Все статьи
Роль ризосферных микроорганизмов в стимуляции роста и развития нута и биологическом контроле его корневых болезней в условиях засоления
Актуальность и востребованность темы диссертации. В последние годы почвенное засоление стало одной из наиболее острых глобальных проблем сельского хозяйства во всём мире. Особенно это касается стран с засушливым и полузасушливым климатом. Так в мире примерно 955 млн гектар являются засоленными1, из которых приблизительно третья часть считается засоленной ионами Na’.2 Засоление способствует быстрой деградации сельскохозяйственных угодий. Причиной этого является то, что многие сельскохозяйственные культуры не могут нормально расти в засоленных почвах, потому что нарушаются устоявшиеся микробиоценозы и почва становится практически безжизненной.
Одним из действенных подходов для решения данной проблемы является селекция и внедрение солеустойчивых растительно-микробных симбиозов на проблемных землях. Лучше всего для этого подходят бобовые культуры, в частности нут. Однако нут очень чувствителен к засолению почвы. В зависимости от концентрации солей в почве значительно снижается количество всходов, растения становятся низкорослыми со слабо развитой корневой системой, значительно снижается иммунитет, что в итоге приводит к заболеваниям и гибели растения. Засоление почвы практически нарушает симбиотические взаимоотношения между бобовыми культурами и ризобиями. В результате снижается образование клубеньков, фиксация атмосферного азота и нитрогеназная активность. В частности погибают многие штаммы клубеньковых бактерий, что мешает формированию эффективных симбиозов.
Кроме того, большую проблему представляют фитопатогснныс грибы, вызывающие корневые болезни нута. В отдельные годы они приводят к значительным потерям урожая и к снижению его качества. Известно, что некоторые микроорганизмы способны подавлять рост фитопатогенных грибов за счёт таких свойств, как, продуцирование гидролитических ферментов, сидерофоров, HCN и др. Одними из самых эффективных в этом отношении микроорганизмов являются некоторые представители рода Pseudomonas, которые также способствуют снижению различных стрессов у растений, тем самым повышая их устойчивость к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам окружающей среды. Однако до сих пор не ясно, какую именно роль могут играть данные бактерии в ризобиально-бобовом симбиозе, а также не достаточно изучено их влияние на нут в условиях засоленных почв. В связи с этим поиск эффективных солеустойчивых штаммов клубеньковых бактерий и псевдомонад, изучение их влияния на нут в условиях засоления и создание на их основе конкурентоспособных биопрепаратов для улучшения роста и развития нута, а также борьбы с его корневыми болезнями в условиях засоленных почв является актуальной задачей.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлении № 142 Кабинета Министров Республики Узбекистан от 27 мая 2013 года «О программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание эффективного биопрепарата на основе ростстимулирующих ризосферных микроорганизмов для повышения урожайности нута в условиях засоления.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
из клубеньков и ризосферы нута, выращенного в засоленных почвах, выделены ростстимулирующие штаммы бактерий, относящиеся к родам Pseudomonas и Mesorhizobium, которые методом определения последовательности нуклеотидного состава 16S рРНК отнесены соответственно к Pseudomonas chlororaphis - 66 и Mesorhizobium ciceri - 4;
получены рифампицин-рсзистснтные штаммы этих бактерий, благодаря которым удалось определить их колонизирующие способности в корневой системе нута;
впервые установлено, что Р. chlororaphis-66 способствует активному клубенькообразованию у нута, а также повышает его иммунитет, продуктивность и устойчивость к фитопатогенным грибам;
изучены различные свойства штаммов М. ciceri-4 и Р. chlororaphis-66, влияющие на рост и развитие нута, а также факторы, отвечающие за биологический контроль фитопатогенных грибов, вызывающих корневые болезни нута;
впервые установлено, что различные сорта нута синтезируют экссудаты различной природы (сахара, кислоты, аминокислоты) в различных количествах и секретируют их через корневую систему;
путём фракционирования корневых экссудатов на колонке с ионообменной смолой Dowex, получены 3 фракции: катионная (гистидин, аргинин, лизин, цистеин, серин, глицин, аспарагиновая кислота, лейцин, изолейцин и аланин), анионная (глюконовая, галактоновая и маннуроновая кислоты), нейтральная (глюкоза, галактоза, арабиноза, ксилоза и рибоза);
определено, что аттрагирующая способность отдельных фракций (зоны аттракции (см): катионная-1,0; анионная-0,6; нсйтральная-0,8) ниже, чем суммарная (зона аттракции - 2,8 см). Смесь катионной и нейтральной фракций обладает более высокой аттрагирующей способностью, чем смесь катионной и анионной и смесь анионной и нейтральной фракций;
впервые на основе отобранных штаммов Pseudomonas chlororaphis-66 и Mesorhizobium ciceri-4 разработан новый биопрепарат «Псевдоризобин».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Роль ризосферных микроорганизмов в стимуляции роста и развития нута и биологическом контроле его корневых болезней в условиях засоления» представлены следующие выводы:
1. Из ризосферы и клубеньков нута выделены и отобраны методом скрининга солеустойчивыс штаммы бактерий родов Pseudomonas и Mesorhizobium, способные усиливать рост и развитие нута в условиях засоления.
2. Изучены морфолого-культуральные и физиолого-биохимические свойства бактерий. С помощью 16S рРНК анализа отобранные штаммы были идентифицированы как Pseudomonas chlororaphis-66 и Mesorhizobium ciceri-4 и зарегистрированы в GcnBank под номерами КХО12005 и КХО 12006, соответственно.
3. Определены оптимальные условия культивирования выделенных штаммов Pseudomonas chlororaphis-66 и Mesorhizobium ciceri-4 и их способность расти при концентрации NaCl 4%. Оптимальной температурой выращивания штамма Pseudomonas chlororaphis-66 является 34°С, для Mesorhizobium ciceri-4 - 30°С. Оптимальное значение pH для роста штамма Pseudomonas chlororaphis-66 - 6,2-7,5, для Mesorhizobium ciceri-4 - 6,0-7,5.
4. Установлено, что штаммы Pseudomonas chlororaphis-66 и Mesorhizobium ciceri-4 благодаря синтезу ИУК и АЦК-дсаминазы, растворению нерастворимых фосфатов, нитрогеназной активности, выживаемости бактерий на корнях нута, а также солеустойчивости, способствуют усилению роста, развития и повышению урожайности солсустойчивых сортов нута в условиях засоления.
5. Изучены антифунгальные свойства штаммов Pseudomonas chlororaphis-bb и Mesorhizobium ciceri-4 по отношению к фитопатогенным грибам F. oxysporum f. sp. ciceris, F. verticillioides, F. oxysporum f. sp. vasinfectum, R. solani, F. solani, A. alternata, вызывающим корневые болезни нута.
6. Исследован количественный и качественный состав корневых экссудатов на ранних стадиях вегетации нута. Установлено, что основными компонентами корневых экссудатов различных сортов нута являются аминокислоты, сахарные кислоты и сахара, количество и соотношение которых имеет сортоспецифичный характер. Экзомстаболиты (гистидин, глюконовая кислота и глюкоза) являются основным фактором, способствующим колонизации корней вносимыми полезными бактериями и определяют устойчивость растения к внешним стрессовым условиям (засоление, заболеваемость), а также косвенно способствуют повышению урожайности нута.
7. Впервые на основе местных солеустойчивых штаммов бактерий Pseudomonas chlororaphis-66 и Mesorhizobium ciceri-4 создан эффективный микробиологический препарат «Псевдоризобин», предназначенный для предпосевной обработки семян нута. «Псевдоризобин» способствует значительному улучшению роста и развития нута, повышает его урожайность, а также защищает от фузариозного вилта в условиях почвенного засоления средней степени.
8. Разработана биотехнология получения биопрепарата «Псевдоризобин», которая включает в себя получение биогумуса из навоза крупного рогатого скота при помощи смеси червей «Гибрид красного калифорнийского червя» и Ташкентской популяции кольчатых навозных червей (50/50), дальнейшую модификацию биогумуса добавлением мелассы, гумата калия, минеральных солей и КМЦ в качестве прилипателя, стерилизацию биогумуса и культивирование в нём штаммов Pseudomonas chlororaphis-66 и Mesorhizobium ciceri-4 при оптимальной температуре и pH для достижения максимального титра бактерий. Регламент апробирован в условиях ООО «Био-ўғит» и ООО «Mangit Mineral» с положительным эффектом. Разработаны, утверждены и выпущены практические рекомендации по использованию биопрепарата «Псевдоризобин» при выращивании нута.
9. Проведена оценка эффективности биопрепарата «Псевдоризобин» в увеличении урожайности нута. Показано, что в условиях естественного почвенного засоления, после инокуляции семян нута биопрепаратом, урожай нута сортов <.<Xalima» и «Uzbekiston-32» увеличился на 21,9%, а у сорта «CIEW-45» - на 22%. Проведена оценка биологической эффективности биопрепарата «Псевдоризобин» против фузариозного вилта нута, которая составила 83,3%.
Роль провоспалительных цитокинов в патогенезе рецидивных форм неходжкинских лимфом
Региоселективное нитрозирование мета-, пара- замещенных фенолов и производных β-нафтола
Актуальность и востребованность темы диссертации На сегодняшний день в мире большинство химических соединений, применяющиеся для развития отраслей экономики в особенности сельского хозяйства, строительства, нефте-газовой, медицинской, фармацевтической сфер являются веществами, получаемые в результате целевого органического синтеза потребность к которым увеличивается с каждым днём. Исходя из закона рыночной экономики “потребность - предложение” при обеспечении потребностей нашего народа органическими продуктами посредством увеличения объёма и качества этих продуктов, применяемые в обществе большое место принадлежит органическую химию.
Ароматические нитрозосоединения в мировой химической промышленности применяются в качестве веществ, придающие устойчивых красок в производстве лаков и красок, в получении цветных стекол, в качестве исходного сырья и связующих веществ для современных дорогостоящих лекарственных средств в медицине, в синтезе нитро-, аминосоединений и аминокислот, в качестве модификаторов строительных материалов, в качестве основного сырья в получении сернисто-тиазиновых устойчивых красок, применяемых при крашении хлопчато - бумажных тканей, в качестве красящих соединений в жидких лазерных системах и типографиях.
За годы независимости Республики особое внимание уделено химическому производству доступных и качественных новых импортозамещаемых, экспортоориентированных продуктов на основе местного сырья и полуготовых химических реагентов. В этом направлении достигнуты значительные результаты в производстве различных фармацевтических продуктов химической промышленности а также при анализе и выделение благородных, токсичных металлов. Следует отметить, что несмотря на богатые природные ресурсы, в частности, запасов нефтегаза, цветных металлов, проводимые работы по их анализу и очистке не соответствуют сегодняшним требованиям. Исходя из Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан, направленной на «дальнейшую модернизацию и диверсификацию промышленности путем перевода его на качественно новый уровень, направленного на опережающее развитие высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов»1 определены важнейшие задачи. В этом направлении важное значение имеет целенаправленный синтез не имеющих аналогов а Республике редких, импортзамещаемых и экспортоориентированных органических веществ путём изучения реакций региоселективного нитрозирования производных м- и п- замещенных фенолов и п-нафтола.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит на выполнение задач, предусмотренных в Постановлениях Президента Республики Узбекистан № ПП-1442 от 15 декабря 2010 года «Перспективы развития производства на 2011-2015 годы в Республике Узбекистан», № ПП-1961 от 30 апреля 2013 года «О дополнительных мерах по увеличению производства и расширению ассортимента отечественных потребительских товаров», от 14 марта 2017 года №ПП-2831 «О дополнительных мерах по повышению эффективности проектных работ в базовых отраслях экономики», в Указе Президента Республики Узбекистан №УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является реакции региоселективного нитрозирования производных мета- и пара- замещенных фенолов и р-нафтола и выявление области применения синтезированных веществ.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
систематическое нитрозирование производных фенола и р-нафтола, имеющие в м- и п- положениях алкокси-, алкил-, галоген-, гидрокси-, нитро-, карбонил-, сульфо- и карбоксильных групп неорганичесими и органическими нитрозирующими агентами;
впервые определено, что реакции региоселективного нитрозирования органическими нитритами фенола и 0-нафтола, с электронодонорными заместителями протекают медленнее по сравнению с нитрозированием неорганическими нитритами;
создан следующий ряд активности нитрозирующих агентов на примере нитрозирования кислоты Шеффера: Al(NCh)3 > Ba(NO2)2 > NaNCh > изо-C4H9ONO > u3o-C5HhONO> H-C4H9ONO в кислой среде;
определен что синтезированные о-нитрозопродукты являются веществами по высокой чувствительности, в большинстве селективными, отличительными для повторного использования из-за образования растворимых соединений с d- металлами, сравнению с реактивом Ильинского, используемого в настоящее время;
впервые разработан новый метод нитрозирования р - нафтола и его 6-сульфопроизводного при комнатной температуре.
Заключение
1. Впервые проведены реакции региоселективного нитрозирования м-метоксифенола, м- и п- крезолов, м-гидроксифенола, п-хлорфенола, п-нитрофенола, р-гидроксинафтальдегида, р-гидроксинафтой кислоты и кислоты Шеффер неорганическими и органическим нитритами в о-положение и получены соответствующие о-нитрозофенолы. Показано влияние характера и количества субстрата и реагента, гидролизуемости, температуры, продолжительности реакции, растворимости нитрозирующего агента в органической фазе на течение реакции и выход продукта. Состав и строение продуктов региоселективного нитрозирования доказаны методами хроматографии (ТСХ, КХ), ИК- и ЯМР'Н- спектроскопией.
2. Предложен новый метод нитрозирования р- нафтола и его 6-сульфопроизводного при комнатной температуре с высоким выходом (97%).
3. Доказано, что при региоселективном нитрозировании в о-положение фенолов и р-нафтолов, содержащие электронодонорные заместители органическими нитрозирующими агентами выход продуктов нижее по сравнению с неорганическими нитритами.
4. Впервые рекомендован ряд активности неорганических и органических нитрозирующих агентов на примере региоселективного нитрозирования кислоты Шеффера: А1(1Ю,)з > Ba(NCh)2 > NaNO? > изо-C4H9ONO > u3o-C5HhONO> H-C4H9ONO в кислой среде.
5. Показано, что синтезированные о-нитрозофенолы превосходят своих зарубежных аналогов селективностью, повторной используемостью при определении некоторых d металлов.
6. Впервые показано, что 3-гидрокси-4-нитрозо-2-нафтойная кислота является высокочувствительным и селективным реагентом на ион кобальта (II), обладает свойством ускорителя вулканизации каучука. Он при температуре 121°С ускоряет вулканизации смеси ненаполненных резин на основе каучуков наирита- А и неопрена - W в пять раз быстрее по сравнению с зарубежным аналогом и улучшает качества резины.
Разработка эффективных методов очистки сточных вод на основе новых сорбентов и реагентов из местного сырья
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире применение современных технологий в ускорение развитие промышленности, решение экологических проблем, производства конкурентоспособных и экологический чистых веществ превращается в актуальную проблему. В последние годы на основе новые разработки, инновации и рост производства необходимых продуктов. На этих технологии с применением активных химических веществ для очистки сточных вод разработать анионитов и катионитов, улучшение их физико-химических, адсорбционных свойств важное научно-практическая значения.
В металлургической, химической и других отраслях для очистки промышленных сточных вод, а также выделения ионов некоторых металлов, широко используются сорбционноспособные, ионообменные сорбенты и реагенты.
В связи с ростом потребности республики в различных ассортиментах ионообменных сорбентов, является целесообразным внедрение их в производство на основе местного сырья. Проблема очистки промышленных сточных вод, а также их деминерализация может решить не только проблему охраны окружающей среды, но и разрешить эффективное использование материальных ресурсов и сырья нашей страны, посредством производства импортозамещающих сорбентов и реагентов.
Основной задачей усовершенствования технологических процессов и природоохранной деятельности, является модернизация и реконструкция производственных предприятий, снижение воздействия на окружающую среду, повышение эффективности комплексного и рационального использования природных ресурсов посредством внедрения экологически чистых и ресурсосберегающих технологий, в том числе источников восстановления энергии. Использование большого количества водных ресурсов в руднометаллургической и химической промышленности, требует осуществления комплекса мероприятий по снижению загрязнения окружающей среды и внедрения в производство, с экологической точки зрения, малоотходных технологий.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, посвященной «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» утверждённой постановлением Президента Республики Узбекистан № 1442 от 15 декабря 2010 года и постановлении № 142 Кабинета Министров Республики Узбекистан от 27 мая 2013 года «О Программе действий охраны окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также вдругих нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является раскрытие возможностей применения ионообменных сорбентов в процессах деминерализации, при очистке сточных вод от ионов металлов в химической и металлургической промышленности, разработка методов получения реагентов из отходов производства и эффективных ионообменных сорбентов на основе фурфурола.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
поликонденсацией фурфурола с бензогуанидином и дифенилгуанидином получены аниониты - сорбенты, образующие с ионами цветных металлов слабоосновной полифункциональный, термохимически устойчивый комплекс.
путём поликонденсации фурфурола с акриловой кислотой, получен монофункциональный карбоксильный катионит - сорбент, обладающий свойствами избирательной сорбции ионов цветных металлов и уранила из промышленных растворов.
на основе кинетического исследования процесса, определена зависимость константы скорости, энергии активации от температуры, концентрации исходных веществ, количества катализатора и других факторов;
установлена корреляционная зависимость основных химических, физико-химических свойств (сорбция ионов кальция, магния, меди, никеля, молибдена и др., сорбционная ёмкость, монофункциональность, степень диссоциации функциональных групп) импортозамещающих ионообменных сорбентов с химическим составом, физико-химическими и адсорбционными свойствами исходных сырьевых материалов;
разработана технология использования фурфурола местного производства и отхода Кунградского содового завода для получения ионообменных полимерных сорбентов различной фунциональности и реагента гидросиликата кальция с заранее заданными свойствами для процессов очистки и смягчения производственных сточных вод и извлечения ионов цветных металлов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Рекомендован способ получения слабоосновных полифункциональных анионит - сорбентов с комплексообразующим свойством на основе фурфурола с бензогуанидином и дифенилгуанидином.
2. Рекомендован способ получения монофункционального карбоксильного катионит - сорбента, обладающего избирательной сорбционной способностью к ионам цветных металлов и уранила путём поликонденсации фурфурола с акриловой кислотой.
3. На основе кинетических исследований реакции поликонденсации фурфурола, ПЭПА и других мономеров, определено значение константы скорости и энергии активации реакции, показана зависимость технологии получения сорбентов от температуры реакции, концентрации исходных веществ, количества катализатора и других факторов;
4. Установлена корреляционная зависимость основных химических, физико-химических параметров (сорбция ионов кальция, магния, меди, никеля, молибдена и других ионов, сорбционная ёмкость, монофункциональность, степень диссоциации функциональных групп и др.) от химического состава, физико-химических и адсорбционных свойств исходных сырьевых материалов, пригодных для получения импортозамещающих сорбентов.
5. Впервые разработана технология использования отхода Кунградского содового завода для получения кальций гидросиликата различной фунциональности с заранее заданными свойствами для процессов очистки производственных сточных вод.
6. Разработан новый реагентный способ эффективной очистки производственных вод. Установлено, что степень очистки сточной воды составила 94-98 % при использовании в качестве реагента 200-600 мг/л кальций гидросиликата и 100-200 мг/л коагулянта сульфата алюминия. Предложена принципиальная технологическая схема данного способа.
7. На основе анализов химических, физико-химических и сорбционных свойств сорбентов определена область применения, а также рекомендовано к применению для очистки и смягчения промышленных вод АО «Кунградский содовый завод», АО «Бектемир спирт - экспериментал заводи» и АО «Ўзметкомбинат».
Разработка технологии переработки сырьвых ресурсов озер Караумбет и Барсакельмес на гидроксид, оксид магния и сульфат натрия
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире с развитием наукоемких и нанотехнологий растет потребность в различных химических соединениях. В этом отношении соединения магния, в частности, гидроксид и оксид магния, а также сульфат натрия занимают особое положение. В связи с этим обеспечение промышленности в гидроксиде, оксиде магния и сульфате натрия являются основными направлениями исследований ученых всего мира. Гидроксид магния является сырьем не только для получения оксида магния, но и является продукцией, которую можно перерабатывать на различные соли магния. Поэтому, обеспечение промышленности в гидроксиде, оксиде магния и сульфате натрия высокой чистоты являются приоритетными задачами, стоящими перед наукой.
На сегодняшний день в мире особое внимание уделяется разработкам технологии получения чистых солей гидроксида, оксида магния, сульфата натрия с вовлечением в производство имеющихся сырьевых источников-рассолов соляных озер, морской воды, природных залежей. Для разработки технологии переработки рапы и сухих смешанных солей необходимо обосновать ряд научных решений, в том числе по следующим направлениям: разработка эффективного метода получения очищенных от сопутствующих примесей растворов хлорида магния из рапы и сухих смешанных солей, переработки очищенных растворов на гидроксид и оксид магния, мирабилита Тумрюкского месторождения и мирабилита, выделенного из сухих смешанных солей, на сульфат натрия высшего сорта, разработка технологии получения гидроксида и оксида магния из рапы и сухих смешанных солей, сульфата натрия высшего сорта из мирабилита Тумрюкского месторождения и утилизации дистиллерной жидкости.
В Республике, в результате реализации конкретных, широкомасштабных мер, были достигнуты высокие результаты научных исследований по развитию технологии переработки магнийсодержащих сырьевых источников и обеспечению промышленности магнийсодержащими соединениями. В третьем направлении стратегии развития Республики Узбекистан отмечены важные задачи, направленные на опережающее «развитие высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостю на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов». В этом отношении важной задачей является разработка технологии получения гидроксида, оксида магния из рапы озер Караумбет и Барсакельмес и сухих смешанных солей Караумбета, сульфата натрия из мирабилита Тумрюкского месторождения и утилизации дистиллерной жидкости с получением очищенного рассола.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики Узбекистан УП 4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы» и УП-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям Республики Узбекистан в 2017-2021 годах», Постановлением Президента Республики Узбекистан ПП-3236 от 23 августа 2017 года «О программе развития химической промышленности на 2017-2021 годы», а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологии комплексной переработки рапы озер Караумбет и Барсакельмес, сухих смешанных солей Караумбета на гидроксид и оксид магния, мирабилита Тумрюкского месторождения на сульфат натрия высшего сорта, утилизация дистиллерной жидкости - отхода содового производства.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
впервые разработан способ комплексной переработки сухих смешанных солей Караумбета на гидроксид, оксид магния и сульфат натрия с одновременной утилизацией отхода содового завода - дистиллерной жидкости;
разработан способ по комплексной переработке рапы озер Караумбет и Барсакельмес, сухих смешанных солей Караумбета на гидроксид и оксид магния, мирабилита Тумрюкского месторождения на сульфат натрия, очистки дистиллерной жидкости с получением рассола, пригодного в производстве кальцинированной соды;
получен сульфат натрия высшего сорта из мирабилита Тумрюкского месторождения с высоким выходом готового продукта;
разработаны технологии переработки рапы озер Караумбет и Барсакельмес и сухих смешанных солей Караумбета на гидроксид, оксид магния, мирабилита Тумрюкского месторождения и мирабилита, выделенного из сухих смешанных солей, на сульфат натрия высокой чистоты, очистки дистиллерной жидкости с получением рассола хлористого натрия.
Заключение
Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы, являются:
1. Исследованиями процесса осаждения гидроксида магния из очищенной рапы гидроксидами натрия и кальция показано, что при их норме 100-105 % степень осаждения гидроксида магния составляет 98,2-99,4 при использовании гидроксида натрия и 97,1-98,2 % при использовании гидроксида кальция.
С повышением температуры скорости фильтрации увеличиваются, что связано со снижением вязкости растворов с повышением температуры. Содержание основного вещества в гидроксиде магния составляет 98,06%, а в оксиде магния 97,02%.
2. Исследованиями по переработки сухих смешанных солей Караумбета и выделению основных компонентов соли - хлоридов натрия, магния и сульфата натрия установлено, что максимальная растворимость соли при температуре 25°С достигается при Ж:Т = (2,5-3): 1 и составляет 91,08-93,02%. Максимальная растворимость при 25 °C и Ж:Т = 3:1 достигается через 15 минут, а при температуре 50°С через 10 минут. Осветление суспензии протекает быстро и через 30 минут степень осветления достигает 94,59% при температура 20°С и 95,51% при температурах 40-80°С. Скорость фильртации сгущенного осадка по пульпе составляет 18987-24768 кг/м2, ч.
3. Исследованиями по вымораживанию сульфата натрия из растворов сухих смешанных солей показано, что при охлаждении до температуры +5 ч--5 °C степень осаждения сульфата натрия составляет 81,58-85,43%, содержание сульфата натрия снижается с 15,31% до 2,20-2,82%, содержания хлоридов натрия и магния повышаются и составляют 6,61-6,74% и 5,54-5,64%, соответсвенно. Скорость фильтрации по твердой фазе составляет 4234-5486 кг/м2, ч.
4. Исследованы процессы очистки растворов сухих смешанных солей после вымораживания сульфата натрия от остаточных количеств сульфатов с использованием отхода содового производства - дистиллерной жидкости. Показано, что введение дистиллерной жидкости в количестве 100-102% от стехиометрической нормы окиси кальция на остаточное содержание сульфатов в растворе позволяет снизить содержание сульфатов с 1,75% до 0,22-0,23%.
5. Изучением процессов переработки мирабилита, выделенного из сухих смешанных солей, установлено, что при многократной циркуляции маточный растворов после выпарки и отделения сульфата натрия обогащается солями кальция, магния, натрия, загрязняя готовый продукт. Очистка от примесей известково- содовым методом при норме гидроксида натрия 100% от стехиометрии на образование гидроксида магния и норме карбоната натрия 100-105% на связывание окиси кальция позволяет получить растворы не содержащие соединения кальция и магния, а содержание хлористого натрия составляет не более 0,70%. Полученный при этом сульфат натрия практически весь соответствует высшему сорту.
6. Исследованиями по декальцинации дистиллерной жидкости мирабилитом, выделенным из сухих смешанных солей, рапой и сухих смешанных солей Караумбета установлены оптимальные технологические параметры очистки дистиллерной жидкости - норма сульфата натрия 100-105% на связывание ионов кальция, температура 20-30°С, продолжительность процесса не менее 30 минут. При этом степень декальцинации составляет 96,37-97,59%.
Разработана принципиальная технологическая схема и составлен материальный баланс получения очищенного раствора хлористого натрия, пригодного в производстве кальцинированной соды.
7. Результаты исследований по переработке рапы озер Караумбет и Барсакельмес, сухих смешанных солей Караумбета легли в основу разработки технологических схем, составления материальных балансов, апробации технологии получения гидроксида, оксида магния, которые успешно прошли апробацию на АО «Fargonaazot» с выпуском опытных партий. Технология получения сульфата натрия с максимальным выходом продукции высшего сорта внедрения на СП ООО «Сульфат натрий».
8. Проведены предварительные технико-экономические расчеты эффективности производств гидроксида магния, сульфата натрия и очищенных растворов дистиллерной жидкости. Себестоимость гидроксида магния составляет 289,26 тыс. сум при использовании гидроксида кальция и 2259,43 тыс. сум за 1 тонну при использовании гидроксида натрия. Оптовая цена 341,11 тыс. сум и 2316,54 тыс. сум. При выпуске 10 тыс. тонн гидроксида магния экономический эффект от реализации составит 4,5 млрд, и 1,7 млрд, сум, соответственно.
На СП ООО «Сульфат натрий» выпущено более 100 тыс. т сульфата натрия на сумму более 90 млрд. сум. Технология высокоэффективная и энергосберегающая, продукция импортозамещающая и экспортоориентированная.
Разработка полифункциональных буровых растворов на основе глинистых минералов и отхода содового производства Каракалпакстана
Актуальность и востребованность темы диссертации. Во всем мире широко ведутся поиски месторождений нефти и газа, а также работы по разработке и эксплуатации скважин с учетом их структуры и глубины бурения. Поэтому создаются новые виды буровых растворов с использованием местных глинистых минералов, химических реагентов и стабилизирующих добавок из синтетических и природных материалов.
На сегодняшний день в мире выбор эффективных глиноматериалов и химических реагентов, а также рациональных типов и рецептур буровых растворов в соответствии с геолого-техническими условиями бурения является важной актуальной задачей для предупреждения возникающих осложнений и аварий в скважинах. При этом следует заметить важность влияния на процесс качественного вскрытия продуктивного пласта типа и состава используемого бурового раствора, который должен обладать полифункциональными свойствами по устойчивости к агрессивным средам, закреплению стенок скважины, удалению выбуренных пород и др.
На сегодняшний день достигнуты теоритические и практические результаты по разработке эффективных буровых растворов для бурения нефтегазовых скважин, а также новых импортозамещающих реагентов и материалов буровых растворов. В частности, особо следует отметить расширение ассортимента, применяемых в качестве основы буровых растворов, глин (Навбахорский бентонит (Наваийская область), Шорсуйский бентонит (Ферганская область)) и стабилизаторов (реагенты КХР, ПАА, К-4, К-9) на основе местного сырья. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан предусмотрены задачи: «Подъем промышленности путем перевода ее на качественно новый уровень, к дальнейшей интенсификации производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоению выпуска новых видов продукции и технологий». В связи с этим, имеют важное значения научные исследования по разработке полифункциональных буровых растворов на основе местного сырья и промышленных отходов в соответствии с геолого-техническими условиями бурения.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в указах Президента Республики Узбекистан № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действии по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и Постановлением Президента Республики Узбекистан № ПП-3236 от 23 августа 2017 года «О программе развития химической промышленности на 2017-2021 годы» а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка способов применение бентонитов, доломитов Каракалпакстана в качестве основы буровых растворов, а также отхода содового производства в качестве стабилизирующей и ингибирующей добавки.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
установлены оптимальные условия получения глинопорошков из бентонитов Крантауского, Бештюбенского и Ходжакульского месторождений;
доказано возможность замены товарной извести в составе буровых растворов с отходом содового производства;
установлена принципиальная возможность приготовления безглинистых буровых растворов, на основе отхода содового производства с добавками лигносульфоната и каустической соды с высокими ингибирующими свойствами и обеспечивающих снижение осложнений, связанных с прихватом бурильного инструмента;
установлена связь физико-химических процессов, происходящих при контакте пород и фильтратов буровых растворов с их технологическими и реологическими параметрами;
разработаны рецептуры пресных, минерализованных, кальциевых, малосиликатных глинистых буровых растворов с использованием бентонитов Крантауского, Бештюбенского и Ходжакульского месторождений;
созданы новые рецептуры утяжеленных глинистых растворов на основе кальцитовой и доломитовой руды Каракалпакстана.
Заключение
На основании теоритических положений и проведенных экспериментальных исследований были получены следующие результаты:
1. Определены химико-минералогический и гранулометрический составы и физико-химические свойства бентонитовых глин Крантауского, Бештюбенского и Ходжакульского месторождений и они предложены в качестве основы буровых растворов.
2. Определены оптимальные условия обогащения, измельчения и модификация с натрий содержащими реагентами подобранных глин Каракалпакстана с учетом их состава и свойств.
3. Установлены химический состав и свойства отходов содового производства, предназначенных замене товарной извести в составе получаемых буровых растворах.
4. Предложена технология получения утяжелителя буровых растворов на основе местного доломитового и кальцитового сырья взамен импортному бариту.
5. Установлено влияние полимера МААГ-Na на агрегативную устойчивость, термо- и солестойкость буровых растворов.
6. Предложена технология производства глинопорошков высокого качества на основе местных бентонитов Каракалпакстана.
7. Предложены составы буровых растворов с высокими ингибирующими свойствами с использованием местных сырьевых ресурсов и отхода содовой промышленности.
Разработка инсектицидного биопрепарата на основе бактерий Bacillus thuringiensis и внедрение его в практику
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время борьба с различными фитопатогенными микроорганизмами и насекомыми вредителями сельскохозяйственных культур является актуальной проблемой сельского хозяйства во всем мире. Ежегодный ущерб фитопатогенных микроорганизмов сельскому хозяйству равен 1,4 трл. долларов ежегодно, что составляет 5% от суммарного ВВП и 20-25% урожая сельскохозяйственной продукции4.
В республике, после приобретения независимости, особое внимание стало уделяться защите сельскохозяйственных растений от вредителей, заболеваний и сорняков. Приоритет отдаётся экологически чистым средствам, биологического происхождения и сокращению применяемых на практике экологически вредных химических препаратов. Кроме того, осуществляется системная работа по широкому внедрению методов биологической защиты агробиоценоза хлопчатника с помощью полезных насекомых и контроля численности насекомых вредителей.
Результатом повсеместного применения химических препаратов в борьбе с насекомыми вредителями, заболеваниями и сорняками в сельском хозяйстве во всём мире, является нарушение экологической ситуации, загрязненснис водоёмов, увеличение количества вредителей и болезней, появление поколений пестицидоустойчивых насекомых, а также выявление резкого роста отрицательных явлений в организмах людей и теплокровных животных. Только поэтому применение в сельском хозяйстве экологически чистых, не оказывающих отрицательного воздействия на теплокровных животных и людей, а также растений и полезных насекомых, за счет налаживания дешевых и доступных способов производства инсектицидных биопрепаратов способствующих увеличению продуктивности сельскохозяйственных культур является актуальной проблемой современности.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в законе Республики Узбекистан «О защите сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков» (2000), Постановление №ПП-2460 Президента Республики Узбекистан от 29-дскабря 2015 года «О мерах по дальнейшему реформированию и развитию сельского хозяйства на период 2016-2020 годы», Постановление №142 Кабинета Министров Республики Узбекистан от 27-мая 2013 года «О Программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования является определение некоторых биологических свойств местных штаммов энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis, создание и внедрение в практику на её основе инсектицидного биопрепарата.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые обоснована показатели распространения местной энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis в разрезе различных регионов;
выделенные штаммы местной бактерии Bacillus thuringiensis классифицированы по морфологическим, культуральным, физиологическим и биохимическим признакам;
определены антифунгальная активность по отношению к грибу Fusarium oxysporum и инсектицидная активность к насекомым вредителям - хлопковой совки {Heliothis armigera Hb.), озимой совки {Agrotis segetum Dcn.et Schiff.), колорадскому жуку {Leptinotarsa decemlineata Say.), хлопковой тли {Aphis gossypii Glov.), паутинному клещу {Tetranychus urticde Koch.);
разработана питательная среда и условия культивирования для выделенного штамма с более высокой биологической активностью;
впервые разработан опытно-технологический регламент производства нового инсектицидного биопрепарата на основе местного штамма энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis;
разработана технология получения биопрепарата «Antibac-Uz» на основе местной энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis;
доказана биологическая эффективность борьбы с насекомыми вредителями биопрепарата «Antibac-Uz» по отношению к хлопковой совки {Heliothis armigera), озимой совки {Agrotis segetum), колорадскому жуку {Leptinotarsa decemlineata), хлопковой тли {Aphis gossypii) и паутинному клещу {Tetranychus urticde)-,
установлена биопрепарат «Antibac-Uz» не оказывает отрицательного воздействия на полезных насекомых в агробиоценозе хлопчатника, таких как златоглазка {Chrysoperla carnea Steph.) и божья коровка {Coccinella semperpunctata L.)
На основе проведенных исследований по теме докторской диссертации «Разработка инсектицидного биопрепарата на основе бактерий Bacillus thuringiensis и внедрение его в практику»прсдставлсны следующие выводы:
1. Определены показатели распространения вариаций бактерии Bacillus thuringiensis (%:thuringiensis -16,1; kenyae-5.fi', alesti-7,3; sotto-2,6; galleriae-13,2; tolworthi-6,5; kurstaki-\4,0; entomocidus-4fi; finitimus-3,4; aizawae- 5,9; dendrolimus-11,6).
2. В разрезе выделенных объектов исследования штаммов бактерии Bacillus thuringiensis определены наиболее часто встречающиеся вариации в местных регионах по озимой совке 30%, хлопковой совке -27%, колорадскому жуку -17%, на хлопковых полях -17%, картофельных полях 9%, а также по видам бактерии вида Bacillus', thuringiensis H-l (16,1%), kurstaki Н-ЗаЗЬЗс (14,0%), galleriae H-5a5b (13,2%), dendrolimus (11,6%), отмечены как наиболее часто встречающиеся вариации.
3. Определены показатели распространения бактерии Bacillus thuringiensis в местных условиях в разрезе регионов. В частности из 36% выделенных штаммов отмечено распространение штаммов бактерии в Республике Каракалпакстан (15%), Сурхандарье (7%) и Сырдарье (14%), из остальных 64% штаммов в Фергане (28%) и в Ташкенте (36%).
4. Из вариаций Bacillus thuringiensis выделены 1121 изолятов, из которых у 94 штаммов по показателю LC90, отмечена высокая инсектицидная активность. Из 94 изолятов, 31 изолят рекомендован как продуцент против озимой совки -12 (Agrotis segetum), хлопковой совки -14 (Heliothis armigera) а также против колорадского жука - 5 (Leptinotarsa decemlineata).
5. Из отобранных 31 изолята Bacillus thuringiensis var.thuringiensis, 1 штамм Bacillus thuringiensis var.thuringiensis - th 12a одновременно обладает инсектицидной и антифунгальной активностями, что даёт возможность рекомендовать его в качестве промышленного продуцента, бинарных инсектицидов.
6. Разработан состав питательной среды для активного роста и развития местного штамма Bacillus thuringiensis var.thuringiensis-th\2a (%: дрожжевой экстракт -1,0; картофельный крахмал -2,0; меласса-0,5; MgSO4x7H2O-l,0; К2НРО4-Қ5; (NH4)2HPO4-2,0; NaCl-0,05). Определены условия развития штамма (время культивирования- 72 часа, pH-7,4; раствор для нейтрализации среды - 0,1% ный NaOH; расход воздуха 0-24 час - О,5м3/мин.; 24-72 час -0,2м3/мин.) и получения биопестицида.
7. На основе местного штамма Bacillus thuringiensis var.thuringiensis-th\2a разработан опытно-промышленный регламент производства многофункционально биопрепарата «Antibac-Uz» и на его основе рекомендована технология его получения.
8. Разработана рекомендация по применению полученного на основе опытно-промышленный регламента нового биопрепарата «Antibac-Uz» против хлопковой совки (Heliothis armigera), озимой совки (Agrotis segetum), колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata) и других вредителей сельскохозяйственных культур.
9. Разработан и внедрен в агротехнологическую практику производства хлопчатника биопрепарат «Antibac-Uz» в борьбе против хлопковой совки (Heliothis armigera). Установлено что, биопрепарат «Antibac-Uz» не оказывает отрицательного воздействия против энтомофагов златоглазки (Chrysoperla earned) и божьей коровки(Сосс/ле//д semperpunctatdL.).
10. Применение биопрепарата «Antibac-Uz», позволило существенно повысить биологическую и экономическую эффективность за счет получения прибавки урожая хлопка сырца на 1,1 ц/га и увеличение рентабельности хлопка-сырца на 18%.
Протеин sp-2 из шрота сои, изучение его противоопухолевой активности
Объект исследования. Объектом исследования является белковый комплекс протеин sp-2 из шрота сои.
Цель исследования. Получение белкового комплекса протеина sp-2 из шрота сои, исследование его физико-химических характеристик и специфической противораковой активности на штаммах АКАТОЛ, меланома В-16 и раке молочной железы.
Методы исследования. Методы колоночной хроматографии, электрофоретические исследования, определение аминокислотного состава и N-концсвых аминокислот, радиометрического анализа по включению 14С -тимидина, имунногистохимического анализа, микроскопии, имунноферментного анализа, ПЦР анализа.
Полученные результаты и их новизна. Впервые из шрота сои выделен белковый комплекс протеин sp-2, изучены его физико-химические свойства. Полученный белок состоит из комплекса белков с молекулярной массой основного компонента 30 кДа, изоэлектрической точкой в области р! -3,8; 3,9 и 8,2. Аминокислотный состав Ala, Arg, Asp, Vai, His, Glu, Gly, He, Leu, Lys, Met, Pro, Ser, Tyr, Thr, Phe. N-концсвыс аминокислоты: треонин, глицин, серин, пролин, валин. Показана высокая противоопухолевая активность протеина sp-2 в условиях in vitro и in vivo.
Практическая значимость. Подана заявка в патентное Государственное ведомство Республики Узбекистан (№ IAP 20080420) «Способ выделения белкового комплекса из шрота растительного сырья». Полученные результаты помогут увеличить фундаментальные знания современной науки относительно механизма и эффектов действия белков на опухолевые клетки, позволят понять новую стратегию лечения злокачественных новообразований, проектировать новые противоопухолевые препараты на основе белков, выделяемых из сои.
Реализация результатов. В результате проведенных исследований протеин sp-2 предложен в качестве противоопухолевого средства. В рамках прикладных исследований по гранту ФА-А11-Т174 «Разработка противоопухолевого белкового препарата из шрота сои и выделения особо чистых ферментов из местного сырья» проводится разработка лекарственной формы и подготовка необходимых НТД по проекту ВФС субстанции для передачи в ФК М3 РУз.
Область применения: химия природных и физиологически активных веществ, медицина.
Проблемы образования и перспективы переработки отходов газохимических коплексов
С развитием современного производства, с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения безотходных технологий. Скорейшее их решение в Республике Узбекистан и в ряде развитых стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Пробиотические и бактериоциногенные свойства лактобацилл, создание на их основе противоязвенного средства
Актуальность и востребованность темы диссертации. Длительное и часто бесконтрольное применение антибиотиков в медицине, ветеринарии и животноводстве привело к широкому распространению множественной лекарственной резистентности среди бактериальных патогенов человека и животных во всем мире. Снижение и зачастую отсутствие эффективности антибиотиков при терапии инфекционных заболеваний, возбудителями которых наиболее часто являются патогенные бактерии семейств Enterobacteriaceae, Staphylococcaceae, Pseudomonaceae, Listeriaceae привело к необходимости поиска и внедрения в медицинскую практику новых антимикробных соединений. В связи с этим, одной из актуальных задач фармацевтики и ветеринарии является поиск бактериоциногенных микроорганизмов и разработка новых технологий производства препаратов на их основе.
В качестве альтернативы антибиотикам в настоящее время во всем мире исследователи рассматривают такие агенты как бактериофаги и их ферменты, пептиды эукариотических и прокариотических клеток и др. В этом же ряду находятся и пробиотики, состоящие только из естественных, физиологичных для человека и животных полезных микроорганизмов. Низкомолекулярные антимикробные пептиды - бактериоцины, отличаются от других (молочная, уксусная кислоты, перекись водорода) метаболитов специфичностью антимикробного действия и высокой бактерицидной активностью к патогенным микроорганизмам. Поэтому исследования, касающиеся выделения молочнокислых бактерий - продуцентов бактериоциноподобных веществ, изучение и оптимизация процессов образования бактериоцинов будет способствовать созданию новых антимикробных средств, отличающихся высокой терапевтической активностью, не обладающих побочными действиями и не вызывающих резистентность чувствительных микроорганизмов.
Со времени приобретения независимости нашей республики в целях развития фармацевтической промышленности проведены широкомасштабные реформы. В результате проведенных программных мероприятий в данном направлении достигнуты определенные результаты, в том числе было создано новое научно-практическое направление - создание пробиотических препаратов на основе местных штаммов микроорганизмов, разработка способов их применения в клинической практике для профилактики и лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, особенно диарейных. Однако, не было уделено достаточно внимания исследованиям, направленным на изучение бактериоциногенных пробиотических штаммов микроорганизмов. В мерах по кардинальному совершенствованию системы управления фармацевтической отраслью1 обозначены задачи по «организации проведения научно-исследовательских работ для дальнейшего внедрения инновационных технологий в процессы производства лекарственных средств и выработке предложений по насыщению внутреннего рынка и локализации производства лекарственных средств». Исходя из поставленных задач, исследования, направленные на выделение новых местных штаммов мезофильных и термофильных лактобацилл, изучение их бактериоциногенных свойств, разработку противоязвенного пробиотического препарата на основе бактериоциногенных штаммов лактобацилл имеют важное научно-практическое значение.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных ПП416 от 14 июля 2006 года Президента Республики Узбекистан «О мерах по поддержке отечественных производителей лекарственных средств и изделий медицинского назначения», УП5229 от 7 ноября 2017 года «О мерах по кардинальному совершенствованию системы управления фармацевтической отраслью», а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследования является выявление потенциала лактобацилл как эффективных продуцентов бактериоцинов для разработки новых пробиотических препаратов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые доказаны бактериоциногенные свойства местных штаммов мезофильных лактобацилл L. plantarum, L. paracasei, L. rhamnosus и термофильных - L. helveticus, L. delbrueckiisp. bulgaricus, L. amylovorus, выделенных из молочных продуктов и ферментированных растительных субстратов;
идентифицированы мезофильные и термофильные лактобациллы по морфолого-культуральным, физиолого-биохимическим и генетическим признакам;
впервые определен оптимальный состав питательных сред и условия выращивания для увеличения бактериоциногенной активности молочнокислых бактерий и достигнуто повышение образования бактериоцинов более чем в 2.6 - 4 раза по сравнению с контролем;
установлено соответствие бактериоциногенных лактобацилл критериям, указанным в методической рекомендации МУК 4.2.2602-10 по пробиотическим свойствам: устойчивость к желчи и симулированному желудочному соку, кислым значениям pH, высокая антимикробная активность, адгезивность к клеткам кишечника;
впервые раскрыто in vivo взаимодействие бактериоцин синтезирующего штамма Lactobacillus rhamnosus 925ак с чувствительным патогеном Helicobacter pylori на моделях стерильных и беспатогенных мышей и определено эффективное снижение колонизации хеликобактером желудка инфицированных мышей и снижение уровня воспаления при введении Lactobacillus rhamnosus 925ак.
Выводы
В результате исследований, проведенных в рамках докторской диссертационной работы «Пробиотические и бактериоциногенные свойства лактобацилл, создание на их основе противоязвенного средства» представлены следующие выводы:
1. Впервые проведен скрининг бактериоциногенных свойств штаммов лактобацилл, выделенных из местных природных источников и идентифицированы 6 штаммов -L. plantarum (3 штамма), L. helveticus, L. delbrueckii и L. amylovorus, синтезирующих бактериоцины, спектр антимикробной активности которых включает Ent. faecalis, Ent. faecium, List, monocytogenes, Pr. morganii, S. aureus , Ps. aeruginosa, Ser. marcescens и H. pylori.
2. Изучение соответствия штаммов лактобацилл критериям пробиотических культур выявило перспективные для использования в качестве пробиотиков новые штаммы L. rhamnosus 925ак и L. plantarum 42.
3. Подобран состав новой модифицированной питательной МРС среды на основе МРС с исключением из состава твина-80 и ацетата натрия, рекомендуемой для скрининга антимикробной и бактериоциногенной активности лактобацилл методом пятен на агаре.
4. При использовании различных вариаций источников азота и углеводов подобраны питательные среды, где единственным источником углевода для L. plantarum 42 является манноза и для L. plantarum К-2 в качестве источника азота используется триптон, позволяющие увеличить синтез бактериоцинов в 2.6 - 4 раза.
5. Отработана схема количественного определения Н. pylori в желудке животных, которая заключается в подсчете количества glmM гена в образце по отношению к стандартной кривой, построенной при амплификации рекомбинантных штаммов Е. coli с трансформированным целевым геном.
6. Впервые показана способность L. rhamnosus 925ак к эрадикации Н. pylori SS1 в желудке на гнотобиотических моделях мышей при превентивном однократном введении.
7. Показано, что как бактериоциногенные, так и небактериоциногенные L. rhamnosus способны устранять воспалительные процессы в слизистой оболочке желудка инфицированных хеликобактером специальных беспатогенных мышей. Установлено, что превентивное введение лактобацилл мышам эффективнее и в более короткие сроки снижает колонизацию Н. pylori SS1 по сравнению с постинфекционным введением.
8. Сравнительное изучение эффективности использования молочнокислых бактерий в комбинации с экстрактом прополиса для лечения экспериментальных язв позволило подобрать состав нового препарата, который состоит из ассоциации микроорганизмов Lactobacillus rhamnosus 925ак, Propionibacterium aviduml в соотношении 3:1 с добавлением 1% сухого спиртового экстракта прополиса.
Применение культур клеток (нормальных и злокачественно трансформированных) для скрининга биологически активных веществ и получения моноклональных антител
Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из актуальных задач биоорганической химии, клеточной биологии и фармакологии является выявление новых соединений, обладающих противоопухолевым действием и другими биологическими активностями. На протяжении многих лет в научных лабораториях республики проводятся систематические исследования по выделению и синтезу различных классов соединений и изучению их фармакологической активности, часть соединений протестированы на различные виды биологической активности, такие как антиаритмическая, холинэстеразная, эстрогенная и противовоспалительная, однако не изучена их цитотоксическая активность.
Скрининг цитотоксической активности химических соединений, лекарственных препаратов, медицинских изделий in vitro на различных культурах клеток является составной частью доклинических исследований по международным требованиям GLP (Good Laboratory Practice). Методы исследования веществ in vitro позволяют значительно удешевить и сократить сроки предварительного исследования новых химических соединений.
Такие проблемы как дифференцировка, канцерогенез, клеточная подвижность, пролиферация, передача наследственной информации, регуляция экспрессии генов и другие решаются в мировой науке, в основном с применением клеточных культур. Клеточные культуры имеют также большое значение для решения прикладных задач медицины и сельского хозяйства. В частности, к основным прикладным задачам следует отнести массовое промышленное производство вакцин и физиологически активных соединений, получение моноклональных антител методами гибридомной технологии, лечение тяжелых заболеваний методами генотерапии и клеточной заместительной терапии.
В связи с вышеизложенным выявление соединений, ингибирующих рост опухолевых клеток с низкой токсичностью для нормальных клеток и веществ, пролиферирующих рост нормальных клеток, но не раковых для регенеративной медицины, а также получение гибридом, продуцирующих моноклональные антитела к эритропоэтину является актуальной.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлениях Президента Республики Узбекистан от 28 ноября 2011 года № ПП-1652 «О мерах по дальнейшему углублению реформирования системы здравоохранения» и Кабинета Министров Республики Узбекистан от 29 марта 2012 г. № 91 «О мерах по дальнейшему укреплению материально-технической базы и совершенствованию организации деятельности медицинских учреждений», а также другим нормативно-правовым документам.
Целью исследования является поиск цитостатических соединений -ингибиторов роста раковых клеток, низкотоксичных для нормальных клеток, и соединений, ускоряющих рост нормальных клеток, но не рост раковых клеток, а также получение гибридных клеток (гибридом), продуцирующих моноклональные антитела к рекомбинантному эритропоэтину.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые:
выявлена новая фармакологическая активность ряда соединений и экстрактов;
доказано, что экстракты - из растений рода Convolvulus, растений Vinca major и Arundo donax, а также грибов-эндофитов, паразитирующих на растениях рода Vinca, обладают избирательной цитотоксической активностью на культурах раковых клеток;
выявлен селективный ингибитор роста клеток рака гортани - N-бензил конвольвин - производное алкалоида конвольвина, выделенного из активного экстракта растения рода Convolvulus, который не ингибирует рост клеток рака молочной железы, шейки матки и низкотоксичный для нормальных клеток;
выявлены селективные ингибиторы роста раковых клеток - п-С1-ацетилфенилуксусная кислота, n-Cl-феноксиуксусная кислота и йодметилат фенилгидразона норфлуорокурарина;
установлено, что хлорсодержащие алкалоиды, в частности производные конвольвина и винканина, проявляют высокую цитотоксическую активность на культурах раковых клеток на уровне препарата цисплатина;
разработан способ получения культур мезенхимальных клеток;
доказано, что фитостероид - экдистерон увеличивает пролиферацию «нормальных» клеток кожи - фибробластов и кератиноцитов, и не вызывает пролиферацию клеток рака гортани, рака молочной железы и шейки матки;
установлено, что экдистерон совместно с аллофибробластами способствует увеличению пролиферации аутоэпидермоцитов и эпителизации ткани, что может быть использовано в терапии ожоговых ран;
получены гибридомы - продуценты моноклональных антител к рекомбинантному эритропоэтину.
выводы
1. Изучена цитотоксическая активность экстрактов растений рода Vinca и грибов эндофитов, паразитирующих на растениях рода Vinca на культурах клеток рака гортани - НЕр-2, рака шейки матки - HeLa, рака молочной железы- HBL-100 и на нормальных клетках фибробластов, гепатоцитов. Установлено, что экстракты как растений, так и грибов обладают цитотоксической активностью. При этом экстракт из корней Vinca major проявляет большую специфичность к клеткам HcLa, а экстракт грибов эндофитов Alternaria sp., паразитирующих на листьях Vinca erecta обладает большей специфичностью к клеткам HBL-100 при низкой цитотоксичности для нормальных клеток.
2. Изучена цитотоксическая активность суммарных фракций алкалоидов из растений родов Convolvulus, Arundo и Buxus. Установленно, что алкалоиды из надземной части растения Convolvulus krauseanus ингибируют рост клеток НЕр-2, а из корней Arundo donax ингибируют рост клеток НЕр-2 и HeLa, при низкой токсичности для фибробластов.
3. Изучена цитотоксическая активность тропановых алкалоидов из растений рода Convolvulus и их производных. Установлено, что цитотоксическая активность зависит от природы радикала при атоме азота тропанового остатка. Наибольшей специфичностью обладает N-бензил конвольвин, ингибируя рост клеток НЕр-2 (1С$о = 12,3 мМ/л) с низкой токсичностью для клеток фибробластов (ICso= 32,8 мМ/л).
4. Изучена цитотоксическая активность норфлуорокурарина алкалоида из растения Vinca erecta и его синтетических производных. Установлено, что наибольшей избирательностью обладает йодметилат фенилгидразона норфлуорокурарина, ингибируя рост клеток НЕр-2, HcLa и HBL-100 (IC50 =19,1 мМ/л для всех раковых клеток) при низкой токсичности для фибробластов (IC50 = 95,5 мМ/л).
5. Изучена цитотоксическая активность производных фенил- и феноксиуксусных кислот. Выявлен селективный ингибитор роста клеток рака гортани - n-Cl-феноксиуксусная кислота (1С50 = 5,2-52 мМ/л), низкотоксичный для нормальных клеток (IC50 = 442 мМ/л). п-С1-ацетилфенилуксусная кислота ингибирует рост клеток Hep-2, HeLa и HBL-100 (IC50 = 4,7-5 мМ/л) и низкотоксичен для нормальных клеток (IC50 = 94 мМ/л).
6. Изучена цитотоксическая и пролиферативная активность фитостероидов. Установлено, что фитостероид - экдистерон подавляет рост клеток Hep-2, HeLa и HBL-100 на 15% и при этом вызывает пролиферацию роста нормальных клеток фибробластов на 80%.
7. Оптимизирован способ получения тканеинженерной конструкции кожи, состоящей из клеток фибробластов на коллагеновой подложке, для лечения ожоговых ран. Показано, что использование экдистерона совместно с тканеинженерной конструкцией, в 2 раза ускоряет эпителизацию ожоговых ран.
8. Получены гибридомы, продуцирующие моноклональные антитела к рекомбинантному эритропоэтину. Отобраны два наиболее перспективных субклона гибридных клеток-продуцентов, которые в дальнейшем использованы для получения препаративных количеств моноклональных антител к рекомбинантному эритропоэтину.
9. Выделены из асцитной жидкости, очищены и охарактеризованы моноклональные антитела к рекомбинантному эритропоэтину. Установлено, что моноклональные антитела к рекомбинантному эритропоэтину перекрёстно взаимодействуют как с плазменным эритропоэтином, так и с рекомбинантным, и относятся к классу IgG. Титр антител в асцитной жидкости составил 1 х 107, в культуральной - 2 х 104. Высокий титр 4 х 107 показала суммарная очищенная фракция МКАТ-ЭПО.
10. Разработан метод выделения эритропоэтина из плацентарной крови человека с использованием иммуносорбента, синтезированного на основе моноклональных антител к эритропоэтину человека.
11. Разработаны и утверждены Методические Рекомендации «Оценка цитотоксичности лекарственных средств, изделий медицинского назначения, косметических средств, химических соединений, пестицидов и средств для ветеринарии» (8Н-Р/18 от 02.03.2016г.).
Получение комплекснодействующих новых дефолиантов на основе хлората натрия, обладающих физиологически активными и инсектицидными свойствами
Объекты исследования: хлорат натрия, карбамид, дикарбамидохлорат натрия, моноэтаноламин, уксусная кислота, ацефат, этанол, ацетамиприд, циперметрин.
Цель работы: физико-химическое обоснование и разработка принципиальной технологической схемы получения с установлением оптимальных параметров производства дефолиантов, обладающих физиологически активными и инсектицидными свойствами, на основе дикарбамидохлората натрия, ацетата моноэтаноламина, ацефата, этанола, ацетамиприда и циперметрина.
Методы исследования: визуально-политермический, химический, термогравиметрический, ИК-спектроскопический, рентгенофазовый, ренгеноструктурный.
Полученные результаты и их новизна: впервые получены новые данные по взаимной растворимости компонентов в 13 сложных системах, состоящих из воды, дикарбамидохлората натрия, ацетата моноэтаноламина, ацефата, этанола, ацетамиприда и циперметрина. Установлены оптимальные составы, соотношения компонентов и технологические параметры ведения процессов получения дефолиантов, обладающих физиологически активными и инсектицидными свойствами.
Практическая значимость: созданы технологические основы получения новых дефолиантов, обладающих физиологически активными и инсектицидными свойствами, предложены принципиальные технологические схемы их получения.
Степень внедрения и экономическая эффективность: предложенные технологии апробированы на укрупненных лабораторных и опытнопроизводственных установках, наработаны опытные партии дефолиантов, обладающих физиологической и инсектицидной активностью. Созданные дефолианты обладают «мягким» действием, высокой дефолиирующей и инсектицидной активностью, способствуют эффективному опадению листьев, а также 100%-ному уничтожению сосущих вредителей, таких как тля, белокрылки, трипсы. Под влиянием дефолиантов будет предотвращено загрязнение хлопкового волокна липкой массой и снижение его качества. Экономический эффект по себестоимости, получаемый в результате обработки 1 га посевов хлопчатника предложенными дефолиантами, по сравнению с жидким хлорат магниевым дефолиантом составляет 19477,9-22776,26 сум.
Область применения: сельское хозяйство.
Полисахариды растений рода Gleditsia и Cardaria repens
Объекты исследования: семена Gleditsia, надземная часть Cardaria repens
Целью работы является комплексное изучение полисахаридов надземной части Cardaria repens и семян Gleditsia местного региона; установление структурных особенностей химического строения арабиногалактана Cardaria repens и галактоманнанов неизученных ранее видов Gleditsia, выявление их специфической биологической активности и путей применения в народном хозяйстве.
Методы исследования: химические и физические (ИК-,|3С, 'Н ЯМР-спектроскопия).
Полученные результаты и их новизна: Получены новые сведения о строении и свойствах галактоманнанов растений рода Gleditsia и арабиногалактана Cardaria repens с широкими возможностями их применения.
Химическими и спектральными методами установлено, что арабиногалактан С. repens состоит из [1-1—>6 связанных галактопиранозных остатков, боковые ответвления по С-3 и С-2 составляют остатки арабинозы и галактуроновой кислоты.
Доказано, что галактоманнаны Gleditsia представляют собой разветвленный полимер, в котором основная полигликозидная цепь состоит из Р-1,4 - связанного маннана, где часть маннозных остатков замещена в 0-6 положении a-D-галактопиранозой. Впервые из семян G. macracantha выделен разветвленный арабиногалактоманнан и глюкофруктан инулинового типа, установлены их строения.
Установлено, что галактоманнаны являются хемотаксономическими маркёрами данного рода растений и дополняют банк данных по хемосистематике представителей сем. Fabaceae на наличие галактоманнанов.
Практическая значимость: На основе полисахарида создана биологическая активная добавка - «глефуд» для коррекции веса для людей с избыточной массой тела.
Создан и разработан новый реагент «гледол» для иммунологических и цитологических исследований, он заменяет импортный синтетический препарат «фиколл».
Создан закрепитель красок «гледан», используемый при печатании текстильных материалов.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Переданы нормативно-технические документации на «гледол» в ГУККЛС и МТ М3 РУз на регистрацию для реализации реагента.
Область применения: медицина, текстильная промышленность.
Оценка высеваемости микроорганизмов при экспериментальной бактериальной транслокации
Особенности нарушения рецепторных свойств мембран клеток мозга при экспериментальной дисфункции щитовидной железы
Объекты исследования: головной мозг 168 беспородных крыс.
Цель исследования: выяснить особенности и механизм нарушения рецепторных свойств мембран клеток мозга при экспериментальной патологии щитовидной железы.
Методы исследования: биохимические, биофизические,
морфологические, статистические.
Полученные результаты и их новизна: впервые показано, что гипертиреоз приводит к уменьшению, а гипотиреоз - к повышению плотности ГАМК- и бензодиазепин-связывающих сайтов на ГАМКд-рецепторах, а также СРР-связывающих сайтов на глутаматных рецепторах NMDA-типа в синаптосомах. В то же время плотность каинат-связывающих сайтов на глутаматных рецепторах каинатного типа в синаптосомах из различных областей мозга при гипотиреозе понижена, а при гипертиреозе -повышена. Активность Г-6-ФДГ и К’,Ыа’-АТФ-азы при гипотиреозе снижается по мере прогрессирования патологии, при гипертиреозе -возрастает. У крыс с гипо- и гипертиреозом выявлен дисбаланс в системе ПОЛ/АОЗ, способствующей развитию гиперлипопероксидации, более выражено при гипофункции щитовидной железы. Гипо- и гипертиреоз у крыс приводит к развитию дисциркуляторных изменений различного характера во всех отделах головного мозга. Гистохимически при гипотиреозе отмечается уменьшение содержания в цитоплазме нервных клеток тигроидного вещества, а при гипертиреозе выявляется гиперхромазия и гипертрофия.
Практическая значимость: Работа в основном носит фундаментальный характер и раскрывает механизм нарушения рецепторных свойств клеток мозга, обусловливающих особенности развития неврологических проявлений при патологиях щитовидной железы, их взаимосвязь со структурными и функциональными нарушениями мембран.
Степень внедрения и экономическая эффективность: результаты исследования внедрены в практику экспериментального отдела ЦНИЛ ТМА, включены в учебный процесс - используются при проведении лекционных и практических занятий по биохимии.
Определение видов-двойников малярийных комаров с использованием молекулярно-генетических методов диагностики
имеют специфическую структуру в области ITS2. в целом, полученные данные свидетельствуют о значительных межвидовых различиях по двум генетическим маркерам, у малярийных комаров Аn.martinius и Аn.artemievi
Новые алкалоиды селитрянки Шобера
Актуальность и востребовательность темы диссертации. Лекарственные средства, разработанные на основе растений, имеют важное значение для обеспечения здоровья населения мира. На Земном шаре описано более 320000 видов растений, из которых только 21000 используются в медицине. Это указывает на необходимость создания новых лекарственных препаратов на основе растительного сырья. Растения рода Nitraria L. богаты биологически активными веществами и используются в народной медицине для понижения высокого кровяного давления, лечения нарушений менструального цикла, инфильтратов в суставах и гастроэнтерита. Одной из наиболее важных проблем является выделение физиологически активных веществ из растений данного рода, синтез новых производных и создание новых эффективных лекарственных средств для медицины.
Во всем мире большое внимание уделяется исследованиям по изучению фармакологически перспективного растительного сырья, содержащего новые биологически активные вещества. В результате изучения растений рода Nitraria выделены алкалоиды, флавоноиды, флавонолы, антоцианины, стерины, монотерпены, лигнаны, природные фенолы и другие природные соединения. Алкалоиды Nitraria обладают спазмолитическим, гипотензивным, седативным эффектом и антиаритмической активностью. Изучение химического состава растений рода Nitraria, выделение алкалоидов из этих растений, исследование химической структуры и свойств имеют большое научное и практическое значение.
В нашей стране ведутся широкомасштабные меры по обеспечению населения местными природными лекарственными средствами. Определены задачи2 «...организации научно-исследовательских работ по дальнейшему внедрению инновационных технологий в производство лекарственных средств и разработка предложений по производству лекарственных средств на основе местного сырья». Исходя из этих задач важное значение имеет осуществление научно-исследовательских работ по изучению растительного сырья, относящегосяся в том числе к роду Nitraria, выделение алкалоидов, обнаружение соединений, которые показывают высокую физиологическую активность, и получение на их основе высокоэффективных лекарственных средств.
Данное диссертационное исследование в определенной степени способствует решению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан за № У П-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», а также в Указе Президента Республики Узбекистан за № У П-5229 от 7 ноября 2017 года «О мерах по кардинальному совершенствованию системы управления фармацевтической отраслью», и других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является изучение алкалоидного состава растения N. schoberi L., выделение алкалоидов, определение структуры новых алкалоидов, выполение реакций химической корреляции и синтеза.
Научная новизна заключается в следующем:
выделено из растения N.schoberi L. всего 22 алкалоидов в индивидуальном виде;
выделены из растения N.schoberi L. 4 новых алкалоида (комавин, ацетилкомавин, N-метилнитрарин и N-аллилизонитрарин), доказано их строение;
идентифицировано 18 алкалоидов выделенных из N.schoberi L.(10 из выделенных веществ относятся к индольным, 3 - к спиропиперидиновым, 2 -к хинолизидиновым и 3 - к хиназолиновым алкалоидам;
синтезированы алкалоиды комавин, ацетилкомавин, N-метилнитрарин и N-аллилизонитрарин.
Выводы
Представлены следующие результаты проведенных исследований по диссертационной работе «Новые алкалоиды селитрянки Шобера»:
1. В результате определения алкалоидного состава надземной части растения Nitraria schoberi L. произрастающего в Узбекистане, растение рекомендовано в качестве перспективного источника новых алкалоидов
2. Из исследованого растения выделено 22 алкалоида, в том числе новые алкалоиды комавин, ацетилкомавин, N-метилнитрарин и N-аллилизонитрарин. Предложены разработанные методики доказательства строения и свойств новых веществ.
3. Доказано строение новых алкалоидов - комавина, содержащего ядро
1 -азаспиро[5.5]-ундекана: 2.3.4.9-тетрагидроспиро[циклогексан-1 ’, 1 -Р-
карболин], а также строение ацетилкомавина: 2-ацетил-2.3.4.9-тетрагидроспиро [циклогексан-1’,1-Р-карболин]. Комавин из природного объекта выделяется впервые.
4. Доказано строение новых алкалоидов содержащих ядро 14.21-этано-16-азаиохимбана, N-метилнитрарина: 16-метилгексагидропиридо-/2.3:1.4/-1.2.3.4.6.7.12.12Ь-октагидроиндоло-/2.3-а/хинолизина, а также N-аллил изонитрарина: 3-эпи-16-аллилгексагидропиридо-/2.3:1.47-1.2.3.4.6.7. 12. 12b-октагидроиндоло-/2.3-а/ хинолизина.
5. Основания комавин и ацетилкомавин являются первыми представителями Р-карболиновых алкалоидов с одним спиратомом. N-метилнитрарин ва N-аллилизонитрарин являются первыми представителями N 16-производных алкалоидов типа нитрарина выделенных из Nitraria schoberi L
Нарушение функций митохондрий в развитии стресса и его коррекция антигипоксантами
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время выявление механизмов влияния хронического эмоционального стресса на физиолого-биохимические процессы в организме на клеточном, мембранном и молекулярном уровнях и предотвращение стресса является одной из актуальных проблем, ожидающей своего решения перед учёными мира. По данным ВОЗ 80% населения земного шара под влиянием стресса подвергается заболеванию синдрома хронической усталости. В государствах Евросоюза 40 млн. из 147 млн. рабочих страдают, стрессом и это приносит, ущерб обществу в размере 19 млрд, долларов1.
В годы независимости в области дальнейшего повышения уровня жизни нашего народа уделяется особое внимание коренному реформированию системы здравоохранения и формированию здорового образа жизни. Программные мероприятия, осуществляемые, в данном направлении дают, свои результаты в воспитании гормонично развитого поколения и дальнейшего повышения здоровья населения.
Сегодня по всему миру выявление механизма влияния стрессов различной природы на органы и ткани в условиях «in vitro» и «in vivo» на физиологическом, биофизическом, мембранном и молекулярном уровнях, а также различных биологических веществ и лекарственных средств является одной из актуальных проблем. Отличить друг от друга изменения, возникающие в клетках, органеллах и мембранах органов и тканей организма при проведении исследований по коррекции отрицательного влияния стресса на организм; показать сходство или различие влияния острого и хронического стресса; выявить влияния веществ, обладающих антигипоксантными и антиоксидантными свойствами; доказать механизм отрицательного влияния лекарственных средств, используемых в лечении стресса на организм вместе с положительным влиянием.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Указом Президента Республики Узбекистан № 1652 «О мерах по дальнейшему углублению реформирования системы здравоохранения» от 28 ноября 2011 года, и № 2221 «О государственной программе по дальнейшему укреплению репродуктивного здоровья населения, охране здоровья матерей, детей и подростков в Узбекистане на период 2014 — 2018 годы» от 1 августа 2014 года, Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан № 416 «О мерах по поддержке отечественных производителей лекарственных средств и изделий медицинского назначения» от 14 июля 2006 года, а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования. Целью данной работы являлась изучение изменений газокислородного обмена организма, некоторых физиологических показателей, энергетического и липидного обмена, процессов ПОЛ и активности липолитических ферментов органов крыс в динамике развития хронического эмоционально-болевого стресса, а также возможности коррекции этих изменений при введении катацина и бензонала в их организм.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
выявлены молекулярные механизмы различия друг от друга структурных и функциональных нарушений клеточных и митохондриальных мембран различных органов под влиянием хронического эмоциональноболевого стресса в стадиях тревоги, резистентности и истощения;
доказано, что усиление трансферазной активности по сравнению с гидролитической активностью фосфолипаз приводит к увеличению содержания липидов и фосфолипидов, «ионных слоев» мембраны и усилению метаболизма в клетке;
выявлено зависимость усиления синтеза катехоламинов и адениннуклеотидов (АД) в клетке в стадии тревоги стресса от повышения дыхания и окислительного фосфорилирования, а также газокислородного обмена;
доказано, что повышение трансферазной активности фосфолипаз приводит к приближению структуры и функции клетки, синтеза АТФ в митохондриях, газокислородного обмена в организме к показателям здоровых животных в стадии резистентности;
выявлено усиление формирования «монослоёв» в мембране, выхода цитохрома с из внутренней мембраны митохондрий в результате повышения гидролитической активности фосфолипаз, замедления синтеза фосфолипидов в клетках в стадии истощения стресса;
доказано приближение к норме или уравнение изменений энергетического и липидного обмена в клетках и митохондриях под влиянием хронического эмоционально-болевого стресса при введении катацина и бензонала в организм животных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. При хроническом эмоционально-болевом стрессе, в стадии тревоги у крыс повышается газокислородный обмен, масса тимуса и надпочечников. В стадии резистентности постепенно возвращается к исходному уровню, а в стадии истощения заметно уменьшается.
2. а) В стадии тревоги в ткани головного мозга содержание адреналина повышается. В ранней стадии тревоги содержание норадреналина повышается, а в конце уменьшается. В стадии резистентности содержание катехоламинов уменьшается, в стадии истощения вновь возрастает; б) В стадии тревоги, в надпочечниках содержание катехоламинов, особенно адреналина повышается, в стадии резистентности приближается к показателям нормы, а в стадии истощения уменьшается.
3. В стадии тревоги содержание АТФ и суммы адениновых нуклеотидов в ткани головного мозга, тимуса, надпочечников и печени повышается, в стадии резистентности постепенно приближается к показателям нормы, а в стадии истощения уменьшается. Это означает, что внутримитохондриальное содержание АТФ является регулятором, и оно контролирует активность транслоказы и Н+ - АТФ-синтазы.
4. В стадии тревоги дыхательной и окислительно-фосфорилирующей функции митохондрии головного мозга и печени повышается. В стадии резистентности наблюдается «мягкое» разобщение окислительное фосфорилирование, а в стадии истощения уменьшается дыхание и синтез АТФ.
5. В начале тревоги окисления НАД.Н по внутреннему пути повышается, затем немного снижается, в резистентности снижение ускоряется, в истощении заметно снижается; окисление во внешнем пути в тревоги не изменяется, в резистентности ускоряется, в истощении ускорение заметно увеличивается. Это означает, что цитохроме в стадии тревоги постепенно выходит из внутренней мембраны митохондрий в межмембранном пространстве, а в стадии резистнонтности выход цитохромас из мембраны ускоряется.
6. Независимо от стадии стресса содержание холестерина, свободные жирные кислоты и ЛФХ в ткани разных органов повышается, а ФИ уменьшается; другие фракции фосфолипидов в стадии тревоги либо повышается, либо неизменяется, а в стадии резистентности уменьшается.
7. Не зависимо от стадии стресса процессы ПОЛ в ткани и митохондрии разных органов, и активность фосфолипазы Аг, лизофосфолипазы А| и фосфолипазы Д митохондрии головного мозга и печени повышается.
8. Не зависимо от стадии стресса процессы ПОЛ в тканях различных органов и митохондриях увеличивается.
9. Введение катацина и бензонала в организм животных и последующее стрессовое воздействие снижает отклонение от нормы вышеупомянутые показатели и приближает к показателям здоровых животных.
Морфологические и культуральные свойства пигментобразующего актиномицетного штамма amycolatopsis sp. 51
В процессе исследований по выявлению микробного разнообразия почв загрязненных территорий, расположенных в зонах разной степени удаленности от станции аэрации Бозсу в г.Ташкенте выделен штамм № 51, образующий синий пигмент, который окрашивает питательную среду на темно синий цвет.
Морфобиология и галоаккумуляция некоторых доминантных видов растений Мирзачуля
Объекты исследования: растения из семейства Chenopodiaceae -Suaeda altissima (L.) Pall и Atriplex tatarica L.; из семейства - Fabaceae Glycyrrhiza glabra L. и Alhagi kirghisorum Shrenk.
Цель работы: изучение влияния засоления почвы на морфобиологические показатели и галоаккумуляцию у некоторых доминантных видов растений Мирзачуля.
Методы исследования: лабораторные, морфологические,
фенологические, биометрические, химические, статистические методы.
Полученные результаты и их новизна: впервые изучено влияние степени засоления почвы на морфологические показатели, особенности роста и развития, а также на всхожесть семян некоторых галофитных растений Мирзачуля. Определены количество и состав связанных и свободных ионов солей в различные фазы роста и развития однолетних (Suaeda altissima, Atriplex tatarica) и многолетних (Glycyrrhiza glabra, Alhagi kirghisorum) растений, широко распространенных в Мирзачуле. Выявлены различия локализации токсических ионов солей в органах растений между разными жизненными формами галофитных растений.
Практическая значимость: изученные растения благодаря их солеустойчивости можно рекомендовать для использования в биомелиорации маргинальных земель с различной степенью засоления.
Степень внедрения и экономическая эффективность: результаты исследований внедрены в практику Региональным центром исследований Сырдарьи (акт от 19. 08. 2010 г.) и Региональным центром ICARDA (акт от 27.10.2010 г.)
Область применения: биология, экология, сельское хозяйство.
Молекулярные механизмы повреждения биомембран под действием активных форм кислорода при гипоксии
Объект исследования: Белые беспородные крысы: новорожденные крысята, перенесшие хроническую внутриутробную гипоксию; новорожденные дети с церебральной ишемией различной степени и их матери.
Цель работы: изучение молекулярных механизмов повреждения биомембран под действием активных форм кислорода и действия сверхмалых доз антиоксидантов различных классов на интенсивность свободно-радикального окисления и липидный состав биомембран мозга и печени в постнатальном онтогенезе после гипоксии плода.
Методы исследования: тонкослойная хроматография, биохимические, иммуногистохимические, клинические, УЗИ и допплерография головного мозга, статистические.
Полученные результаты и их новизна: в отдаленные сроки постгипоксического периода установлена межорганная взаимосвязь мозга и печени и ее вклад в усугубление последствий церебральной ишемии. Установлен вклад избыточной генерации АФК и нарушений содержания фосфолипидов в митохондриальной фракции печени в развитие апоптоза гепатоцитов в постгипоксическом периоде и антиапоптозное действие нанодоз фенозана; установлено участие мембранного компонента микросомальной фракции печени в постгипоксических адаптационных реакциях и модулирующий эффект нанодоз альфа-токоферола на ферменты антиоксидантной системы (АОС) в ранние сроки постгипоксического периода. Установлен преимущественный эффект нанодоз синтетического водорастворимого антиоксиданта фенозана в мозговых тканях на ферментативное звено АОС с последующим снижением окисления фосфолипидов и оптимизации условий для развития мозга.
Практическая значимость: разработана прогностическая шкала тяжести церебральной ишемии новорожденных, обосновано применение нанодоз антиоксидантов при экспериментальной гипоксии плода.
Степень внедрения и экономическая эффективность: полученные результаты внедрены в виде методических рекомендаций и информационного письма в РСМНПЦ Акушерства и гинекологии, кафедре неонатологии ТашИУВ, кафедре биохимии ТашПМИ.
Область применения: биохимия, педиатрия.
Молекулярно-генетические аспекты патогенеза и их роль в прогнозировании течения хронической HCV-инфекции в узбекской популяции
Актуальность и востребованность темы диссертации.
Заболеваемость вирусным гепатитом в мире растет с каждым днем. Согласно данным ВОЗ, в настоящее время, в мире насчитывается более 170 млн. больных хроническим вирусным гепатитом С (ХВГС). В структуре хронических заболеваний печени вирусный гепатит С занимает лидирующее положение. 11аиболее высокая зараженность отмечается в странах Восточной Европы, Азии, Африки, Южной Америки. Инфицироваиность данным заболеванием в Узбекистане составляет 6,2%’. Широкая распространенность HCV-инфекции, высокая частота развития хронических форм заболевания, отсутствие специфической профилактики обусловливают необходимость более глубокого и детального изучения патогенеза заболевания. Одним из наиболее перспективных направлений в современной молекулярной патофизиологии является поиск полиморфных генов-маркеров и выявление их ассоциации в развитии заболеваний. Ограниченность данных по узбекской популяции определили актуальность и необходимость проведения работы по выявлению аллельных вариантов генов-кандидатов, ассоциированных с особенностями течения, и прогнозу заболеваемости хроническим вирусным гепатитом С в Узбекистане.
В мире проводится целый ряд научных исследований, направленных на изучение особенностей патогенеза HCV-инфекции и их роли в прогнозировании течения среди различных слоев населения с целью достижения высокой эффективности диагностики и профилактических мероприятий; изучение роли и значения молекулярно-генетических особенностей патогенеза хронической HCV-инфекции в популяции; обоснование ответных реакций организма на хроническую HCV- инфекцию при прогнозировании течения заболевания; определение механизмов влияния внешних факторов на изменение пролиферации, апоптоза, функциональной активности; оценку встречаемости генов TNF-a, CTLA-4, а также CYP1A2, CYP2E1, CYP2C9*2, CYP2C9*3, CYP3A4 цитохрома Р450 при хроническом вирусном гепатите С и циррозе печени и обоснованию их связи с биохимическими маркерами у пациентов с хроническим гепатитом и циррозом печени; разработку методов идентификации, ассоциированных с генетическим полиморфизмом при хроническом гепатите; изучение патогенетических аспектов хронического гепатита С и цирроза цирроза и значения полиморфизма генов цитохрома Р450 в их механизме; прогрессирования воспалительного процесса и межгенных взаимосвязей у пациентов с хроническим гепатитом С и циррозом печени. Тщательное изучение общих и специфических особенностей молекулярных механизмов хронического гепатита позволяет осуществить разработку объективных критериев оценки активности ферментов пролиферативной и антиоксидантной систем в развитии хронического гепатита; усовершенствовать методы консервативного лечения хронического гепатита;
включить в комплексное лечение хронического гепатита иммунокорректоры широкого спектра; оптимизировать тактику лечения, направленного на уменьшение осложнений и повышение эффективности лечения у пациентов с хроническим гепатитом, что имеет важное практическое значение.
На сегодня решён ряд важных задач по предотвращению хронического гепатита в области медицинской практики. В целях уменьшения частоты и профилактики гепатитов Л и В были разработаны и внедрены вакцины, что привело к повышению эффективности диагностики и лечения больных хроническим гепатитом и циррозом печени. Клиническая практика показала, что в результате применения современных методов раннего выявления, диагностики и лечения хронического гепатита и цирроза печени осложнения заболевания были снижены с 25% до 12%. В этой связи, стратегия пяти приоритетов развития Республики Узбекистан на 2017-2021 годы, направленная на «... повышение качества оказания медицинской помощи на новый уровень, в том числе за счет расширения использования современных технологий в диагностике и лечении инфекционного гепатита различной степени»2 имеет решающее значение для улучшения качества жизни среди различных слоев населения.
Результаты данной диссертационной работы в определенной степени послужат выполнению задач, обозначенных в Стратегическом плане действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан на 2017-2021 гг., Указе Президента Республики Узбекистан от 28 ноября 2011 г. № ПП-1652 «О мерах по дальнейшему реформированию системы здравоохранения», PQ-3071 от 20 июня 2017 г. «О мерах по дальнейшему развитию специализированной медицинской помощи населению Республики Узбекистан» и другим нормативным и правовым актам, касающимся этой деятельности.
Цель исследования: оценка молекулярных механизмов клинического течения хронического вирусного гепатита С с учетом прогностической значимости полиморфизма цитокинов и генов, ответственных за систему биотрансформации ксенобиотиков, у представителей узбекской популяции.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые проведено комплексное исследование генетического полиморфизма 308G>A TNF-a. 49A>G CTLA-4. а также 164A>C CYP1A2, 1295OC CYP2E1, 430OT CYP2C9*2, 1075A>C CYP2C9*3 и 392A>G CYP3A4 цитохрома P450 у больных хроническим гепатитом С и циррозом печени в Узбекистане и выявлена их роль в патогенезе заболевания;
впервые проведен анализ распределения аллелей и генотипов цитокинов и изоферментов цитохрома Р450 при ХВГС у лиц узбекской национальности и показаны характерные отличия по сравнению со здоровыми лицами;
впервые проанализирована взаимосвязь полиморфизма изучаемых генов с показателями синдромов цитолиза, холестаза и мезенхимального воспаления, характеризующими тяжесть течения хронического гепатита С.
впервые показана ассоциация полиморфных вариантов цитокинов и генов, ответственных за биотрансформацию ксенобиотиков с прогрессированием ХВГС в цирроз печени, что может быть использовано в разработке прогностических критериев для выделения группы риска инфицированных лиц к прогрессированию течения ХВГС. Определение генетического профиля, позволяющее прогнозировать течение ХВГС и оценить риск формирования цирроза печени, имеет важное значение для выбора тактики ведения больных. Выявленные ассоциации расширяют понимание патогенетических механизмов ХВГС.
Заключение
На основе исследований по докторской диссертации на тему «Молекулярно-генетические аспекты патогенеза и их роль в прогнозировании течения хронической HCV-инфекции в узбекской популяции» представлены следующие выводы:
1. Выявлены популяционные особенности распределения аллелей и генотипов полиморфизмов TNF-a, CTLA-4, а также CYP1A2, CYP2E1, CYP2C9 и CYP3A4 цитохрома Р450 у лиц узбекской национальности, которые пополнят базу данных генофонда Узбекистана. При ХВГС умеренной степени активности наибольший уровень полиморфизма характерен для TNF-a, CTLA-4, CYP2C9 и CYP3A4, при ХВГС выраженной степени активности наибольшая частота полиморфизма отмечалась у мутантного аллеля CYP2E1, а при циррозе печени - CYP1A2, которые могут служить маркерами, характеризующими патогенез и течение заболевания.
2. Наиболее выраженные изменения показателей функционального состояния печени отмечались у носителей 1в генотипа вируса, который доминировал у больных ХВГС умереной степени активности. У больных ХВГС выраженной степени преобладал За генотип вируса, который характеризовался высокими значениями показателей цитолитического и холестатического синдромов.
3. При ХВГС умеренной степени ген-кандидат TNF-a (А/А) ассоциировался с высокими значениями показателей цитолиза и холестаза, что свидетельствует о роли данного полиморфизма в патогенезе заболевания.
4. Высокая чувствительность гена CTLA-4 и частота межгенного сочетания CTLA-4+CYP2C9*2, CTLA-4+CYP2E1, CTLA-4+CYP1А2 при ХВГС умеренной степени могут быть использованы в качестве прогностического критерия стратификации пациентов на группы с высоким и низким риском прогрессирования заболевания.
5. Прогностическим фактором развития ХВГС выраженной степени может служить мутантный аллель и генотип G/G изофермента CYP2E1, носительство которого может быть обусловлено высоким метаболизмом токсинов и ксенобиотиков, усилением оксидативного стресса и прогрессированием патологического процесса.
6. Выявлена отрицательная коррелляционная взаимосвязь (р<0,05) показателей функционального состояния печени с полиморфизмом CYP2E1 (G/G) и СУР1А2 (С/С) у больных циррозом печени, ассоциированного вирусом С, что свидетельствует о роли данного полиморфизма в стимуляции воспаления и фиброзообразования в печени.
Молекулярно-генетическая характеристика ротавирусов и их клиникоэпидемиологическая значимость при диарейных заболеваниях в Узбекистане…
Актуальность и востребованность темы диссертации. Вирусные болезни желудочно-кишечного тракта, особенно ротавирусные диареи на сегодняшный день остается медико-социальной проблемой в мире. Во всем мире показатели заболеваемости ротавирусных диареи сохраняется на высоких уровнях. По данным Всемирного организации здравоохранения, ротавирусная диарея встречается в основном в раннем детском возрасте и протекает с выраженной гиповолемией, что может приводить к развитию тяжелых осложнений и летальному исходу. Из всех регистрированных в этиологии острых кишечных инфекций ротавирусные диареи составляют 30-50%.
В годы независимости, в республике для преобразования системы здравоохранения осуществлена целенаправленная широкомасштабная работа. Достигнуты весомые успехи по оказаниию высококачественной медицинской помощи населению. В результате проводимых мероприятий, введена в Национальный календарь прививок ротавирусная вакцинация детей младшего возраста. Наряду с этим, имелись проблемы в системе здравоохранения. Среди них актуальны изучение состояние клиники, эпидемиологии, лечения и профилактических мероприятий. В стратегии действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годы «определены дальнейшая реализация комплексных мер по укреплению здоровья семьи, охране материнства и детства, расширению доступа матерей и детей к качественным медицинским услугам, оказанию им специализированной и высокотехнологичной медицинской помощи, снижению младенческой и детской смертности». Исходя из этого, особое внимание уделяется укреплению здоровья населения и снижению заболеваемости кишечными инфекциями, а также снижению последствий диарейных заболеваний у детей раннего возраста.
Можно утверждать, что на мировом уровне, острые кишечные инфекции, в том числе встречаемость ротавирусных диарей среди детей раннего возраста, с преобладанием тяжелых форм течения, снижением качества жизни больных, что преобразилось в одно из значимых медико-социальных проблем. РВИ может проявляться в виде спорадических и локальных групповых случаев заболевания, а также - массовых вспышек, особенно у детей младшего возраста, отсутствие специфической лечение данного заболевания, недостаточное освещение ротавирусной инфекций в Республике Узбекистан определяет актуальность проблемы. Низкий процент расшифровки этиологической структуры острых кишечных инфекций, недостаточное информации по эпидемиологии, клинического течения, диагностики и профилактики ротавирусных диарей в Республике Узбекистан является научной основой изучения. А также, нет данных о молекулярно-генетической характеристике РВИ в нашем регионе. Не внедрены в практику вирусологические методы расшифровки этиологии диарейных заболеваний. Ранняя диагностика ротавирусных диарей, внедрение в практику современных вирусологических методов, совершенствование проводимых профилактических и противоэпидемических мероприятий, создание универсальных вакцин, применение имеющих вакцин и изучение антигенную структуру G[P] видов ротавирусов распространенных в регионах республики остаются ведущим направлением научных исследований.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению в рамках исполнения задач, поставленных в Постановление Президента Республики Узбекистан ПП-1652 от 28 ноября 2011 года «О мерах по дальнейшему углублению реформирования системы здравоохранения» и постановление №91 Кабинета Министров Республики Узбекистан от 29 марта 2012 года «О мерах по дальнейшему укреплению материально-технической базы и совершенствованию организации деятельности медицинских учреждений», приказ от 7 февраля 2017 года №У П-4947 «Стратегия действия по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования: оценить клинико-эпидемиологическую значимость ротавирусной инфекции и изучить молекулярно-генетические особенности ротавирусов в Узбекистане.
Научная новизна исследования:
впервые на территории Узбекистана изучен особенности и характер клинического течения ротавирусной инфекции;
определена взаимосвязь бактериальной загрязненности поверхностных водоемов и водопроводной воды с уровнем заболеваемости (ЖИ в целом и РВИ;
впервые проведен молекулярно-генетический анализ и типирование генотипов ротавирусов циркулирующих на территории республики;
впервые определены последовательность нуклеотидов VP4 и VP7 белков ротавирусов методом сиквенса;
определен характер клинического течения ротавирусной инфекции в зависимости от генотипов ротавирусов;
впервые проведена оценка экономическай эффективности ротавирусной вакцинации.
Заключение
1. Ротавирусные диареи в Республике Узбекистан занимают ведущее место (до 40% случаев) в этиологической структуре заболеваемости острыми диареями, не имеют тенденции к снижению, регистрируются в течение всего года, с максимальным уровнем в осенне-зимний период, с одинаковой частотой встречаются у детей в различных возрастных группах, и до 5 летнего возраста с высоким риском заражения мальчиков (Р<0,05).
2.Заболеваемость острыми диареями в значительной степени детерминируется сезонной бактериальной загрязненностью поверхностных водоисточников, загрязненность ротавирусами регистрируется преимущественно в поздний осенний период - 84,6%, что способствует повышению заболеваемости РВИ в осенне-зимний период.
3. Данные о преимущественном заражении РВИ детей до 2 лет, основываются на стационарной статистике, у детей более старшего возраста и у взрослых РВИ протекает в легкой или стертой (субклинической) формах, не нуждающихся в стационарном лечении.
4. В Республике Узбекистан у детей с гастроэнтеритами ротавирусной этиологии, среди Р-генотипов ротавирусов превалировал серотип Р1 (63,4%), а среди G-генотипа - серотипы G1 (52,5%) и G2 (26,7%).
5. В Республике Узбекистан циркулируют штаммы по VP-гену и Р-гену идентичные, циркулирующим в мире, что обусловливает возможность использовать для профилактики ротавирусной инфекции имеющиеся вакцины, изготовленные с аналогичным набором антигенов.
6. При РВД у детей до 2 лет тяжесть болезни обусловлена быстрым (на 1-2 день болезни) развитием тяжелой дегидратации, что способствует увеличению частоты развития гемолитико-уремического синдрома, острой почечной недостаточности, нарушений гемоциркуляции и летальному исходу болезни.
7. Клиническое течение ротавирусной инфекции имеет особенности, не зависящие от генотипа вируса, отличающие ее от бактериальных диарей, что может способствовать доклинической диагностике РВИ и оптимизации тактики ведения этих больных.
8. Экономический ущерб, наносимый РВД за год в Республике Узбекистан составляют более 1 145 120 долларов США, из которых - 89,1% составляют прямые медицинские расходы и 10,9% - не прямые медицинские и косвенные расходы.
9. Включение в Национальный календарный план прививок вакцинации против ротавирусной инфекции детей с 2-3 мес. жизни обусловлено выявленными клинико-эпидемиологическими особенностями РВИ в Республике Узбекистан и является экономически оправданным превентивным мероприятием, снижающим риски и бремя РВИ.
Молекулярная характеристика и ассоциативное картирование представителей вида Gossypium barbadense из коллекции гермплазмы Узбекистана
Актуальность и востребованность диссертационной работы. «Согласно прогнозам ООН к 2050 году производство пищевых ресурсов должно быть увеличено вдвое, что бы прокормить приблизительно 9.3 млрд. людей»1. С ухудшением глобальных климатических условий и деградацией почв происходит падение продуктивности сельхозпроизводства. Во избежание глобальной экологической катастрофы необходимы радикальные изменения в структуре производства и потребления ряда ключевых природных и сельскохозяйственных ресурсов, в том числе хлопчатника.
Хлопчатник (Gossypium L.) является одной из важнейших сельскохозяйственных культур. По оценкам экспертов, к 2030 г. мировой спрос на хлопковую продукцию вырастет более чем в два раза, в то время как ежегодный генетический прирост урожайности хлопка сырца, составляет всего 7,1-8,7 кг/га. Наряду с этим, конкуренция на мировом рынке приводит к росту требований к качеству хлопкового волокна.
Большинство сортов современного культивируемого хлопчатника обладают общей генетической структурой, которая не способна в полной мере удовлетворять современным требованиям. Работы по улучшению качества волокна - очень сложный процесс из-за узкой генетической базы современных сортов хлопчатника и отрицательной генетической корреляции между качеством хлопкового волокна и урожайностью. Это указывет на необходимость исследовать генетические ресурсы хлопчатника, для использования в селекционном процессе его генетического разнообразия.
Для обеспечения высокой конкурентоспособности хлопковой продукции, в Узбекистане применяют современные подходы для повышения урожайности и качества хлопкового волокна.
Интродукция ценного генетического материала, методами маркер-ассоциированной селекции (МАС) обогатит и улучшит современные сорта и обеспечит конкурентоспособность продукции республики на мировом рынке. Большая часть геномных исследований и МАС сконцентрирована на представителях вида G. hirsutum. Другим видам, к сожалению, не уделяется должного внимания, в тоже время они имеют богатейший генетический потенциал. Например, необходимо сконцентрировать на геноме тонковолокнистого хлопчатника (G.barbadense), волокно которого по качеству значительно превосходит показатели современных сортов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит для выполнения задач по реализации Указа Президента Республики Узбекистан от 20 октября 2008 года №УП-4041 «О мерах по оптимизации посевных площадей и увеличению производства продовольственных культур».
Целью исследований является оценка молекулярно-генетического разнообразия, структуры популяции и идентификация генетических локусов ассоциированных с ценными признаками волокна у культивируемых представителей тонковолокнистого хлопчатника (С7. barbadense) из мировой коллекции гермплазмы хлопчатника Узбекистана.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что впервые:
проведена оценка разнообразия большой выборки из 288 сортообразцов G.barbadense из коллекции гермплазмы хлопчатника Узбекистана в двух независимых эко-географических условиях (Узбекистан и США) по комплексу ценных хозяйственных признаков;
определены экотипы, обладающие наибольшей стабильностью по интересующим признакам в различных экогеографических условиях произрастания, а так же сочетающие в себе наилучшие показатели нескольких признаков волокна и ценных морфо-биологических показателей, как в условиях Узбекистана, так и в условиях США;
оценено молекулярно-генетическое разнообразие сортообразцов G.barbadense при помощи SSR маркеров и определены информативные микросателлитные маркерные локусы для анализа генома культивируемых представителей вида G. barbadense;
выявлено количество, вариабельность и распределение частот аллелей SSR маркерных локусов у представителей культивируемой гермплазмы G.barbadense L и дана оценка генетического разнообразия на уровне ДНК-маркерных локусов;
определены генетические расстояния, генетические различия и филогенетические отношения сортообразцов из коллекции культивируемых представителей тонковолокнистого хлопчатника;
определена генетическая структура популяции культивируемых представителей G. barbadense , выявлена генетическая дифференциация популяции и определены наиболее генетически разнообразные экотипы.
определена межпопуляционная и внутрипопуляционная генетическая дифференциация;
проведена оценка неравновесия по сцеплению и его распад в геноме культивируемого вида G. barbadense ;
проведено ассоциативное картирование ценных признаков с использованием ресурсов гермплазмы культивируемого вида G. barbadense и выявлены признак-ассоциированные маркеры, сохранившие строгую ассоциацию с признаками волокна, как в условиях Узбекистана, так и США;
уточнена интегрированная генетическая карта тетраплоидного хлопчатника, на которой были определены расстояния между новыми и уже известными признак-ассоциированными маркерами, определено более точное расположение некоторых QTL хозяйственно-ценных признаков на хромосомах;
опробован метод «in silica chromosome walking» с применением комплексного компьютерного анализа, который позволил выявить последовательности, возле SSR маркерных локусов, гомологичные генам обуславливающим проявление некоторых маркер-ассоциированных признаков.
Заключение
1. Проведена оценка разнообразия выборки из 288 сортообразцов G.barbadense из коллекции гермплазмы хлопчатника Узбекистана в двух независимых эко-географических условиях по комплексу ценных хозяйственных признаков. Определены экотипы, обладающие наибольшей стабильностью по интересующим признакам в различных экогеографических условиях произрастания, а так же сочетающие в себе наилучшие показатели нескольких признаков волокна и ценных морфо-биологических показателей, как в условиях Узбекистана, так и в условиях США, которые являются первоочередными для вовлечения в селекционные работы.
2. Оценено молекулярно-генетическое разнообразие генома G. barbadense при помощи SSR маркеров. Выявлено 108 полиморфных SSR маркеров, амплифицировавших 301 маркерный локус. Количество локусов варьировалось от 2 до 5 со средним значением 3,5 локуса на один SSR маркер. В исследовании 60 (55%) маркеров оказались мультилокусными (3 и более локусов), большинство локусов (81%) было представлено двумя и тремя аллелями. Показано, что в гермплазме культивируемых представителей G. barbadense присутствует большое количество новых аллелей. На основании выявленных маркеров, создана панель для определения экотипов и их сортовой принадлежности, получен уникальный для каждого образца генетический профиль (ДНК-баркод).
3. Выявлено умеренное (~33%) общее среднее генетическое разнообразие на уровне ДНК-маркерных локусов, варьировавшее в широком диапазоне (0,02-0,71), Определены филогенетические отношения сортообразцов G. barbadense , на основании выявленных генетических расстояний варьировавших в пределах 0,01 - 0,67, со средним значением 0,19. Определена генетическая структура популяции, которая представлена двумя субпопуляциями и несколькими генетическими группами внутри субпопуляций.
4. Выявлен высокий уровень внутрипопуляционной изменчивости (67,2%)и умеренная межпопуляционная дифференциация (32,8%). Очень сильная генетическая дифференциация (0,584) выявлена между Африканской и Туркменской субпопуляцией и Африканской и Узбекской субпопуляцией (0,575). Между Узбекской и Туркменской субпопуляцией отмечена умеренная генетическая дифференциация (Ғ5/=0,117). В формировании сортообразцов коллекции принимали участие африканские, афроамериканские и американские генотипы. Наибольшим генетическим разнообразием обладают сорта туркменской селекции. Четко прослеживается генетическая обособленность сортов узбекской и туркменской селекции, и отмечено формирование среднеазиатского экотипа.
5. Неравновесие по сцеплению в геноме культивируемого вида G. barbadense , при критических значениях г2>0,1 и г2>0,2 сохранялось у 8% и 4,3% попарных комбинаций SSR маркеров соответственно.
6. Распад НС в геноме культивируемого вида G. barbadense, при минимальном пороге г2>0,05составляет в среднем 24,8сМ, а при высоком пороговом значении г2>0,1 НС сохраняется, в среднем, на расстоянии до 3,36сМ.
7. Ассоциативным картированием признаков на основании MLM выявлено 100 признак-ассоциированных маркеров, сохранивших строгую ассоциацию с признаками волокна, как в условиях Узбекистана, так и США, из них 85 маркеров идентифицированы впервые. Выявлены маркеры, в высокой степени ассоциированные (BF<0,15), как с одним, так и с двумя и более хозяйственно-ценными признаками в обоих географических условиях, являющиеся первоочередными для использования в МАС.
8. Получена уточненная интегрированная генетическая карта тетраплоидного хлопчатника, на которой определены расстояния между новыми и уже известными признак-ассоциированными маркерами и определено более точное расположение некоторых QTL хозяйственноценных признаков на хромосомах.
9. Опробован метод «in silico chromosome walking» с применением комплексного компьютерного анализа и выявлены последовательности, возле 8 SSR маркеров были идентифицированы 17 генов. Из них, по крайней мере, 8 генов существенно совпадают с выявленными ассоциациями маркер-признак на основании сравнения описанных в литературе функций.
Молекулярная идентификация и характеристика патогенов рода Fusarium, поражающих хлопчатник в Узбекистане
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день развитие хлопководства играет важную роль в экономике государств. Одной из больших проблем хлопководства являются фитопатогенные грибы. «Согласно данным Хлопкового фонда из-за болезней хлопчатника, вызываемых патогенами, страдает приблизительно 12% всего урожая». Только в США ежегодные потери составляют 11,7%, в Бразилии и Африканских странах потери могут достигать 50%, а в Индии 20%'.
Грибы рода Fusarium широко распространены в природе и представляют обширную, биологически неоднородную группу грибов. Большинство из них являются фитотрофами, поражают свыше 120 видов растений и наносят значительный экономический ущерб сельскому хозяйству многих стран, включая и Узбекистан. Патогенные грибы рода Fusarium сгруппированы в специализированные формы formae specialis (f.sp.), основанные на их способности вызывать поражение конкретного растения. В настоящее время насчитывается более 80 типов специализированных форм.
До недавнего времени основным возбудителем заболевания хлопчатника считался гриб вида Verticilium, в связи с этим вся селекция хлопчатника ориентировалась в сторону создания сортов, устойчивых к Verticilium. Но в последние годы в связи с воздействием различных биотических факторов (изменение климатического режима, нарушение водного режима и др.) произошли изменения и в патогенном фоне нашей страны. В связи с этим задача по идентификации специализированных форм патогенов рода Fusarium остаётся весьма актуальной для нашей страны.
Всё чаще сообщается о нарастании и распространении фузариозного вилта не только на тонковолокнистые (Gossypium barbadense), но и на средневолокнистые сорта хлопчатника. В Бухарской области были обнаружены новые, не виданные до сих пор на хлопчатнике виды патогенов, такие как Fusarium solani, вызывающие корневую гниль.
В свете сказанного выше актуальной проблемой хлопководства становится не только создание устойчивых к вилту сортов хлопчатника, но и одновременно с этим идентификация фитопагенного фона нашей страны, выявление опасных изолятов и грамотная оценка их патогенности, создание патогенных карт и рекомендаций.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан от 29 марта 2004 г. № 148 «О мерах по совершенствованию структуры и повышению эффективности службы защиты растений», а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследования является комплексное молекулярно-генетическое исследование генома патогенов рода Fusarium и оценка патогености часто встречаемых рас и видов по отношению к широко районированным сортам хлопчатника.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
впервые проведен анализ генома патогенов рода Fusarium, ре-секвенированы важные однокопийные гены патогенов (TEF-la, ВТ, rDNA, NIR, PHO). Опираясь на нуклеотидные последовательности гена бета-тубулина (ВТ) разработаны универсальные SNP-праймеры, способные идентифицировать расу 2, 3, 8 и группы А и В патогена вида Fusarium oxysporum f.sp vasinfecturrr,
разработаны праймерные пары, способные идентифицировать 3 и 8 расы вида Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum, на основе метода аллель-специфического ПЦР (ASPCR);
молекулярно таксономически идентифицирован род Fusarium, представленный в Узбекистане 6 видами (Fusarium solani, Fusarium equiseti, Fusarium sporotrichioides, Fusarium fujikuroi, Fusarium proliferatum, Fusarium oxysporum f.sp vasinfectum)-,
определены 3, 4 и 6 расы Fusarium oxysporum f.sp vasinfectum, распространённые в Узбекистане;
проведена оценка вирулентности видов рода Fusarium по отношению к широко культивируемым сортам хлопчатника;
описана патогенность и выявлены наиболее опасные патогены хлопчатника: 3 раса Fusarium oxysporum f.sp vasinfectum и новый вид патогена для Узбекистана Fusarium solani-,
создана генетическая популяция «Mebane Bl» х «11970», сегрегирующая по устойчивости к фузариозному вилту в соотношении 3:1, и обнаружены 237 полиморфных локусов;
определены потенциальные гены, отвечающие за устойчивость хлопчатника к вилту;
проведено генетическое картирование, выявлены два локуса BNL1145_259 и BNL3442_112, ассоциированные с устойчивостью к вилту, при помощи in silico ПЦР и биоинформатических методов были выявлены гены, расположенные в маркированных регионах;
разработаны патогенные карты с нанесением меток о распространении видов на географические координаты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Молекулярная идентификация и характеристика патогенов рода Fusarium, поражающих хлопчатник в Узбекистане» представлены следующие выводы.
1. Проведена видовая идентификация патогенов. Выявлено, что в фитопатогенном фоне Узбекистане присутствуют 6 видов Fusarium solani, Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum, Fusarium equisity, Fusarium proliferatum, Fusarium fujikuroi и Fusarium sporotrichioides.
2. Впервые, используя методы секвенирования по однокопийным генам, были идентифицированы расы FOV 3, 4 и 6, распространенные в Узбекистане.
3. Выявлены вирулентные изоляты. Установлено, что наибольшую опасность для местных сортов представляют фитопатогенные грибы F. oxysporum f. sp. vasinfectum третьей расы (изолят 316) и представители вида F. solani (изоляты 503, 519 и особенно 520).
4. Определены нуклеотидные последовательности по четырем однокопийным генам, на основе нуклеотидных последовательностей которых разработаны вид и раса специфичные праймеры с помощью методов SNP и ASPCR.
5. На основе комбинаций скрещивания хлопчатника создана вилтоустойчивая популяции Mebane Bl х 11970.
6. Определены локусы, детерминирующие ряд других признаков хлопчатника (высота закладки первой ветви, высота растения, количество симподий, длина ветвей).
7. Проведен QTL-анализ для определения степени сцепления картированных маркеров с устойчивостью хлопчатника к вилту. Определены три группы сцепления, содержащие локусы устойчивости к Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum.
8. На основании полученных генетических карт и QTL-анализа выявлены маркеры, которые потенциально могут быть использованы в маркерассоциированной селекции хлопчатника, а также для выделения и детального изучения кандидатных генов.
9. Проведен in silico анализ. Определено 11 генов Fusarium и 4 гена Gossypiu, отвечающие за синтез вторичных метаболитов, микотоксинов и устойчивость хлопчатника к внешним раздражителям (поражение патогенами).