7-бөлім
БИОТЕХНОЛОГИЯ
Раздел 7
БИОТЕХНОЛОГИЯ
Section 7
BIOTECHNOLOGY
© 2015 Al-Farabi Kazakh National University Бо гус паев К.К., Порт ной В.Х., Фа леев Д.Г., Ка сым бе ков Б.К., Ту ра ше ва С.К.
Тау-са гыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch.
et G.G. Bosse) аль тер на тив ный ис точ ник по лу че ния на ту раль но го каучу ка
В крат ком об зо ре при ве де ны ос нов ные по ло же ния, ко то рые оп
ре де ляют преиму ще ст ва тауса гы за (Scorzonera tausaghyz Lipsch. et G.G. Bosse), как аль тер на ти ву расп рост ра нен ной в ми ре ге веи, ис
точ ни ка на ту раль но го каучу ка. Предс тав ле ны све де ния по биоло гии раз ви тия тауса гы за – уни каль но го рас те ния – каучу ко но са эн де ми ка Юж но го Ка за х стана. Опи са ны ос нов ные пу ти био син те за каучу ка в рас те нияхкаучу ко но сах на при ме ре ге веи (H. brasilensis), оду ван чи ка (Taraxacum brevicorniculatum) и фи ку са Ficus sp. Об суж де ны собст
вен ные ре зуль та ты по куль ту ре кле ток тауса гы за in vitro и перс пек
ти вы по лу че ния ге не ти чес ки улуч шен ных рас те ний с по вы шен ной про дук тив нос тью и сок ра щен ным сро ком на коп ле ния на ту раль но го каучу ка в кор нях. Так же расс мот ре ны пу ти ис поль зо ва ния сов ре мен
ных био тех но ло гий для вос станов ле ния чис лен нос ти в при ро де ред
ко го и ис че зающе го ви да, и соз да ния план та ций для по лу че ния ком
мер чес ко го каучу ка из кор ней.
Клю че вые сло ва: Scorzonera tausaghyz, H. brasiliensis, кау чук, куль ту ра кле ток in vitro, био син тез.
Boguspaev K.K., Portnoy V., Faleev D.G., Kasymbekov B.K., Turasheva S.K.
Tau-saghyz (Scorzonera tau- saghyz Lipsch. Et GG Bose) an
alternative source of natural rubber
The overview shows the basic provisions that define the benefits tau sagyz (Scorzonera tausaghyz Lipsch. Et GG Bosse), as an alternative com
mon in the world of rubber trees, a source of natural rubber. Provides information on the biology of the tau sagyz – unique plant – rubber plants endemic of southern Kazakhstan. The basic rubber biosynthetic pathway in plants, rubber plants on the example of rubber trees (H. brasilensis), dandelion (Taraxacum brevicorniculatum) and fig Ficus sp. They discussed their own results with cell culture sagyz tau in vitro and the prospect of genetically improved plants with increased productivity and shorten the accumulation of natural rubber in the roots. The ways of using modern biotechnology to restore the strength of the nature of the rare and endan
gered species, and the establishment of plantations for commercial rubber from the roots.
Key words: Scorzonera tausaghyz Lipsch. et Bosse, H. brasiliensis, rubber, culture cells in vitro, biosynthesis.
Бо гус паев К.К., Порт ной В.Х., Фа леев Д.Г., Ка сым бе ков Б.К., Ту ра ше ва С.К.
Тау-са ғыз (Scorzonera tau- saghyz Lipsch. еt G.G. Bosse)
та би ғи кау чук алу дың аль тер на тив тік қай нар кө зі
Қыс қа кө рі ніс те тауса ғыз дың ар тық шы лы ғын анық тайт ын бас ты жағ дай көр се тіл ген, дү ниежү зін де та рал ған Ге вея, та би ғи кау чук тің қай нар кө зі. Биоло гияда тауса ғыз дың да муы ту ра лы мағ лұ мат көр
се тіл ген – бі ре гей өсім дік – Оң түс тік Қа зақ станың эн де мик қаучу
гі. Фи ку са Ficus sp., Жол жел кен (Taraxacum brevicorniculatum) жә не Ге веялық (H. brasilensis) кау чук өсім дік те рі нің бас ты био син тез деу жол да ры айт ыл ған. Тауса ғыз дың in vitro жа су ша ор та сы ның өзін дік нә ти же ле рі тал қы лан ды жә не өнім ді лі гі жо ғар ла тыл ған жә не та мыр
да та би ғи кау чук тің қыс қар тыл ған уа қыт та жи на ла тын ге не ти ка лық кү шейт іл ген өсім дік ті алу жол да ры қа рас ты рыл ды. Си рек кез де се тін жә не жо ға лып ба ра жат қан түр ле рін қайта қал пы на кел ті ру мен та
мыр ла ры нан ком мер циялық ма ңыз ды кау чук алу дың қа зір гі за ман ғы тиім ді био тех но ло гиясын әзір леу де қол да ныс қа ие бо луы мүм кін.
Тү йін сөз дер: Scorzonera tausaghyz, H. brasiliensis, кау чук, in vitro жа су ша ор та лы ғы, био син те зі.
УДК 581.4; 633.9; 021.8 1*Бо гус паев К.К., 2Порт ной В.Х., 1Фа леев Д.Г.,
1Ка сым бе ков Б.К., 1Ту ра ше ва С.К.
1Ка за хс кий на циональ ный уни вер си тет имени аль-Фа ра би, Республика Ка за хс тан, г. Ал ма ты
2Науч ная сель ско-хо зяй ст вен ная ор га ни за ция, Из ра иль, г. Не шер
*E-mail: Karim.Boguspaev@kaznu.kz
Вве де ние
Рас ту щий сп рос в ми ре на на ту раль ный кау чук, в нас тоящее вре мя, при вел исс ле до ва те лей к поис ку аль тер на тив ных, в от- ли чии от Ге веи (Hevea brasiliensis) ис точ ни ков при род но го каучу ка. В на шей Рес пуб ли ке, еще в 1929-1932 гг., при изу- че нии гор ных сис тем юж но го Ка за х стана бы ло выяс не но, что Ка ра таус кий хре бет яв ляет ся ро ди ной пре вос ход но го каучу- ко нос но го рас те ния – ко зе лец тау-са гыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et G.G. Bosse) [1]. Тау-са гыз – эн де мик Ка за х стана спо- соб ный на кап ли вать до 40% каучу ка в су хих кор нях, не ус ту- пает по ка че ст ву каучу ку ге веи. В нас тоящее вре мя в свя зи с все воз рас тающи ми пот реб нос тя ми в на ту раль ном каучу ке яв- ляет ся весь ма перс пек тив ным раз ра бот ка но вых рен та бель ных био тех но ло гий с целью по лу че ния при род но го каучу ка из тау- са гы за.
В те че ние ря да лет, с 1932 по 1937 г., прош ло го ве ка, спе- ци альны ми исс ле до ва ниями и экс пе ди циями под ру ко во дст вом М. В. Куль тиасо ва изу ча лись сис те ма ти ка, геог ра фия, биоло гия и ус ло вия вве де ния в куль ту ру тау-са гы за. В ре зуль та те всех произ ве ден ных наб лю де ний бы ло сде ла но од ноз нач ное зак- лю че ние, что го ры сыр дарьинс ко го Ка ра тау, ле жа щие на тер- ри то рии Ка за х стана, яв ляют ся ро ди ной и ос нов ным мес тооби- та нием луч ше го из ны не из ве ст ных со ве тс ких каучу ко но сов – Ко зе лец тау-са гыз, (ка за хск. тау-са ғыз, Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et Bosse) из сем. слож ноц вет ных, в су хих кор нях ко то- ро го при су тс твует до 40% каучу ка [2].
Тау-са гыз – это мно го лет ник вы со той 25-40 см с длин ным стерж не вым кор нем. Кор зин ки жел то го цве та рас по ла гают ся оди ноч но. Зла ко вид ные лис тья об ра зуют ро зет ку. Ес ли раз ло- мить ко рень или стеб ле ко рень Тау-са гы за, то мож но уви деть элас тич ные, тя ну щиеся ни ти каучу ка. Кау чук со дер жит ся в млеч ни ках, ко то рые про ни зы вают не толь ко кор ни, но так же кау дек сы и лис тья Тау-са гы за [2].
Од на ко, Тау-са гыз уже дав но за не сен в Крас ную кни гу Каз- ССР и Рес пуб ли ки Ка за хс тан, как рас те ние с сок ра щающи ми ся за па са ми. Ред ким вид стал по ви не че ло ве ка. В пред воен ные и осо бен но в воен ные го ды из при ро ды бы ло изъято бо лее 14 млн.
ТАУ-СА ГЫЗ (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et G.G. Bosse) АЛЬ ТЕР НА ТИВ НЫЙ ИС ТОЧ НИК ПО ЛУ ЧЕ НИЯ НА ТУ РАЛЬ НО ГО
КАУЧУ КА
Вестник КазНУ. Серия биологическая. №3 (65). 2015 324
Тау-са гыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et G.G. Bosse) аль тер на тив ный ис точ ник по лу че ния на ту раль но го каучу ка
рас те ний и по лу че но око ло 902 тонн каучу ка для обо рон ной про мыш лен нос ти СССР. Вос станов- ле ние его за па сов в ес те ст вен ной об станов ке проис хо дит край не мед лен но. При чи на – об ра- зо ва ние не боль шо го ко ли че ст ва се мян на 3-4-м го ду жиз ни, ги бель про ро ст ков в мо ло дом воз- рас те. Тау-са гыз об ла дает сла бой кон ку рен тос по- соб ностью по срав не нию с дру ги ми рас те ниями, произ рас тающи ми ря дом с ним. Ин тен сив ное ос- воение тер ри то рий ве дет к еще боль ше му сок ра- ще нию чис лен нос ти ред ко го рас те ния.
На ря ду с ор га ни за цией план та ций, од ним из перс пек тив ных пу тей вос станов ле ния чис лен- нос ти ви да яв ляют ся био тех но ло ги чес кие ме то- ды, в пер вую оче редь мик рок ло наль ное разм но- же ние и куль ти ви ро ва ние кле ток-про ду цен тов в конт ро ли руемых ус ло виях.
Цель дан ной ра бо ты – по ка зать перс пек ти вы изу че ния тау-са гы за как аль тер на тив но го ис точ- ни ка по лу че ния на ту раль но го каучу ка.
Био син тез каучу ка в рас те ниях
Гиб кая, рас тя жи мая и во до неп ро ни цаемая, ре зи на яв ляет ся од ним из необ хо ди мых ма те- риалов в сов ре мен ном ми ре. Каж дый год, произ- во ди те ли пе ре ра ба ты вают бо лее 25 мил лио нов тонн каучу ка в та кие то ва ры, как ши ны, обувь, клей, крас ки, шлан ги, прок лад ки, пер чат ки, пре- зер ва ти вы, ма шин ные рем ни, и т.д. [2]. Но при всей своей важ нос ти, имеют ся толь ко два эко но- ми чес ки рен та бель ных ис точ ни ка каучу ка. Пер- вый – это ге вея H. brasiliensis де ре во, ко то рое вы- ра щи вает ся в про мыш лен ных масш та бах лишь в нес коль ких ст ра нах. Бо лее 90% на ту раль но го каучу ка произ во дит ся в Юго-Вос точ ной Азии, осо бен но в Таи лан де, Ин до не зии и Ма лай зии.
Вто рой ис точ ник – это неф ть, ко то рая об ла дает своей собст вен ной цен ностью. Де фи цит в на- тур ном каучу ке на ми ро вом рын ке усу губ ляет ся уве ли че нием зат рат на до бы чу неф ти, что при во- дит к уве ли че нию цен на син те ти чес кий кау чук, 80% ко то ро го произ во дит ся из бу та диена.
Как установ ле но, ге не ти чес кая ба за H. Brasil- iensis край не уз ка, в ито ге, на об шир ных пло ща- дях вы ра щи вают ге не ти чес ки иден тич ные кло ны, что при во дит к зна чи тель ным по тя рям уро жая каучу ка. Кро ме то го, боль шинс тво план та ций ге веи в Бра зи лии за ра же но па то ген ным го ри- бом Microcyclus Ulei,что прак ти чес ки по дор ва ло каучу ко вую про мыш лен нос ть в этой ст ра не [3].
Сов сем не дав но, эти раз ру ши тель ные гриб- ко вые па то ге ны появи лись в Ин дии и Таи лан де и уг ро жают вы жи ва нию эко но ми чес ки важ ных
по пу ля ций H. Brasiliensis в этих ст ра нах. Ес ли не бу дут при ня ты соот ве ст вующие ме ры по борь- бе с па то ген ны ми гри ба ми произ во дс тву на ту- раль но го каучу ка в Юго-Вос точ ной Азии мо жет быть нан ге сен не по ра ви мый ущерб. По вы ше ние сп ро са на кау чук при ве ло к шес тик рат но му по- вы ше нию цен с 2002 го да, сти му ли руя исс ле до- ва ния с целью по вы ше ния произ во ди тель ности, как план та ций ге веи, так и поиск аль тер на тив- ных ис точ ни ков на ту раль но го каучу ка [3].
На ту раль ный кау чук (НК) (1,4-цис-по- лиизоп рен), яв ляет ся биопо ли ме ром с вы со кой мо ле ку ляр ной мас сой (> 1000 кДа) и уни каль- ным свой ст ва ми, ко то рые не мо гут быть за ме не- ны син те ти чес ки ми аль тер на ти ва ми [3, 4]. Так, нап ри мер, ши ны для гру зо пе ре во зок и авиации тре буют боль шо го со дер жа ния при род но го сы- рья, пос кольку тре бует ся вы со кое ка че ст во ре зи- но вой сме си. Как ре зуль тат, авиацион ные ши ны поч ти на 100% сос тоят имен но из на ту раль но го каучу ка.
НК со дер жит ся в ла тек се (млеч ном со ке), ко то рый син те зи рует ся в спе ци али зи ро ван- ных клет ках – млеч ни ках (осо бый тип вы де ли- тель ной тка ни) [5-6]. Млеч ный сок – эмуль сия мо лоч но-бе ло го цве та (ре же оран же во го), со- дер жа щая раз лич ные ве ще ст ва – тер пе но иды, ал ка лоиды, на ту раль ный кау чук, та ни ны, уг ле- во ды, жир ные мас ла, бел ки и т.д. [7]. Кау чук в ла тек се мо жет вы пол нять барь ер ные функ ции, за щи щая пов реж ден ные участ ки от про ник но ве- ния на се ко мых и / или пре до тв ра щать пи та ние, пос редст вом ск леива ния (об ре зи ни ва ния) их ро- то во го ап па ра та [7].
Син тез каучу ка осу ще ст вляет ся на по ве рх- нос ти так на зы ваемых ре зи но вых час тиц, ко то- рые яв ляют ся уни каль ны ми ор га нел ла ми, об на- ру жен ны ми толь ко в ла тек се [8-10]. Ре зи но вые час ти цы из раз лич ных ви дов имеют сход ную гло бу ляр ную ст рук ту ру, со дер жа щую го мо ген- ный кау чук, зак лю чен ный в ин та кт ную мо нос- лойную мемб ра ну. Мо нос лойная мемб ра на вк- лю чает смесь ли пи дов, бел ков и дру гих мо ле кул, соз да вая, та ким об ра зом, воз мож нос ть взаимо- дей ст вия меж ду гид ро фоб ны ми мо ле ку ла ми каучу ка и гид ро филь ным ци то зо лем [10, 11].
Раз мер ре зи но вых час тиц ко леб лет ся от 0,08-2,0 мкм у H. brasiliensis, 0,2-6,5 мкм у Ficus sp. и 1,0- 2,0 мкм у P. argentatum [10, 12].
Ме та бо ли чес кий путь био син те за каучу ка в ге вее H. brasiliensis выяс нен и все ге ны, в нем участ вую щие, бы ли оп ре де ле ны, осо бен но пос- ле при ме не ния тех но ло гии Illumina [13]. Кау чук яв ляет ся про дук том од ной из вет вей всеобъем-
Бо гус паев К.К.и др.
лю ще го пу ти син те за изоп ре ноидов / тер пе- ноидов, где из пен те нил ди фос фат (isopentenyl diphosphate – IDP), яв ляет ся об щим ин тер ме- диатом мно го чис лен ных изоп ре ноидов и мо жет быть по лу чен, ли бо из ци то золь но го ме во ла на- та (mevolanete – MVA), или плас тид но го ме тил- эрит ри тол D-фос фат (methil-eritritol D-Phosphat- MEP) пу ти [14]. Био син тез на ту раль но го каучу ка в выс ших рас те ниях, та ких как H. brasiliensis и P. argentatum, осу ще ст вляет ся пос ле до ва тель- ным до бав ле нием IDP, к тер ми наль ной груп пе ини ци ирующе го ал лиль ный пи ро фос фат (allylic pyrophosphates – APP) нап ри мер, фар не зил пи- ро фос фат (farnesyl pyrophosphate – FPP), фор ми- руя по лиизоп ре но вые це пи в цис-кон фи гу ра ции.
Реак ция ка та ли зи рует ся пос редст вом фер мен та кау чук транс фе ра зы, то есть cis- пре нил транс- фе ра зы (cis-prenyl transferases – CPTs), свя зан- ной с ре зи но вы ми час ти ца ми [15-17].
Сле дует от ме тить, что хо тя эф фек тив ны ми ини ци ато ра ми био син те за каучу ка в ус ло виях in vitro, слу жи ли нес колько ви дов APP (нап ри- мер, ди ме ти лал лил-PP (dimethilallil-PP) (5-уг ле- ро да), ге ра нил-PP (geranil-PP) (транс, 10 ато мов уг ле ро да), и фар не зил-PP (farnesyl-PP – FPP) (15 ато мов уг ле ро да)), по ла гают, что имен но FPP, яв ляет ся пер вич ным ини ци ато ром био син те за каучу ка в ус ло виях in vivo [17-19].
К нас тояще му вре ме ни вы де ле ны и оха- рак те ри зо ва ны мно же ст во спе ци фич ных бел- ков участ вую щих в био син те зе каучу ка. Сре ди них нес колько CPTs, вы де лен ных из ге веи H.
brasiliensis [20] и оду ван чи ка Taraxacum brevi- brevi-brevi- corniculatum [21]. Сле дует от ме тить, что ра нее опи сы ваемый как Taraxacum kok-saghyz [16] на са мом де ле яв ляет ся Taraxacum brevicornicu- brevicornicu-brevicornicu- latum [22]. Так у ге веи H. Brasiliensis, впер вые бы ли иден ти фи ци ро ва ны два вы со ко го мо ло гич- ных бел ка свя зан ных с по ве рх нос тью ре зи но вых час тиц, это так на зы ваемые «ма ленькие» бел ки ре зи но вых час тиц, обоз на чен ные как HbSRPP и фак тор элон га ции каучу ка (HbREF) [23] Соот- ве тс твующие го мо ло ги бы ли так же иден ти фи- ци ро ва ны в P. argentatum [24] и в Taraxacum brevicorniculatum [16]. Так в оду ван чи ке, нап ри- мер бы ли иден ти фи ци ро ва ны и оха рак те ри зо ва- ны три цис-пре ни лт ранс фе ра зы (ЦПТ) и пять ге- нов ко ди рующих «ма ленькие» бел ки ре зи но вых час тиц, обоз на чен ные как TbSRPP1–5, previous-TbSRPP1–5, previous-1–5, previous-previous- ly designated as TkSRPP1–5 [16]. В опы тах с ис- поль зо ва нием транс ген ных рас те ний Taraxacum brevicorniculatum бы ло по ка за но, что эти фер- мен ты иг рают зна чи тель ную роль в био син те зе каучу ка [25].
Сле дует осо бо от ме тить, что в ба зе дан ных На циональ но го цент ра био тех но ло ги чес кой ин- фор ма ции (NCBI, USA), ни ка ких ме ди ко-биоло- ги чес ких и ге не ти чес ких све де ний о тау-са гы зе нет. Единст вен ное иск лю че ние сос та ви ла статья пос вя щен ная ме то ду вы де ле ния каучу ка из тау- са гы за (Scorzonera tau-saghyz). Для срав не ния кок-са гы зу (Taraxacum kok-saghyz) пос вя ще ны бо лее 20 ста тей и имеет ся ин фор ма ция о бо лее чем 16 ты сяч эксп рес си руемых пос ле до ва тель- ностях (EST) и 36 бел ках [26, 27].
Куль ту ра кле ток каучу ка in vitro
Боль шинс тво ра бот по куль ти ви ро ва нию кле ток ос нов но го каучу ко но са Ге веи (Hevea brasiliensis) in vitro бы ли нап рав ле ны на улуч ше- ние ве ге та тив но го разм но же ния че рез куль ту ру тка ней, ин дук ции со ма ти чес ко го эмб риоге не за и ге не ти чес кой транс фор ма ции. Пер вые сооб ще- ния о ре ге не ра ции рас те ний в куль ту ре кле ток ге веи [28] да ли на деж ду на даль нейшее раз ви- тие это го нап рав ле ния. Да же очень ма лень кая при бав ка уро жая оп рав ды ва ло все зат ра ты, пос- кольку про дол жи тель ность жиз ни де ре ва око ло 30 лет и каж дый год дает уро жай. Пер вая из- ве ст ная ра бо та по куль ту ре in vitro ге веи, бы ла про ве де на в 1953 го ду во Фран цузс ком инс ти- ту те каучу ка, с целью ис поль зо ва ния кал лу сов как удоб но го ма те ри ала для изу че ния сис тем рас те ний, об ра зую щих ла текс [29]. Это нап рав- ле ние исс ле до ва ний бы ло про дол же но в Инс ти- ту те исс ле до ва ния каучу ка в Ма лай зии, при под- держ ке науч но-исс ле до ва тельс кой Ас со циации ма ла зийс ких произ во ди те лей каучу ка [30]. Ве- ге та тив ное мик ро ра зм но же ние ге веи с ис поль- зо ва нием раз лич ных эксп лан тов, в ос нов ном из рас са ды, опи са но так же в ра бо тах [31]. Тем не ме нее, эф фек тив ный про то кол для круп но ма- сш таб но го ве ге та тив но го разм но же ния элит ных кло нов ге веи еще предс тоит раз ра бо тать. Бы ли по пыт ки ис поль зо вать эксп лан ты узел ков, вы де- лен ных из асеп ти чес ки вы ра щен ных са жен цев.
По лу чен ные ре ге не ран ты об ра зо вы ва ли кор ни на жид кой сре де МС, но при пе ре но се на твер- дую сре ду, они не рос ли. Так же ис поль зо ва ли мо ло дые по бе ги, по лу чен ные из 1-3-лет ний са- жен цев, вы ра щен ных в теп ли це, и в ито ге раз- ра бо та ли тех но ло гию уко ре не ния ре ге не ран тов [32]. Тем не ме нее, по лу че ние мик рок ло нов от элит ных сор тов де ревь ев ге веи до сих пор не ре шен ный воп рос, толь ко нес колько по пы ток за вер ши лось по лу че нием уко ре нен ных ре ге не- ран тов. Ос нов ная проб ле ма кло наль но го разм-
Вестник КазНУ. Серия биологическая. №3 (65). 2015 326
Тау-са гыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et G.G. Bosse) аль тер на тив ный ис точ ник по лу че ния на ту раль но го каучу ка
но же ния ма те ри ала из вз рос лых де ревь ев яв- ляет ся нес по соб ность ре ге не ран тов произ во дить жиз нес по соб ную стерж не вую кор не вую сис те- му, обес пе чи вающею ста биль ный рост де ревь ев.
Кро ме то го, эксп лан ты из зре лых тка ней ге веи прак ти чес ки не об ра зуют мор фо ген ных кал лу- сов и с тру дом разм но жают ся в куль ту ре in vitro [33].
Каучу ко нос ные де ревья это куль ту ры, ко то- рые в ос нов ном рас тут в тро пи чес кой зо не и под- вер же ны силь но му бак те ри ально му и гриб ко во- му за ра же ниям, поэто му эксп лан ты, по лу чен ные из за ра жен ных тка ней не мо гут быть ис поль зо ва- ны в куль ту ре in vitro, что так же яв ляет ся серь ез- ным ог ра ни че нием. Поэто му исс ле до ва ния бы ли сос ре до то че ны в нап рав ле нии поис ка эф фек тив- ных ме то дов сте ри ли за ции ис ход ных эксп лан- тов. Из ве ст но, что фи зи оло ги чес кое сос тоя ние эксп лан тов иг рает зна чи тель ную роль в ве ге та- тив ном разм но же нии и поэто му под роб ные исс- ле до ва ния бы ли про ве де ны Кар рон и др. (1985), они сооб щи ли, что про цесс мик рок ло наль но го разм но же ния про хо дил с низ кой произ во ди тель- ностью и рас те ниям не хва та ло ак тив нос ти кор- не вой сис те мы.
Со ма ти чес кий эмб риоге нез эф фек тив ный путь ре ге не ра ции рас те ний имеет важ ное зна че- ние для улуч ше ния куль тур при ис поль зо ва нии транс ген ных тех но ло гий с пос ле дующим мик- рок ло наль ным разм но же нием. Хо тя кло наль ное мик ро ра зм но же ние ге веи с ис поль зо ва нием мо- ло дых по бе гов в ка че ст ве эксп лан тов при ве ло к не ко то ро му прог рес су, од на ко, су ще ст вует ряд не дос тат ков в этой сис те ме. Нап ри мер, рас те- ния по лу чен ные из од но го эксп лан та, име ли раз- лич ные фе но ти пи чес кие приз на ки, что не же ла- тель но в кло наль ном разм но же нии. Кро ме то го, они не мо гут быть эф фек тив но ис поль зо ва ны в исс ле до ва ниях по ге не ти чес кой транс фор ма ции вс ледс твие об ра зо ва ния хи мер, ко то рые при во- дят к появ ле нию раз лич ных ге но ти пов внут ри тка ни. В ито ге ра бо ты по мик рок ло наль но му разм но же нию ге веи по ка не да ли ожи даемых ре- зуль та тов, по лу чен ные рас те ния-ре ге не ран ты не от ве чают ос нов ным тре бо ва ниям необ хо ди мым для де ревь ев-каучу ко но сов, а имен но вы со кая про дук тив нос ть, иден тич нос ть, ус той чи вос ть к за бо ле ва ниям.
В нас тоящее вре мя од ним из приори тет ных нап рав ле ний в се лек ции ге веи с вы со ким со- дер жа нием каучу ка, яв ляет ся по лу че ние транс- ген ных де ревь ев с уве ли чен ным объе мом дре- ве си ны ст во лов. Тем бо лее мно гие из ге нов, участ вую щих в пу ти био син те за каучу ка уже
кло ни ро ва ны и оха рак те ри зо ва ны. Не дав но раз- ра бо тан ные про то ко лы для со ма ти чес ко го эмб- риоге не за и ре ге не ра ции рас те ний, отк ры ли но вые воз мож нос ти и инс тру мен ты для ге не ти- чес кой транс фор ма ции, а не для мас со во го мик- рок ло наль но го разм но же ния ге веи. Для улуч ше- ния аг ро но ми чес ких приз на ков, исс ле до ва ния нап рав ле ны в сто ро ну раз ви тия транс ген ных каучу ко вых де ревь ев с по вы шен ным био син те- зом каучу ка, уве ли че нием объема дре ве си ны, ус той чи вос ть к бо лез ням, раз лич ных абиоти чес- ких ст рес сов и т.д.
Из при ве ден ных при ме ров из ми ро вой ли те- ра ту ры, сле дует сде лать ос нов ной вы вод о том, что наибо лее вы год ный био тех но ло ги чес кий ме тод мик рок ло наль но го разм но же ния in vitro рас те ний не при го ден для разм но же ния и улуч- ше ния по род ге веи (H. brasiliensis). В то же вре- мя тау-са гыз впол не ока зал ся от зыв чи вым рас- те нием для ис поль зо ва ния в куль ту ре in vitro. В исс ле до ва ниях, про ве ден ных в ла бо ра то рии эко- ло ги чес кой био тех но ло гии НИИ проб лем эко- ло гии, Каз НУ им. аль-Фа ра би бы ла раз ра бо та на тех но ло гия in vitro для Scorzonera tau-saghyz, ко то рая вк лю чает, как куль ту ру кал лу са, так и сус пен зи он ную куль ту ру с пос ле дующей ре ге- не ра цией рас те ний [27].
В на ших экс пе ри мен тах на эф фек тив нос- ть куль ти ви ро ва ния in vitro ока зы вают влия ние фи зи оло ги чес кое сос тоя ние эксп лан тов и сос тав пи та тель ной сре ды. Тка ни кор ней од но лет них рас те ний тау-са гы за бо лее от зыв чи вы к мор фо- ге не зу, чем кор ни двух лет не го тау са гы за. Ксе- ро мо рф ные лис тья од но- и двух лет не го тау-са- гы за яв ляясь вы со ко диф фе рен ци ро ван ны ми (вы со кос пе ци али зи ро ван ны ми) не от зыв чи вы к про цес сам де диф фе рен циации в ус ло виях in vitro. На ус пех вве де ния в куль ту ру ока зы вают влия ние спо соб сте ри ли за ции эксп лан тов. В хо- де про ве де ния ла бо ра тор ных опы тов бы ло выяв- ле но, что наибо лее эф фек тив ным ве ще ст вом для сте ри ли за ции яв ляет ся 0,1% раст вор су ле мы (10 мин.) в со че та нии с 70% эта но лом (30 сек.). При дан ной ком би на ции мак си маль но прояв ляют ся бак те ри цид ные и фун ги цид ные свой ст ва сте ри- ли зующе го ве ще ст ва и в то же вре мя прояв ляет- ся ми ни маль но пов реж дающее дей ст вие, не ток- сич ное и ща дя щее для рас ти тель ной тка ни [27].
Исс ле до ва ния по оп ти ми за ции кал лу со ге- не за по ка за ли, что наибо лее перс пек тив ным яв ляет ся ис поль зо ва ние в ка че ст ве эксп лан тов асеп ти чес ких про ро ст ков, по лу чен ных пу тем про ра щи ва ния се мян Scorzonera tau-saghyz на без гор мо наль ных пи та тель ных сре дах. Для
Бо гус паев К.К.и др.
уве ли че ния вс хо жес ти се мян in vitro необ хо ди- мо пред ва ри тель но про во дить ст ра ти фи ка цию и об ра бот ку се мян 0,1% тиомо че вин ной в те че ние 15 ми нут. Прос те ри ли зо ван ные и об ра бо тан ные тиомо че вин ной се ме на, куль ти ви руемые на без- гор мо наль ной пи та тель ной сре де МС, дают хо- ро шо раз ви тые сте риль ные про ро ст ки. Не пол но- цен ные се ме на ди ко рас ту щих ви дов тау-са гы за эф фек тив но куль ти ви ро вать на ба зо вой пи та- тель ной сре де МС, с 0,5 мг/л ИУК, 0,1 мг/л ки не- ти на и 0,1 мг/л ГК. Дан ный ми не раль но-гор мо- наль ный сос тав сре ды бла гоп риятс твует рос ту не вы пол нен ных сла бо раз ви тых се мян тау-са гы- за и об ра зо ва нию ад вен тив ных по чек [27].
Оп ти маль ной пи та тель ной сре дой для ин- дук ции мор фо ге не за в куль ту ре лис то вых и кор не вых эксп лан тов, яв ляет ся сре да Му ра си ге- Ску га, со дер жа щая 1 мг/л БАП, 0,1 мг/л НУК, 0,1 мг/л 2,4-Д. Ми не раль но-ор га ни чес кий сос тав пи та тель ной сре ды ока зы вает по ло жи тель ное влия ние на ин дук цию мор фост рук тур тау-са гы- за в ус ло виях in vitro, по срав не нию с ми не раль- ным сос та вом, бо га той ви та ми на ми, сре ды Гам- бор га-Эве ле га В5 (В5) [27].
Для сти му ли ро ва ния раз ви тия гем мо ген ных участ ков мор фо ген ных кал лус ных тка ней тау- са гы за необ хо ди мо при су тс твие в сос та ве сре ды МС 0,5 мг/л гиб бе рел ло вой кис ло ты.
По лу чен ные на ми дан ные в не ма лой сте пе- ни мо гут спо со бс тво вать раз ра бот ке рен та бель- ных био тех но ло гий куль ти ви ро ва ния Scorzonera tau-saghyz и по лу че ния ком мер чес ко го каучу ка из его кор ней.
Из ве ст но, что сус пен зи он ные куль ту ры рас- ти тель ных кле ток мо гут син те зи ро вать са мые раз нооб раз ные по хи ми чес кой при ро де ве ще- ст ва. Сре ди них эфир ные мас ла, фе ноль ные соеди не ния, ал ка лоиды, сте ро иды, тер пе но иды и в на шем слу чае изоп ре ноидов из ко то рых в ре зуль та те об ра зует ся кау чук. В на ших экс пе- ри мен тах под бор фи зи чес ких и хи ми чес ких ус- ло вий куль ти ви ро ва ния яв ляет ся наибо лее прос- тым под хо дом для по вы ше ния про дук тив нос ти.
В ос но ве фи зи оло ги чес ко го ре гу ли ро ва ния про- цес сов вто рич но го син те за ле жит изу че ние влия ния фак то ров куль ти ви ро ва ния на рост и ме та бо лизм кле ток. Для по лу че ния пол но цен ной сус пен зи он ной куль ту ры кле ток тау-са гы за ос- нов ное вни ма ние уде ля ли та ким фак то рам куль- ти ви ро ва ния, как ре гу ля то ры рос та, ми не раль- ные ве ще ст ва, ви та ми ны, са ха ра, свет, аэра ция и тем пе ра ту ра. Од на ко, сле дует от ме тить, что нес мот ря на эф фек тив нос ть по вы ше ния уров ня био син те за фи зи оло ги чес ки ми ме то да ми, до-
бить ся ко ли че ст вен но зна чи мых из ме не ний в де диф фе рен ци ро ван ных кле точ ных куль ту рах, со пос та ви мых с уров нем в ин та кт ном рас те нии, лишь за не ко то рым иск лю че нием, не удает ся.
Бо лее эф фек тив ной в этом пла не яв ляет ся ге не- ти чес кая ре гу ля ция син те за вто рич но го ме та бо- лиз ма в сис те ме in vitro в сус пен зи он ных куль- ту рах.
Кау чук в кор нях тау-са гы за
Для оп ре де ле ния со дер жа ния каучу ка в кор- нях на ми бы ло ап ро би ро ва но нес колько ме- то дик, но они в ос нов ном не точ ны (ще лоч ной ме тод) или до ро гос тоящи (ме тод ИК-спект ро- мет рии). В на ших экс пе ри мен тах ис поль зо ван ме тод экст рак ции каучу ка гек са ном с об рат ным хо ло дильни ком, с пос ле дующей воз гон кой в ро тор ном ис па ри те ле. Ме тод впол не удов лет- во ряет на шим тре бо ва ниям, дос та точ но то чен, прием лем по сро кам и не до рог.
По лу чен ные ре зуль та ты по ка за ли, что со дер- жа ние каучу ка в кор нях ко леб лет ся в пре де лах от 12 до 38,7%, это го сле до ва ло ожи дать, пос- кольку, как уже от ме ча лось, со дер жа ние каучу ка в при ро де за ви сит от мно гих фак то ров. В пер- вую оче редь от воз рас та и мес тооби та ния. Ес те- ст вен но ожи дать, что на та ком об шир ном прост- ранс тве гор но го мас си ва (на про тя же нии око ло 350 км) за рос ли тау-са гы за да ле ко не од но род- ны. Эта неод но род ность на хо дит ся в за ви си мос- ти от раз нооб ра зия мес тооби та ний, на ко то рых вс тре чают ся за рос ли тау-са гы за.
В ос нов ном в об раз цах со дер жит ся 12-14%
каучу ка, эти дан ные кор ре ли рует с на ши ми предс тав ле ниями об оп ти маль ных мес тах оби- та ния на ск ло нах юж ной ориен та ции с каш та- но вы ми поч ва ми, где и произ рас тает тау-са гыз с боль шим (38,7%) со дер жа нием каучу ка. За рос ли этой груп пы тау-са гы за оп ре де ле ны и за не се ны в сис те му GPS и в нас тоящее вре мя на хо дят ся под на шим конт ро лем.
Со че та ние ме то дов куль ту ры тка ней, со ма- ти чес ко го эмб риоге не за и ге не ти чес кой транс- фор ма ции бу дут иг рать важ ную роль в бу ду щих исс ле до ва ниях в об лас ти био тех но ло ги чес ко го улуч ше ния тау-са гы за. Соз да ние пол ной ба зы дан ных о ге но ме тау-са гы за в ви де об ще ст вен- но го пор та ла, бу дет слу жить ос но вой для про ве- де ния исс ле до ва ний спе циалис та ми-ге не ти ка ми в дан ной об лас ти. Ина че го во ря, ба за дан ных бу дет со дер жать, на ря ду с ко ди рующей ин фор- ма цией о конк рет ном ге не, так же ин фор ма цию о его ак тив нос ти в оп ре де лен ных ор га нах и на
Вестник КазНУ. Серия биологическая. №3 (65). 2015 328
Тау-са гыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et G.G. Bosse) аль тер на тив ный ис точ ник по лу че ния на ту раль но го каучу ка
раз лич ных эта пах раз ви тия, вк лю чая ан но та цию о пред по ла гаемой ме та бо ли чес кой функ ции.
Ба за дан ных даст воз мож нос ть исс ле до ва те лям иден ти фи ци ро вать ге ны, чей про филь эксп рес- сии кор ре ли руют с ин те ре сующи ми приз на ка ми и тем са мым спо со бс тво вать ис поль зо ва нию мо- ле ку ляр ных инс тру мен тов для по лу че ния ге не- ти чес ки улуч шен ных рас те ний.
Про ве де ние по доб ных науч но-исс ле до ва- тельс ких ра бот поз во лит в бу ду щем на ос но ве по лу чен ных ре зуль та тов мо ле ку ляр но-биоло ги- чес ких и биохи ми чес ких исс ле до ва ний био син- те за каучу ка у Scorzonera tau-saghyz сфор ми ро- вать ус ло вия для се лек ции с ис поль зо ва нием мо ле ку ляр ных мар ке ров. По лу чен ные транс ген- ные рас те ния, рас ши ряющие ге не ти чес кий по- ли мор физм, так же мо гут быть ис поль зо ва ны в се лек цион ных прог рам мах.
Вы во ды
Под ве дя ито ги, сле дует от ме тить вы со кие по тен циальные воз мож нос ти тау-са гы за, при его куль ти ви ро ва нии на план та циях, это обес пе чи- вает ся в пер вую оче редь боль шим со дер жа нием каучу ка, бла го да ря осо бен нос тям ана то ми чес- кой ст рук ту ры кор ня из го да в год па рал лельно с уве ли че нием кор не вой мас сы идет уве ли че ние млеч ной сис те мы и на коп ле ния каучу ка.
Ос нов ные за да чи при ре ше нии проб ле мы вос- станов ле ния тау-са гы за в мес тах его оби та ния и проб ле мы до бы чи каучу ка сво дят ся к сле дующе му:
1. Диф фе рен циация на био мор фо ло ги чес кие сис те мы тау-са гы за в при род ных за рос лях и их оцен ка в куль ту ре в це лом: каучу ко на коп ле ние, ин тен сив нос ть об ра зо ва ния ве ге та тив ной мас- сы, спо соб ность реп ро ду ци ро ва ния, соп ро тив- ляе мос ть сре де, ка че ст во каучу ка.
2. Вве де ние в куль ту ру in vitro имен но луч- ших об раз цов рас те ний, отоб ран ных по ука зан- ным по ка за те лям.
3. Соз да ние оп ти маль ных ус ло вий сре ды в куль ту ре на план та циях – вы ра бот ка аг ро тех ни- чес ких ме то дов по сох ра не нию и за щи те сеян- цев от вре ди те лей и бо лез ней-под го тов ка поч вы, тща тель ность ухо да.
4. Выяс не ние влия ния фи то гор мо нов, ин сек- ти ци дов, удоб ре ний на рост каучу ко на коп ле ние, реп ро дук цию и соп ро тив ляе мос ть в вы па дам.
5. Необ хо ди ма ши ро кая тща тель ная ра бо та по вы ра бот ке для тау-са гы за аг ро но ми чес ко го комп лек са па рал лельно с боль шим масш та бом се лек цион ных ра бот.
6. Исс ле до ва ние биохи ми чес ких и мо ле ку- ляр но-биол ги чес ких ме ха низ мов син те за по- лиизоп ре нов у тау-са гы за и по лу че ние ге не- ти чес ки улуч шен ных ли ний с ис поль зо ва нием ге не ти чес кой транс фор ма ции.
Ли те ра ту ра
1 Пав лов И.В. Рас ти тель ные ре сур сы Юж но го Ка за х стана. – М.: Мос ковс кое об ще ст во ис пы та те лей при ро ды, 1947.
– 128 с.
2 Куль тиа сов М.В. Тау-са гыз и вве де ние его в куль ту ру. – Л.: Из да тель ст во Ака де мии наук СССР,1938 – 315 с.
3 Gelling K. On the Rebound. Scientists revive search for new rubber sources // Science News. – 2013. – №9. – Р. 67-71.
4 van Beilen JB, Poirier Y. Establishment of new crops for the production of natural rubber. // Trends Biotechnol. – 2007. –
№25. – Р. 522-529.
5 Mooibroek, H., Cornish, K., Alternative sources of natural rubber.// Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2000. – №53. – Р. 355–
365.6 Bushman B.S., Scholte A.A., Cornish K., Scott D.J., Brichta J.L., Vederas J.C., Ochoa O., Michelmore R.W., Shintani D.K., Knapp S.J. Identification and comparison of natural rubber from two Lactuca species. // Phytochemistry. – 2006. – №67 (23). – Р. 2590–2596.
7 Wasano N., Konno K., Nakamura M., Hirayama C., Hattori M., Tateishi K. A unique latex protein, MLX56, defends mul- berry trees from insects. // Phytochemistry. – 2009. – №70. – Р. 880–888.
8 Gomez J.B., Hamzah S. Particle size distribution in Hevea latex – some observations on the electron microscopic method.
// J. Nat. Rubber. Res. – 1989. – №4. – Р. 204-211.
9 Cornish K. Similarities and differences in rubber biochemistry among plant species. // Phytochemistry. – 2001. – №57. – Р. 1123–1134.
10 Wood D.F., Cornish K. Microstructure of purified rubber particles. Int. //J. Plant Sci. – 2000. – №161. – Р. 435–445.
11 Siler D.J., Goodrich-Tanrikulu M., Cornish K., Stafford A.E., McKeon T.A. Composition of rubber particles of Hevea brasiliensis, Parthenium argentatum, Ficus elastica, and Euphorbia lactiflua indicates unconventional surface structure // Plant Physi- ol. Biochem. – 1997. – №35. – Р. 881–889.
12 Cornish K. The separate roles of plant cis and trans prenyl transferases in cis-1, 4-polyisoprene biosynthesis. // Eur. J. Bio- chem. – 1993. – №218. – Р. 267–271.
Бо гус паев К.К.и др.
13 Tang C, Xiao X, Li H, Fan Y, Yang J, Qi J, Li H. Comparative Analysis of Latex Transcriptome Reveals Putative Molecular Mechanisms Underlying Super Productivity of Hevea brasiliensis // PLoS ONE. – 2013. – №8(9), doi:10.1371. – Р. e75307.
14 Chow K.S., Isa M.N., Bahari A., Ghazali A.K., Alias H., Zainuddin Z.M., Hoh C.C., Wan K.L. Metabolic routes affecting rubber biosynthesis in Hevea brasiliensis latex // J. Exp. Bot. – 2012. – №58. – Р. 2429–2440.
15 Rojruthai P., Sakdapipanich J.T., Takahashi S., Hyegin L., Noike M., Koyama T., Tanaka Y. In vitro synthesis of high mo- lecular weight rubber by Hevea small rubber particles. //J. Biosci. Bioeng. – 2010. – №109. – Р. 107–114.
16 Schmidt T., Lenders M., Hillebrand A., van Deenen N., Munt O., Reichelt R. Eizenreich W., Fisher R., Prüfer D., Gronover S.C. Characterization of rubber particles and rubber chain elongation in Taraxacum koksaghyz // BMC Biochem. – 2010. – №11. – Р. 11.
17 Hillebrand A., Post J.J., Wurbs D., Wahler D., Lenders M., Krzyzanek V. Prüfer D., Gronover S.C. Down-regulation of small rubber particle protein expression affects integrity of rubber particles and rubber content in Taraxacum brevicorniculatum. // PLoS One. – 2012. – №7. – Р. e41874.
18 Cornish K., Castillón J., Scott D.J. Rubber molecular weight regulation, in vitro, in plant species that produce high and low molecular weights in vivo. // Biomacromolecules. – 2000. – №1. – Р. 632–641.
19 Collins-Silva J., Nural A.T., Skaggs A., Scott D., Hathwaik U., Woolsey R., Schegg K., McMahan C., Whalen M., Cornish, K., Shintani D. Altered levels of the Taraxacum kok-saghyz (Russian dandelion) small rubber particle protein, TkSRPP3, result in qualitative and quantitative changes in rubber metabolism // Phytochemistry. – 2012. – №79. – Р. 46–56.
20 Asawatreratanakul K., Zhang Y.-W., Wititsuwannakul D., Wititsuwannakul R., Takahashil S., Rattanapittayaporn A., Koya- ma T. Molecular cloning, expression and characterization of cDNA encoding cisprenyltransferases from Hevea brasiliensis. A key factor participating in natural rubber biosynthesis // Eur. J. Biochem. – 2003. – №270. – Р. 4671–4680.
21 Post J., van Deenen N., Fricke J., Kowalski N., Wurbs D., Schaller H., Eizenreich W., Huber C., Twyman RM., Prüfer D., Gronover S.C. Laticifer-specific cis-prenyltransferase silencing affects the rubber, triterpene, and inulin content of Taraxacum brevi- corniculatum // Plant Physiol. – 2012. – №158. – Р. 1406–1417.
22 Kirschner J., Ŝtěpȃnek J., Ĉerný T., De Heer P., van Dijk P.J. Available ex situ germplasm of the potential rubber crop Ta- raxacum koksaghyz belongs to a poor rubber producer, T. brevicorniculatum (Compositae-Crepidinae). Genet Resour // Crop. Evol.
– 2012. – DOI: 10.1007/s10722-012-9848-0.
23 Oh S.K., Kang H., Shin D.H., Yang J., Chow K.-S., Hoong Yeet Yeang H.Y., Wagner B., Breiteneder H., Kyung-Hwan Han K.H. Isolation, Characterization, and Functional Analysis of a Novel cDNA Clone Encoding a Small Rubber Particle Protein from Hevea brasiliensis. //J. Biol. Chem. – 1999. – № 274. – Р. 17132–17138.
24 Kim I.J., Ryu S.B., Kwak Y.S., Kang H. A novel cDNA from Parthenium argentatum Gray enhances the rubber biosynthetic activity in vitro. // J. Exp. Bot. – 2004. – № 55. – Р. 377–385.
25 Post J., van Deenen N., Fricke J., Kowalski N., Wurbs D., Schaller H., Eizenreich W., Huber C., Twyman R.M., Prüfer D., Gronover S.C. Laticifer-specific cis-prenyltransferase silencing affects the rubber, triterpene, and inulin content of Taraxacum brevi- corniculatum.// Plant Physiol. – 2012. – №158. – Р. 1406–1417.
26 Schmidt T., Lenders M., Hillebrand A., van Deenen N., Munt O., Reichelt R. Eizenreich W., Fisher R., Prüfer D., Gronover S.C. Characterization of rubber particles and rubber chain elongation in Taraxacum koksaghyz // BMC Biochem. – 2010. – №11. – Р. 11.
27 Boguspaev K.K., Turasheva S.K., Faleev D.G., Amangul, Aksambaeva A.S. Introduction of wild rubber plants Tau-saghys (Scorzonera tau-saghys) in vitro culture. // VII International Congress Biotechnology: State of the Art and Prospects of Development.
– Moscow, 2013. – P. 111.
28 Dennis M.S., Light D.R. Rubber elongation factor from Hevea brasiliensis // J. Biol. Chem. – 1989. – № 264. – Р. 18608–
1861.
29 Oh S.K., Kang H., Shin D.H., Yang J., Chow K.-S., Hoong Yeet Yeang H.Y., Wagner B., Breiteneder H., Kyung-Hwan Han K.H. Isolation, Characterization, and Functional Analysis of a Novel cDNA Clone Encoding a Small Rubber Particle Protein from Hevea brasiliensis. //J. Biol. Chem. – 1999. – № 274. – Р. 17132–17138.
30 Kim I.J., Ryu S.B., Kwak Y.S., Kang H. A novel cDNA from Parthenium argentatum Gray enhances the rubber biosynthetic activity in vitro. // J. Exp. Bot. – 2004. – № 55. – Р. 377–385.
31 Post J., van Deenen N., Fricke J., Kowalski N., Wurbs D., Schaller H., Eizenreich W., Huber C., Twyman R.M., Prüfer D., Gronover S.C. Laticifer-specific cis-prenyltransferase silencing affects the rubber, triterpene, and inulin content of Taraxacum brevi- corniculatum.// Plant Physiol. – 2012. – №158. – Р. 1406–1417.
32 Rounsley S.D., Last R.L. Shotguns and SNPs: how fast and cheap sequencing is revolutionizing plant biology. // Plant J. – 2010. – №61. – Р. 922-927.
33 Portnoy V., Diber A., Pollock S., Karchi H., Lev S., Tzuri G., Harel-Beja R., Forer R., Portnoy V.H., Lewinsohn E., Tadmor Y., Burger J., Schaffer A., Karzir N. Use of non-normalized, non-amplified cDNA for 454-based RNA sequencing of fleshy melon fruit.// Plant Gen. – 2011. – №4. – Р. 36-46.
References
1 Pavlov I.V. Rastitel’nye resursy Juzhnogo Kazahstana. – M.: Moskovskoe obshhestvo ispytatelej prirody, 1947. – 128 s.
2 Kul’tiasov M.V. Tau-sagyz i vvedenie ego v kul’turu. – L.: Izda-tel’stvo Akademii nauk SSSR,1938 – 315 s.
3 Gelling K. On the Rebound. Scientists revive search for new rubber sources // Science News. – 2013. – №9. – R. 67-71.
Вестник КазНУ. Серия биологическая. №3 (65). 2015 330
Тау-са гыз (Scorzonera tau-saghyz Lipsch. et G.G. Bosse) аль тер на тив ный ис точ ник по лу че ния на ту раль но го каучу ка
4 van Beilen JB, Poirier Y. Establishment of new crops for the production of natural rubber. // Trends Biotechnol. – 2007. –
№25. – R. 522-529.
5 Mooibroek, H., Cornish, K., Alternative sources of natural rubber.// Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2000. – №53. – R. 355–
365.6 Bushman B.S., Scholte A.A., Cornish K., Scott D.J., Brichta J.L., Vederas J.C., Ochoa O., Michelmore R.W., Shintani D.K., Knapp S.J. Identification and comparison of natural rubber from two Lactuca species. // Phytochemistry. – 2006. – №67 (23). – R. 2590–2596.
7 Wasano N., Konno K., Nakamura M., Hirayama C., Hattori M., Tateishi K. A unique latex protein, MLX56, defends mul- berry trees from insects. // Phytochemistry. – 2009. – №70. – R. 880–888.
8 Gomez J.B., Hamzah S. Particle size distribution in Hevea latex – some observations on the electron microscopic method.
// J. Nat. Rubber. Res. – 1989. – №4. – R. 204-211.
9 Cornish K. Similarities and differences in rubber biochemistry among plant species. // Phytochemistry. – 2001. – №57. – R. 1123–1134.
10 Wood D.F., Cornish K. Microstructure of purified rubber particles. Int. //J. Plant Sci. – 2000. – №161. – R. 435–445.
11 Siler D.J., Goodrich-Tanrikulu M., Cornish K., Stafford A.E., McKeon T.A. Composition of rubber particles of Hevea brasiliensis, Parthenium argentatum, Ficus elastica, and Euphorbia lactiflua indicates unconventional surface structure // Plant Physi- ol. Biochem. – 1997. – №35. – R. 881–889.
12 Cornish K. The separate roles of plant cis and trans prenyl transferases in cis-1, 4-polyisoprene biosynthesis. // Eur. J. Bio- chem. – 1993. – №218. – R. 267–271.
13 Tang C, Xiao X, Li H, Fan Y, Yang J, Qi J, Li H. Comparative Analysis of Latex Transcriptome Reveals Putative Molecular Mechanisms Underlying Super Productivity of Hevea brasiliensis // PLoS ONE. – 2013. – №8(9), doi:10.1371. – R. e75307.
14 Chow K.S., Isa M.N., Bahari A., Ghazali A.K., Alias H., Zainuddin Z.M., Hoh C.C., Wan K.L. Metabolic routes affecting rubber biosynthesis in Hevea brasiliensis latex // J. Exp. Bot. – 2012. – №58. – R. 2429–2440.
15 Rojruthai P., Sakdapipanich J.T., Takahashi S., Hyegin L., Noike M., Koyama T., Tanaka Y. In vitro synthesis of high mo- lecular weight rubber by Hevea small rubber particles. //J. Biosci. Bioeng. – 2010. – №109. – R. 107–114.
16 Schmidt T., Lenders M., Hillebrand A., van Deenen N., Munt O., Reichelt R. Eizenreich W., Fisher R., Prüfer D., Gronover S.C. Characterization of rubber particles and rubber chain elongation in Taraxacum koksaghyz // BMC Biochem. – 2010. – №11. – R. 11.
17 Hillebrand A., Post J.J., Wurbs D., Wahler D., Lenders M., Krzyzanek V. Prüfer D., Gronover S.C. Down-regulation of small rubber particle protein expression affects integrity of rubber particles and rubber content in Taraxacum brevicorniculatum. // PLoS One. – 2012. – №7. – R. e41874.
18 Cornish K., Castillón J., Scott D.J. Rubber molecular weight regulation, in vitro, in plant species that produce high and low molecular weights in vivo. // Biomacromolecules. – 2000. – №1. – R. 632–641.
19 Collins-Silva J., Nural A.T., Skaggs A., Scott D., Hathwaik U., Woolsey R., Schegg K., McMahan C., Whalen M., Cornish, K., Shintani D. Altered levels of the Taraxacum kok-saghyz (Russian dandelion) small rubber particle protein, TkSRPP3, result in qualitative and quantitative changes in rubber metabolism // Phytochemistry. – 2012. – №79. – R. 46–56.
20 Asawatreratanakul K., Zhang Y.-W., Wititsuwannakul D., Wititsuwannakul R., Takahashil S., Rattanapittayaporn A., Koya- ma T. Molecular cloning, expression and characterization of cDNA encoding cisprenyltransferases from Hevea brasiliensis. A key factor participating in natural rubber biosynthesis // Eur. J. Biochem. – 2003. – №270. – R. 4671–4680.
21 Post J., van Deenen N., Fricke J., Kowalski N., Wurbs D., Schaller H., Eizenreich W., Huber C., Twyman RM., Prüfer D., Gronover S.C. Laticifer-specific cis-prenyltransferase silencing affects the rubber, triterpene, and inulin content of Taraxacum brevi- corniculatum // Plant Physiol. – 2012. – №158. – R. 1406–1417.
22 Kirschner J., Ŝtěpȃnek J., Ĉerný T., De Heer P., van Dijk P.J. Available ex situ germplasm of the potential rubber crop Ta- raxacum koksaghyz belongs to a poor rubber producer, T. brevicorniculatum (Compositae-Crepidinae). Genet Resour // Crop. Evol.
– 2012. – DOI: 10.1007/s10722-012-9848-0.
23 Oh S.K., Kang H., Shin D.H., Yang J., Chow K.-S., Hoong Yeet Yeang H.Y., Wagner B., Breiteneder H., Kyung-Hwan Han K.H. Isolation, Characterization, and Functional Analysis of a Novel cDNA Clone Encoding a Small Rubber Particle Protein from Hevea brasiliensis. //J. Biol. Chem. – 1999. – № 274. – R. 17132–17138.
24 Kim I.J., Ryu S.B., Kwak Y.S., Kang H. A novel cDNA from Parthenium argentatum Gray enhances the rubber biosynthetic activity in vitro. // J. Exp. Bot. – 2004. – № 55. – R. 377–385.
25 Post J., van Deenen N., Fricke J., Kowalski N., Wurbs D., Schaller H., Eizenreich W., Huber C., Twyman R.M., Prüfer D., Gronover S.C. Laticifer-specific cis-prenyltransferase silencing affects the rubber, triterpene, and inulin content of Taraxacum brevi- corniculatum.// Plant Physiol. – 2012. – №158. – R. 1406–1417.
26 Schmidt T., Lenders M., Hillebrand A., van Deenen N., Munt O., Reichelt R. Eizenreich W., Fisher R., Prüfer D., Gronover S.C. Characterization of rubber particles and rubber chain elongation in Taraxacum koksaghyz // BMC Biochem. – 2010. – №11. – R. 11.
27 Boguspaev K.K., Turasheva S.K., Faleev D.G., Amangul, Aksambaeva A.S. Introduction of wild rubber plants Tau-saghys (Scorzonera tau-saghys) in vitro culture. // VII International Congress Biotechnology: State of the Art and Prospects of Development.
– Moscow, 2013. – P. 111.
28 Dennis M.S., Light D.R. Rubber elongation factor from Hevea brasiliensis // J. Biol. Chem. – 1989. – № 264. – R. 18608–
1861.
Бо гус паев К.К.и др.
29 Oh S.K., Kang H., Shin D.H., Yang J., Chow K.-S., Hoong Yeet Yeang H.Y., Wagner B., Breiteneder H., Kyung-Hwan Han K.H. Isolation, Characterization, and Functional Analysis of a Novel cDNA Clone Encoding a Small Rubber Particle Protein from Hevea brasiliensis. //J. Biol. Chem. – 1999. – № 274. – R. 17132–17138.
30 Kim I.J., Ryu S.B., Kwak Y.S., Kang H. A novel cDNA from Parthenium argentatum Gray enhances the rubber biosynthetic activity in vitro. // J. Exp. Bot. – 2004. – № 55. – R. 377–385.
31 Post J., van Deenen N., Fricke J., Kowalski N., Wurbs D., Schaller H., Eizenreich W., Huber C., Twyman R.M., Prüfer D., Gronover S.C. Laticifer-specific cis-prenyltransferase silencing affects the rubber, triterpene, and inulin content of Taraxacum brevi- corniculatum.// Plant Physiol. – 2012. – №158. – R. 1406–1417.
32 Rounsley S.D., Last R.L. Shotguns and SNPs: how fast and cheap sequencing is revolutionizing plant biology. // Plant J. – 2010. – №61. – R. 922-927.
33 Portnoy V., Diber A., Pollock S., Karchi H., Lev S., Tzuri G., Harel-Beja R., Forer R., Portnoy V.H., Lewinsohn E., Tadmor Y., Burger J., Schaffer A., Karzir N. Use of non-normalized, non-amplified cDNA for 454-based RNA sequencing of fleshy melon fruit.// Plant Gen. – 2011. – №4. – R. 36-46.
