and ecological peculiarities of the Aral Sea
dried-out bottom:
Salsola arbusculaformis, S.orientalis, S.richteri, Alhagi pseudalhagi,
Kalidium capsicum, Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum, Atraphaxis
spinosa
, the plants with bioindication properties, were reduced to practice as the
indicators and
Tamarix ramosissima, Alhagi pseudalhagi, Peganum harmala,
Nitraria schoberi, Astragalus villosissimus,
the plants containing bioactive
substances were reduced to practice as medicinal ones (confirmation by the letter
from Uzbekistan State Committee for Nature Protection (02/10-914 dated February
9, 2017). The findings from the study allowed using some Aralkum plants as
reserve base for medications of new generation.
57
Tamarix hispida, Halostachys belangeriana, Haloxylon aphyllum, Salsola
dendroides
,
Climacoptera aralensis, Atriplex pratovii, Limonium otolepis
, plants
widely spread on solonchaks, were reduced to practice as phytomeliorants for the
salinized soils (confirmed by the letter from the General Directorate of Forestry,
Ministry for Agriculture and Water Management (06/11-535 dated May 17, 2016).
The findings from the study allowed starting up artificial plant communities on the
Aralkum solonchaks.
Tamarix ramosissima, T.hispida, Alhagi pseudalhagi, Peganum harmala,
Nitraria schoberi, Salsola orientalis, S.richteri, S. dendroides
,
Halostachys
belangeriana, Haloxylon aphyllum, Climacoptera aralensis, Limonium otolepis
were the plants to be reduced to geological exploration works, for creation of tree
belt areas and pastures, and as reserve base of medications (confirmed by the letter
from GEF Agency of the International Fund for Saving the Aral Sea (IFAS) No.
1/49 dated February 2017). The findings from the study allowed using the
Aralkum plants for creation of tree belt areas and pastures.
The data on plant species under study, on their ecology, dynamics and results
of analysis of their macro-and microelement compositions were used in monitoring
of the Prearal environmental situation performed in Shirshov Institute of
Oceanology, the Russian Academy of Sciences (confirmed by the letter from
Shirshov Institute of Oceanology, the Russian Academy of Sciences No.01/2115-
224 dated March 11, 2016). The findings from the study allowed monitoring
current ecological situation in the Prearal area.
The data obtained in the sequencing of
rbc
L and
mat
K genes, and
psb
B and
psb
H regions in
Atriplex pratovii
were registered in The European Nucleotide
Archive (Cambridge, United Kingdom) EMBL-EBI (http://www.ebi.ac.uk)
database with ID numbers LT604458, LT604459, LT604460, LT628367 their
protein products were assigned with ID numbers SCB66075.1, SCB66076.1,
SCB66077.1 and SCZ84109.1 respectively. The data can be used to study plant
species widespread in various regions worldwide.
The structure and volume of the thesis.
Containing 152 pages of text, the
dissertation has introduction, six chapters, conclusions, list of references and
appendices.
58
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
I бўлим (I часть; part I)
1. Шеримбетов С.Г. Жанубий Оролқум шўрхокларидан янгидан
ажратилган ўсимлик жамоалари // ЎзР ФА Маърузалари. - 2010. - № 6. - Б.
69-70 (03.00.00. №6).
2. Sherimbetov S.G. Janubi-G`arbiy Orolqum florasining qo`shni hududlar
florasi bilan qiyosiy tahlili // O`zbekiston biologiya jurnali. - 2010. - № 6. - В.28-
30 (03.00.00. №5).
3. Шеримбетов С.Г. Характеристика галофитов растительного покрова
южного Аралкума (на примере черносаксауловой формации –
Haloxyleta
aphylly
) // Вестник Национального университета Узбекистана. - 2011. Спец.
выпуск. Биология. - С.87-88 (03.00.00. №9).
4. Шеримбетов С.Г. Орол денгизи сувидан бўшаган жанубий ҳудудларда
олиб борилган геоботаник тадқиқотларнинг баъзи натижалари // ЎзР ФА
Маърузалари. - 2012. - № 4. - Б. 70-73 (03.00.00. №6).
5. Шеримбетов С.Г., Мухамедов Р.С. Соленакапливающие растения
индикаторы высохшего дна Аральского моря // Доклады Академия наук РУз.
-2014. -№ 6. -C. 67-70 (03.00.00. №6).
6. Sherimbetov S.G. Composition of elements of some higher plants of the
dry seafloor of the Aral Sea // Uzbek biological journal. - 2014. - №4. - P. 8-10
(03.00.00. №5).
7. Sherimbetov S.G., Pratov U.P., Mukhamedov R.S. Classification of plants
in the south drying bottom of the Aral Sea // Вестник Санкт-Петербургского
государственного университета. - 2015. - Серия 3. Биология. - № 4. - С. 39-50
(03.00.00. №11).
8. Шеримбетов С.Г. Галофильная растительность высохшего дна
Аральского моря и ее роль в формировании биологического разнообразия //
Вестник Гулистанского государственного университета. -2015. -№3 (58). -C.
29-32 (03.00.00. №3).
9. Шеримбетов С.Г., Мухамедов Р.С. Элементный и аминокислотный
состав
Haloxylon aphyllum
(Minkw.) Iljin, произрастающего на высохшем дне
Аральского моря // Доклады Академия наук РУз. - 2015. - № 4. - C. 56-59
(03.00.00. №6).
10. Sherimbetov S.G., Ishimov U.J., Juraeva R.N., Tashpulatov J.J.,
Mukhamedov R.S. Antimicrobial activity of some substances isolated from the
eremophytes growing at the dry sea floor of the Aral Sea // Uzbek Biological
Journal. - 2016. -№ 1. - P. 3-5 (03.00.00. №5).
11. Sherimbetov S.G., Mukhamedov R.S., Pratov U.P. Taxonomical and
ecological plant characterization of the drying bottom of the Aral Sea // Advances
in Environmental Biology. - 2016. - Vol. 10. - № 10. - P. 1-6. (№40. ResearchGate,
IF – 0.18).
59
12. Sherimbetov S.G., Sherimbetov A.G. Trace elements of indicate-plants on
dried bottom of the Aral Sea // European Science Review. - 2016. - № 9-10.
September–October. - P. 27-29. (03.00.00. №6).
13. Шеримбетов С.Г., Давлетчурин Д.Х., Мухамедов Р.С.
Atriplex pratovii
Sukhor. (
Chenopodiaceae
) ўсимлиги
mat
K ва
rbc
L генларини полимераза
занжир реакцияси усули ѐрдамида ўрганиш // Гулистон давлат университети
ахборотномаси. - 2016. - №3 (62). - Б. 26-30. (03.00.00. №3).
II бўлим (II часть; Part II)
14. Шеримбетов С.Г. Экологические группы растений осушенного дна
Аральского моря // Биология – наука XXI века: Сборник тезисов 14-ой
Пущинской школы-конференций молодых ученых. - Т.2. - Пущино, 2010. - С.
96.
15. Шеримбетов С.Г. Жанубий Оролқумда тарқалган муҳофазага муҳтож
ўсимликлар // Проблемы рационального использования и охрана
биологических ресурсов Южного Приаралья. Сборник тезисов III
Международная научно-практическая конференции. - 13-14 мая. - Нукус,
2010. - С. 110.
16. Шеримбетов С.Г. Экологическое состояние растительных сообществ
южной части осушенного дна Аральского моря // Проблемы изучения и
сохранения растительного мира Евразии. Материалы Всероссийской
конференции с международным участием, посвященной памяти Л.В.
Бардунова. - 15-19 сентября, 2010. - Иркутск, 2010. - С. 549-550.
17. Sherimbetov S.G. Researching flora of the south dried bottom of the Aral
Sea // Advances in botany and ecology. Book of abstracts international conference
of young scientists. - September 21-25, 2010. - Yalta. 2010. - P. 152-153.
18. Шеримбетов С.Г. Перспективные доминанты закрепителя песков и
солончаков осушенного дна Аральского моря // Взгляд молодых ученых на
актуальные проблемы науки. Материалы республиканской научно
практической конференции. - 29 октября, 2010. - Ташкент, 2010. - С. 48.
19. Шеримбетов С.Г. О проблемах комплексного изучения высохшего
дна Аральского моря // Взгляд молодых ученых на актуальные проблемы
науки. Материалы Республиканской научно-практической конференции. - 29
октября, 2010. - Ташкент, 2010. - С. 48-49.
20. Шеримбетов С.Г. Жануби-Ғарбий Оролқум ўсимликларининг тупроқ
экологик гуруҳлари // Ekologiya xabarnomasi. - Toshkent, 2010. - № 10 (115).-
Б.14.
21. Sherimbetov S.G. Some results of geobotanical research of the dried
bottom of the southern Aral Sea // Актуальные проблемы геоботаники.
Материалы международной научной конференции, посвященной памяти
выдающегося ученого, основоположника казахстанской геоботанической
школы, академика НАН РК Б.А.Быкова в связи с 100-летием со дня
рождения. - Алматы, 11-13 мая, 2011. - Алматы, 2011. - С. 108-110.
22. Шеримбетов С.Г. Орол денгизининг қуриган тубида шаклланаѐтган
биологик хилма-хилликнинг ҳозирги холати // Биохима-хиллик ва иқлим
60
ўзгариши муаммолари. Илмий-назарий семинар матеиаллари. - 22 сентябрь,
2010 йил. - Тошкент, 2010. - Б. 83-85.
23. Шеримбетов С.Г. Биологическое разнообразие высохшего дна
Аральского моря в его южной части // Вестник молодых ученых. - 2011. -
№1-2. - С. 43-46.
24. Шеримбетов С.Г. О проблемах изучения устойчивости к
экстремальным условиям пустынных растений на молекулярно
биологическом уровне // Актуальные проблемы биологии и химии.
Всероссийская молодежная конференция. - Пущино, 30 июля – 3 августа
2012 г. - C. 135.
25. Шеримбетов С.Г. Изменение некоторых первичных сукцессий
высохшего дна Аральского моря // Биология – наука XXI века: Сборник
тезисов 17-ой Пущинской школы-конференций молодых ученых. - 22-26
апреля 2013. - Пущино, 2013. - C. 573.
26. Шеримбетов С.Г. Жанубий Оролқум ўсимликлар дунѐси. Фан ва
турмуш. - № 1-2. - 2013. - Б. 82-85.
27. Sherimbetov S.G. Plant diversity investigation of dry seafloor of the Aral
Sea: present and future // 3
rd
Science in Botanic Gardens Congress. - 1
st
-4
th
April
2014, Gran Canaria, Spain, 2014. - P.19.
28. Шеримбетов С.Г. Жанубий Орол бўйи тупроғининг кимѐвий таркиби ва
унинг биохилма-хилликка таъсири // “XXI аср – интеллектуал авлод асри”
шиори остидаги Тошкент шаҳри ва Тошкент вилояти ҳудудий илмий-амалий
конференцияси тўплами. - Тошкент, 16-17 май, 2014 йил. - Б. 243-248 б.
29. Sherimbetov S.G., Pratov U.P., Mukhamedov R.S. Identification of new
perspective physiologically active compounds from vascular plants of seafloor
Aral Sea // Биоразнообразие, сохранение и рациональное использование
генофонда растений и животных. Материалы республиканской конференции,
посвящѐнной 80-летию заслуженного деятеля науки РУз, проф. У.П.Пратова. -
Ташкент, 9-10 сентября 2014 г. - С.158-159.
30. Sherimbetov S.G. Primary results of chemical analysis of the soil of dry
seafloor of the Aral Sea // 2
nd
International Conference on Arid Lands Studies.
Innovations for sustainability and food security in arid and semiarid lands. -
Samarkand. - 9-13 September, 2014. - P. 135.
31. Sherimbetov S.G. Salt-accumulating indicator plants on the dry seafloor
of the Aral Sea // 2
nd
International Conference on Arid Lands Studies. Innovations
for sustainability and food security in arid and semiarid lands. - Samarkand. 9-13
September, 2014. - P. 136.
32. Шеримбетов С.Г. О миграции
Rheum tataricum
L. на осушенном дне
Аральского моря // Материалы Международной научно-практической
конференции
молодых
ученых,
аспирантов
и
студентов.Энерго-и
ресурсоэффективные
технологии
производства
и
хранение
сельскохозяйственной продукции. - Харьков, 2014. - 30-31 октября 2014 г. - С.
198-199.
33. Шеримбетов С.Г., Давлетчурин Д.Х., Мухамедов Р.С. Оптимизация
полимеразной цепной реакции ITS региона 18S-5.8S участка рДНК видов
61
рода
Salsola
и
Climacoptera
(сем.
Chenopodiaceae
) // Актуальные проблемы
химии природных соединений. - Ташкент, 12 марта 2015 года. - С. 36. 34.
Sherimbetov S.G., Mukhamedov R.S. Plant biodiversity in the south drying sea
floor of Aral sea // The International N.W.Timofeff-Ressovsky Conferences
“Modern problems of genetics, radiobiology, radioecology and evolution”. - 2015.
- Saint-Petersburg, 2-6 June 2015. - P.1
35. Sherimbetov S.G. Preliminary results of chemical analyses of plants in the
drying Aral Sea // Актуальной проблемы физико-химической биологии.
Материалы научно-практической конференции посвящѐнной 80-летию
академика АН РУз Ташмехамедова Бекжана Айбековича. - Ташкент. 14
апреля 2015 г. - P. 353-355.
36. Ишимов У.Ж., Шеримбетов С.Г., Сагдиева Л.А., Бердиев Н.Ш.,
Олимжонов Ш.С., Рузметова Д.Т.
Solanaceae
оиласи
Lycium ruthenicum
Murr.
тури таркибидаги оқсил ва пептид таҳлилларининг бирламчи натижалари //
Физик-кимѐвий биологиянинг долзарб муаммолари. Тошмухадов Бекжон
Ойбековичнинг 80-йиллик таваллудига бағишланган Илмий-амалий анжуман
материаллари. - Тошкент. 14 апреля 2015 г. - Б.123-125.
37. Sherimbetov S.G. Classification of
Liliopsida
species of drying bottom of
the Aral Sea // Proceedings of III (XI) International Botanical Conference of
Young Scientists in Saint-Petersburg. - 4-9 October 2015, Saint-Petersburg. - P.
140-141.
38. Шеримбетов С.Г. Перспективы освоения пустынь высохшего дна
Аральского моря // Аграрная наука – сельскому хозяйству. X Международная
научно-практическая конференция. - Сборник статей. - Книга 2. - Барнаул,
Россия, 4-5 февраля 2015. - С. 480-481, 544, 589.
39. Sherimbetov S.G. Effect of drying of the Aral Sea to climate Change //
Международная научно-практическая Интернет-конференция «Современное
экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты
рационального природопользования». - Астраханская область, Россия, 29
февраля 2016. - C. 363-364.
62
Автореферат «Ўзбекистон биология журнали» таҳририятида
таҳрирдан ўтказилди.
63
Бичими 60х84
1
/
16
. Ризограф босма усули. Times гарнитураси.
Шартли босма табоғи: 4,25. Адади 100. Буюртма № 22.
«ЎзР Фанлар Академияси Асосий кутубхонаси» босмахонасида чоп этилган.
Босмахона манзили: 100170, Тошкент ш., Зиѐлилар кўчаси, 13-уй.
64
