Область исследований: Сельское хозяйство
Цель работы: Разработка эндогенного регулятора роста растений и технологии применения - для интенсификации роста и формативных процессов зерновых культур в условиях неблагоприятного воздействия внешней среды.
Методы исследования: В конце прошлого века ведущей тенденцией развития сельскохозяйственной отрасли во всем мире являлась вторая волна «зеленой революции», сущность которой состояла в широкой интенсификации производства: выведение и использование более продуктивных сортов растений, расширение приемов орошения, применения удобрений и пестицидов, а также использование современных средств механизации, что привело в итоге к значительному увеличению мировой сельскохозяйственной продукции. В настоящее время признают, что на данном этапе развития она практически исчерпала свои резервы повышения эффективности производства. В последние два десятилетия в результате резкого изменения климата, нарушился естественный гомеостаз в агробиоценозах, в том числе, и в микробиоте почвенной среды. Во всем мире усилилось негативное влияние антропогенных факторов, осложнилась фитосанитарная обстановка в насаждениях сельскохозяйственных культур. Гипотеза проекта заключается в том, что стимуляторы роста растений, полученные из проросших семян пшеницы, могут быть получены с помощью оптимизированного метода и представлять собой новый полифункциональный биологический стимулятор роста растений, относящийся к новой группе регуляторов, принцип действия которых основан на комплексном сигнальном действии на растения. Последовательность предлагаемых исследований начинается со сбора образцов пшеницы как минимум из двух регионов Казахстана с последующим превегетационным периодом и получения ряда фитогормонов методом экстракции. Полученные материалы планируется проанализировать с помощью передовых методов, таких как XRD, XRF, SEM-EDS, TEM, FTIR. Проект направлен на разработку и подготовку оптимизированной методологии получения стимулятора роста растений, полученного из проросших семян пшеницы, которая может быть воспроизводимой и масштабируемой для крупномасштабного производства. Основное действие регуляторов роста на растения состоит в экспрессии разнообразных генов, играющих основную роль в защитных реакциях на воздействие неблагоприятных факторов среды.
Полученные результаты и новизна: Научная новизна заключается в том, что будет разработан новый отечественный уникальный стимулятор роста растений, полученный из семян пшеницы, способствующий обеспечению жизнеспособности растений. Под его воздействием прорастают плохо прорастаемые семена, проростки становятся устойчивыми к холодному, тепловому и солевому стрессу, у обработанных растений не опадают завязи, урожай повышается от 20% до 40%, созревает на 2 недели раньше, улучшается качество зеленой рассады и ее приживаемость, особенно удобен для вегетативного размножения древесных растений путем черенкования, уменьшается заболеваемость растений и повышается их устойчивости к климатическим и солевым стрессам за счет активизации «генов устойчивости»; уменьшение полегания колосовых зерновых за счет утолщения стенки стебля и снижения норм высева семян. Влияние регулятора роста растений не имеет вредыных химических составляющих и поэтому сельхоз продукция абсолютно безопасны для употребления.
Экономический эффект от реализации проекта: Производство продукции по проекту обещает высокую рентабельность в связи с дешевизной сырья и высокой востребованностью конечного продукта. Выполнение проекта будет способствовать решению национальных и международных проблем современного земледелия. Внедрение в промышленность результатов данного проекта позволит покрыть дефицит внутреннего рынка экологически чистыми сельскохозяйственными продуктами и повысить потенциал АПК (агропромышленный комплекс) республики. Выполнение проекта будет способствовать решению национальных и международных проблем сельскохозяйственной и агрономии.
Эффективность: Фитогормоны ауксинового ряда в составе предлагаемого стимулятора роста растений регулируют деление клеток, их растяжку и дифференциацию, активизируют образование и рост корней, завязей и плодов, влияют на сексуализацию цветков, участвуют в водном обмене, транспорте ионов при минеральном питании, влияя на ферментативную активность клеток. Ткани, обогащенные ауксином, способны лучше поглощать питательные вещества. Цитокинины в составе стимулятора позволят регулировать органогенез растений, оказывают влияние на прерывание состояния покоя, вегетативный рост, вызывая усиление растяжения клеток и повышая активность их деления. Действие их связано с факторами питания растений через регуляцию транспирации и передвижения веществ в клетках, с активизацией фотосинтеза и образования хлоропластов. Кроме того, они усиливают рост семядолей и листьев, стимулируют прорастание семян, способствуют закладке почек у целых растений и изолированных тканей, стимулируют цветение.
Область применения: Будет разработаны инновационные технологии новых материалов для сельскохозяйственной промышленности Казахстана.
Задачи:
Этап 1: 1) Разработка научных основ получения новых регуляторов роста с заданными свойствами. 2) Выбор исходного сырья содержащее комплекс биологически активных веществ 3) Разработать физико-химические основы выделения и очистки регулятора роста растений из природных комплексов.
Этап 2: 1) Провести лабораторные испытания эндогенного регулятора роста растений. 2) Изучить воздействие регулятора на рост зерновых культур. 3) Установить закономерности роста зерновых культур под воздействием регулятора роста во внешних изменяемых климатических условиях. 4) Разработать пилотную установку по выпуску образцов регулятора роста растений.
Этап 3: 1) Изготовить пилотную установку по выпуску образцов регулятора роста растений. 2) Провести испытание полученных образцов регулятора роста растений в полевых условиях. 3) Подготовить материал для оформления заявки и подачи на охранный документ. Осуществить публикацию в рецензируемых зарубежных научных изданиях, индексируемых международными базами данных Web of Science и (или) имеющим процентиль по Cite, по научному направлению. 4) Подготовить заключительный отчет.
Ожидаемые результаты: Будет разработаны инновационные технологии новых материалов для сельскохозяйственной промышленности Казахстана. Результаты исследований могут быть использованы на практике агрономических технологий в растениеводстве, в повышении плодородия почв, что в первую очередь повлияет на население в получении стабильных урожаев и снижении социальных проблем продовольствия. На основе результатов будет разработана технология изготовления эндогенного регулятора роста растений - для интенсификации возделывания зерновых культур в условиях неблагоприятного воздействия внешней среды. Результаты предлагаемой работы могут быть использованы в смежных областях науки: нано технологии, биотехнологии, агрохимии. В ходе выполнения проекта будет создана инфраструктура, обеспечивающая развитие, интеграцию и специализацию участников Проекта, появится возможность создания новых рабочих мест в различных регионах Республики Казахстан при удовлетворительном материальном и социальном обеспечении работников. Казахстан в настоящее время вступил в индустриально- инновационную фазу развития экономики - этап научно-технического развития страны. Необходимо ускорение мобилизации научно-технического потенциала страны, сосредоточить ресурсы на выбранных приоритетных направлениях развития науки. В связи с этим, ключевыми конкурентными преимуществами Казахстана на мировом рынке должны стать высококвалифицированный, мобильный человеческий капитал, а также постоянное внедрение новых научных продуктов и услуг, новых технологий.
Руководитель организации — Акназаров Сестагер Хусаинович ( Доктор химических наук ) Руководитель проекта — Ахметова Айгуль Базылбековна кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры экологии и ботаники, Казахский Национальный Университет им. аль- Фараби, Период реализации: 2023 - 2025