Ilmiybaza.uz BIOTEXNOLOGIK ISHLAB CHIQARISH UCHUN FOYDALANILADIGAN IKKILAMCHI XOMASHYOLAR Reja: 1. O‘simlik xomashyolari. 2. Sanoat chiqindilari. 3. Chorvachilik chiqindilari. Ilmiybaza.uz Biotexnologiya va biomuhandislikda o‘simliklar seleksiyasi muhim o‘rin tutadi. Hozirgi vaqtda dunyo biotexnologlarining asosiy e’tibori yangi genotipga ega belgilari birmuncha yaxshilangan qishloq ho‘jalik ekinlarining alohida, bir guruh yoki kompleks ravishda tashqi muhitning biotik va abiotik stress omillariga chidamli va shu bilan bir vaqtda hosildorlik va sifatini o‘zida saqlab qolgan yangi navlarini yaratishga qaratilgan. Keyingi vaqtlarda hosilning qariyb 30% (ba’zan undan ham ortig‘ini) nobud bo‘lishiga sabab bo‘ladigan, qishloq ho‘jalik ekinlarining keng tarqalgan havfli zamburug‘li, virusli va bakterial kasalliklarining epifitotik xarakterda bo‘lishi, dunyoning ko‘plab mamlakatlarida an’anaviy seleksiya va biotexnologiyaning yangi usullari bilan uyg‘unlikda qishloq ho‘jalik ekinlari zahiralarini yangilashga ehtiyoj sezilmoqda. Dunyo mamlakatlarining qishloq ho‘jalik ekinlari ekiladigan kata maydonlarida bug‘doy, arpa va boshqa donli ekinlar kompleks kasalliklar - ildiz chirishi, zang, septorioz, gelmintosporioz, un shudring va boshqalar bilan zararlanishi juda ko‘p kuzatilmoqda. Kuzgi bug‘doyning boshoq fuzariozi (Fuzarium nivale) bilan kasallanishi bug‘doy donida inson va hayvon organizmi uchun havf tug‘diruvchi mikotoksinlar to‘planishiga sabab bo‘ladi. Bu kasallik bilan ba’zi namlik yuqori bo‘lgan yillarda yig‘ishtirib olingan hosilning yarmi ham zararlanishi mumkin. harorat past va namlik yuqori bo‘lgan yillari kungaboqarning sklerotiniya va fomopsis bilan kasallanish ehtimoli 50% va undan yuqori darajaga oshadi. Kartoshka va pomidor o‘simliklari fitoftoroz bilan kasallanishi oqibatida bu qimmatli oziqa ekinlarining hosildorligi pasayadi va ularni saqlash davrida ancha yo‘qotishlarga sabab bo‘ladi. Perenosporoz esa deyarli har yili katta maydonlardagi bodring va piyoz ekinlarini nobud bo‘lishiga olib keladi. Uzoq davom etadigan suv tanqisligi yuqori bo‘lgan qurg‘oqchilik yillari g‘alla va boshqa ekinlarning zararlanishi, nobud bo‘lishi, qishloq ho‘jalik ekinlaridan olinadigan yalpi hosilning keskin pasayishiga sabab bo‘ladi. Sanoat korxonalari tomonidan zaharli birikmalarni atmosferaga chiqarilishi, havo, suv va tuproqning og‘ir metall tuzlari va boshqa xildagi texnogen tabiatga ega mahsulotlar Ilmiybaza.uz bilan zaharlanishi ekin maydonlarining zarar ko‘rishiga, ularda odamlar uchun havfli birikmalarning to‘planishiga olib keladi. Seleksioner mutaxassislarning qishloq ho‘jalik ekinlarini kompleks xususiyatga ega nav va gibridlarni yaratishdagi faqat an’anaviy seleksion usullarga asoslangan barcha urinishlari ham kutilgan natijalarni bermadi. Uzoq turlarni gibridizatsiyasiga asoslangan transgressiv seleksiyadan foydalanish tashqi muhitning stress omillariga chidamli madaniy o‘simliklar olishdagi ayrim muammolarni hal etish imkonini berdi. Biroq bu muammo hanuzgacha dolzarbligicha qolmoqda. Kelajakda iqlimning keskin o‘zgarishlari taxmin qilinayotgan bir davrda u yanada jiddiy tus olishi mumkin. Mazkur yo‘nalishda biotexnologlar – hujayra gen muhandislari amalda qanday ishlarni olib borishmoqda va nimalarga qodir? Ular yangi va eng yangi biotexnologik usullaridan foydalanib, yaxshilangan yoki tamomila yangi sifatlarga ega tashqi muhitning biotik va abiotik omillariga chidamli yakka, bir guruh, kamdan kam hollarda kompleks belgilarga ega qator o‘simlik genotiplarni ishlab chiqishdi. Bu muammoning echimini topishda genetik, biotexnolog va seleksioner olimlarning hatti harakatlari tashqi muhitning biotik va abiotik stress omillarga chidamlilikni belgilovchi asosiy belgilarni determinatsiyalovchi samarali genlarni aniqlashga qaratilgan. Mazkur murakkab vazifani dunyoning ko‘plab genetik tadqiqotlar olib boriladigan markazlari va laboratoriyalari mutaxassislari, jumladan O‘zRFA Genetika va o‘simliklar eksperimental biologiyasi («Biolog» ilmiy-ishlab chiqarish markazi), O‘zbekiston Paxtachilik ilmiy-tadqiqot instituti («Paxta» ilmiy- ishlab chiqarish marakazi), O‘zbekiston g‘o‘za seleksiyasi va urug‘chiligi ilmiy- tadqiqot instituti, O‘zbekiston sholichilik ilmiy-tadqiqot instituti, O‘zbekiston sabzavot-poliz va kartoshkachilik ilmiy-tadqiqot instituti, SHreder nomidagi O‘zbekiston mevachilik, uzumchilik ilmiy-tadqiqot instituti, Botanika ICHB, Toshkent Davlat agrar universiteti, Samarqand qishloq ho‘jalik instituti olimlari o‘simlik resurslarini to‘plab, ularni o‘rganish va ulardan foydalanish asosida bajarib kelmoqdalar. Buning uchun birinchi navbatda o‘simliklarning chidamlilik Ilmiybaza.uz belgilari aniqlangan va o‘rganilgan manbalar va seleksiya markazlarida aniqlangan va yaratilgan donorlaridan foydalaniladi. O‘zbekistonda biotexnologiya o‘simliklar seleksiyasining asosiy usullari bilan birga zamonaviy usullar, gen muhandisligi, molekulyar xaritalash, ho‘jalik ahamiyati qimmatli genlarni ajratib olish, hujayra va to‘qimalar kulturasi kabi sohalar asosida rivoj topmoqda. O‘zbekistonda olib borilayotgan biotexnologiyaga oid tadqiqotlarda g‘o‘za o‘simligi asosiy o‘rinni egallaydi. Bu borada mazkur o‘simlikning urug‘murtak va hujayralar kulturasidan foydalanib, in vitro sharoitida yangi samarador navlarini olishda fundamental, amaliy tadqiqotlar amalga oshirilmoqda. g‘o‘za o‘simligiga ho‘jalik ahamiyatiga molik qimmatli belgilarni kiritish orqali quyidagi vazifalarni echish masalasi qo‘yilgan: 1.g‘o‘zaning alohida hujayralari va kallus to‘qimalarini olish uchun gen muhandisligi retsipient tizimlarini yaratish. 2. Regulyator elementlarni aniqlash. 3. qimmatli ho‘jalik ahamiyatiga molik belgilarini kodirlaydigan nishon belgilarini molekulyar klonlash. 4. g‘o‘za o‘simligiga transformatsiya qilish uchun bir qator vektor molekulalari konstruksiyasi tuzish. Bu borada qator izlanishlar olib borilib, sezilarli natijalarga erishildi. Jumladan, regulyator elementlarni aniqlash uchun g‘o‘za genomining molekulyar tizimini tadqiq etish borasida bir qator muvffaqiyatlarga erishildi. Bu maqsadda g‘o‘zaning bir necha ming alohida genlar banki olingan. g‘o‘za genomining klonlaridan iborat muayyan DNK bo‘laklarining nuklein kislotalari ketma-ketligi aniqlandi. qimmatli ho‘jalik ahamiyatiga molik belgilarini kodirlaydigan nishon belgilarini molekulyar klonlash borasida ham bir qancha yutuqlariga erishildi. g‘o‘za o‘simligiga transformatsiya qilish uchun bir qator vektor molekulalari konstruksiyasi tuzilgan va sezilarli natijalarga erishilmoqda. Tn5 – bakteriya transpozonini klonlash amalga oshirildi. U o‘simliklar Ilmiybaza.uz transformatsiyasida nishon (marker) sifatida foydalanildi, shuningdek, ba’zi genlarning terminator va promotor qismlari uchun ham marker bo‘lib xizmat qiladi. SHuningdek, g‘o‘za o‘simligiga Agrobacterium tumefaciens ning kanamitsinga chidamlilik genini saqlovchi Ti-plazmidasi asosidagi vektori transformatsiya qilingan. O‘simliklarga genlarning transformatsiyasi bo‘yicha ilmiy tadqiqotlar borasida professor T.YU.YUsupovning ishlarini alohida ta’kidlash lozim. U g‘o‘za o‘simligidan plazmidasimon tuzilmalarni ajratib olishga muvaffaq bo‘lgan. SHuningdek, u shogirdlari bilan birga pCaVItoxneo plazmidasini g‘o‘za o‘simligi changchisiga, mosh o‘simligi tugunak bakteriyalariga kiritib, zarakunanda hasharotlarga chidamli transgen o‘simliklar olish mumkinligining nazariy asosini ishlab chiqqan. Transformatsiya qilingan kallus to‘qimasini va hujayra suspenziyasini selektiv sharoitlarda o‘stirish borasida tadqiqotlar olib borilmoqda. O‘simliklar genetikasi va eksperimental biologiyasi institutida g‘o‘zaning turli navlari genomi fragmentlariga tegishli DNK bo‘laklarini kiritish maqsadida rekombinant molekulalarning bir qancha variantlari konstruksiyasi tuzilmoqda. SHuningdek, bir necha yillardan beri g‘o‘zaning transformant hujayralarini etuk davriga qadar o‘stirish borasida izlanishlar olib borilmoqda. g‘o‘za o‘simligi genomidan mikrosatellitlarni ajratib olish, ularning tuzilishini o‘rganish va klonlash borasida ham zamonaviy seleksiyaga asoslangan ilmiy – tadqiqot ishlari olib borilmoqda. SHuning uchun keyingi o‘n yillar davomida g‘o‘zaning assotsiativ seleksiyasi uchun marker sifatida mikrosatellitlarning yangi kolleksiyasini yaratish ustida izlanilmoqda. Bu borada g‘o‘zaning G.hirsutum L. genomidan ajratib olingan yangi mikrosatellitlar, ularning nukleotid ketma-ketliklari aniqlangan, ularni molekulyar klonlash ishlari amalga oshirilgan. G‘o‘zaning yangi mikrosatellitlarining nukleotid ketma-ketliklari model o‘simlik Arahidopsis thaline ning ilgari to‘liq o‘rganilgan genomi bilan taqqoslash Ilmiybaza.uz ishlari olib borilmoqda. g‘o‘za genomini tahlil qilish uchun har bir mikrosatellit uchun PZR (Polimeraza zanjir reaksiyasi) spetsifik juft praymeralarini tuzish borasida ham bir qator izalanishlar olib borilmoqda. Eng yirik yutuqlar sifatida g‘o‘za genomidan 10 mingdan ortiq fragmentlarni ajratib olinganligini ko‘rsatish mumkin. Ularning ba’zilarini maxsus vektorlarga klonlanganligini ko‘rsatish mumkin. SHuningdek, biotexnologiyada bir qator qishloq ho‘jalik ekinlari: bug‘doy pomidor, sholi, pomidor, sabzi, sabzavot-poliz ekinlarining yangi navlarini yaratish borasida tadqiqotlar olib borilmoqda. O‘zbekiston biotexnologiyasining oldida turgan istiqbolli muammolarning asosiylari qishloq ho‘jalik ekinlarinining genofondini tuzish, ularni saqlash usullarini ishlab chiqish, shuningdek turli xil kasallik va zararkunanda hasharotlarga chidamlilik, tashqi muhitning turli xil stress omillari: qurg‘oqchilik, sho‘rlanish, yuqori va past haroratga bardoshlilik kabi kompleks belgilarga ega transgen navlarni yaratishdan iborat. Dunyoning ko‘plab mamlakatlari, jumladan, O‘zbekistonda ham samarali genlarning zamonaviy bankini yaratish ustida ham tadqiqotlar olib borilmoqda. O‘simliklar genetik transformatsiyadagi ishlarning muhim bosqichlaridan biri genlarni ajratib olish va ularni klonlash, ular asosida donor hujayradan retsipient – hujayralarga begona genlarni ko‘chirib o‘tkazish uchun vektorlar yaratishdir. Plazmida, transpozon, virus, pnevmoballistik va boshqa xildagi vektor tizimlaridan foydalanish mutaxassislarga o‘simlik genotiplari transformatsiyasini amalga oshirish va qo‘shimcha yoki o‘zining belgisiga o‘xshash hamda sifat belgilariga esa transgen (modifikatsiya) qilingan o‘simliklar olish imkonini beradi. Gen muhandisligi texnologiyalariga asoslangan dunyoning etakchi markaz va laboratoriyalari, asosan AqSH, Argentina, Kanada, Xitoy, YAponiya, Germaniya, Gollandiya, Fransiya, Hindistonda gerbitsid va zararkunanda hasharotlarga chidamli: soya, makkajo‘xori, g‘o‘za, qand lavlagi, raps, kartoshka, pomidor va boshqa o‘simliklarning, sholining – perekulyarioz; kartoshkaning kolorado qo‘ng‘izi va fitoftoraga; bug‘doyning – sho‘rlanish, zang va boshoq fuzariozi, septorioz, qand lavlagining – sirkosporoz, rizomaniya, rapsning – Ilmiybaza.uz hasharotlar va zamburug‘ kasalliklariga bardoshli shakllari olingan. Hozirgi vaqtda o‘simliklarning transgen nav va gibridlari ekiladigan ekin maydonlari dunyo bo‘yicha 50 mln ga maydonni egallagan va yildan yilga ortib bormoqda. Gen muhandisligi usullari asosida olingan transgen o‘simliklar va organizmlarni amaliyotga joriy etishdagi qat’iy taqiqlashlar ularning havfsizligi va ishonchliligini yuqori darajada nazorat qiluvchi davlat nazorati saqlanib qolgan holda sekin-asta kuchsizlanmoqda. Dunyoning ko‘plab mamlakatlari organlari, rahbariyatining qo‘llab quvvatlashi natijasida keyingi yillarda gen muhandisligi borasidagi tadqiqotlarning o‘sish sur’ati ilgarilab, transgen ekinlar ekiladigan maydonlarining kengaytirilishiga olib keldi. Transgen ekinlar ekiladigan asosiy maydonlar to‘rtta mamlakat –AqSH, Argentina, Kanada va Xitoyda to‘plangan. Barcha ekiladigan transgen ekinlarining qariyb 80% i soya va makkajo‘xori o‘simliklariga to‘g‘ri keladi. Transgen ekinlar ekiladigan maydonlarning deyarli barchasini gerbitsidlarga chidamli (71%) va zararkunanda hasharotlarga chidamli gibrid va navlar egallagan. 1997 yilda transgen ekinlar ekiladigan maydonlarning hajmi er yuzida 4 marta, 1998 yilda 2 marta, 1999 yilda 1,5 marta oshganligi qayd qilingan. Chorvachilik Chorvachilik sohasida ancha olg‘a siljigan ishlar qatoriga urug‘langan tuxum hujayralar va embrionlar transplantatsiyasini kiritish mumkin. Bundan maqsad, yuqori mahsuldor, qimmatli genotiplarga ega (ona liniyasi bo‘yicha) hayvonlarni etishtirishdir. Mazkur usul bugungi kunda yirik shoxli qoramollar qo‘y, cho‘chqa va parrandalarning yuqori mahsuldor zotlarini etishtirishda qo‘llaniladi. Hozirgi vaqtda ovulyasiya jarayonlarini stimullash texnologiyalari, zigotalarni shakllantirish va ajratib olish, ularni in vitro urug‘lantirish, urug‘langan tuxum hujayralar va embrionlarni retsipient hayvonlar jinsiy a’zolariga ko‘chirib o‘tkazish, bir tuxumli egizaklarni olish uchun gastrulani bo‘lish texnologiyalari puxta ishlab chiqilgan va amaliyotda foydalanilmoqda. AqSH, Angliya, Germaniya, Fransiya, Avstraliya va boshqa ko‘plab dunyoning rivojlangan Ilmiybaza.uz mamlakatlarining ko‘plab firma va ilmiy tashkilotlari bunday tadqiqotlarni nafaqat o‘z mamlakatlarida, balki chorvachilikni rivojlantirish borasidagi ilmiy loyiha va buyurtmalarni bajarishda shartnomalar va bitimlar tuzish orqali rivojlanib kelayotgan mamlakatlarda chorvachilik taraqqiyotiga hissa qo‘shmoqdalar. O‘zbekistonda hayvonlar transplantatsiyasini amalga oshirish bilan bog‘liq usullar Chorvachilik instituti va naslchilik stansiyalarida amalga oshiriladi va joriy qilinmoqda. YUqori mahsuldor chorva hayvonlari embrionlari transplantatsiyasi borasida amalga oshirilayotgan ishlar dunyoning etakchi mamlakatlaridagi tadqiqotlariga nisbatan ancha orqada qolgan. Buning asosiy sababi sifatida chorvachilikni rivojlantirish borasida olib borilayotgan ishlarning qoniqarli darajada emasligi, barcha turdagi chorva hayvonlari bosh sonining bir necha hissa kamayishi, chorva hayvonlarida nobud bo‘lish ketish soni ortishi, oziqa ishlab chiqarishning kamayishi va sifatining pasayishi, nasldor zotlarni yaratish borasida olib borilayotgan ishlarning sustligi, umuman, chorvachilik sohasidagi degradatsiyaning tezlashuvi deb ko‘rsatish mumkin. Bunday sharoitlarda qishloq xo‘jaligining chorvachilikka ixtisoslashgan yakka tartibdagi, xususiy yuridik maqomdagi ho‘jaliklarida ilmiy faoliyatni iqtisodiy faoliyat bilan uyg‘unlikda olib borishga to‘g‘ri keladi. Kelajakda chorvachilikda istiqbolli, undagi muammolarning echimini topishda biotexnolog olimlarning seleksionerlar, veterinarlar va boshqa mutaxassislar bilan hamkorlikda faoliyat yuritishlari zarur bo‘ladi. Bunday muammolarning eng asosiylari yirik shoxli qoramollar, qo‘y, cho‘chqa, quyon va parrandalarning havfli viruslar va boshqa infeksiyalarga chidamliligi bilan ajralib turadigan transgen zotlarini olishdir. Keyingi muammolar echimi esa leykoz, o‘pka sili, brutsellez va boshqa kasalliklarga chidamli transgen hayvonlar olishga qaratilishi zarur. CHorvachilikda mutlaqo yangi yo‘nalish inson organizmidagi ba’zi kasalliklarni davolashda qo‘llaniladigan transgen a’zolar – donor a’zo va to‘qimalarni olish hisoblanadi. Bunday maqsadlarni amalga oshirish uchun bugungi kunda tegishli gen konstruksiyalari mavjud bo‘lib, inson organizmi uchun Ilmiybaza.uz transplantatsiya qilishda foydalaniladigan a’zolarini olish uchun transgen cho‘chqalarni olish bo‘yicha izlanishlar olib borilmoqda. qishloq ho‘jalik hayvonlari genomiga ko‘chirib o‘tkazish (integratsiya) qilish maqsadida eritropoeetin, insulinsimon omil, odam insulini va hokazo genlarning konstruksiyasi tuzilgan va takomillashtirilmoqda. 2007 yilda odam insulini geni kiritilgan yirik shoxli qoramollarining buzoqlarini olishga muvaffaq bo‘lindi. Ular asosida insulin gomoni saqlovchi sut sog‘ib olish olish ko‘zda tutilmoqda. Masalan, Rossiyada parrrandachilikda birinchi marta turli xil gen konstruksiyalariga ega transgen tovuq va bedanalar olingan. SHuningdek, tovuqlarning sanoat miqyosida va shaxsiy ishlab chiqarish sharoitlarida kasalliklarga chidamli va yuqori mahsuldor zot va yangi liniyalarini yaratish borasida yangi imkoniyatlar ochilmoqda. CHorvachilikda biotexnologiya yutuqlaridan samarali foydalanishning aniq natijasi sifatida mutlaqo yangi biostimulyatorlar, ya’ni qoramolning rekombinant o‘sish gormoni - somatotropin va chorva mollarining mahsuldorligini oshiruvchi boshqa xil moddalar shuningdek, yirik shoxli mollar, cho‘chqalar va mo‘ynali hayvonlarga samarali ta’sir ko‘rsatuvchi ximer oqsil preparatlari keng spektri asosida somatostatinni immunokorreksiya qiluvchi moddalar olish va ishlab chiqarish ishlanmasini ko‘rsatish mumkin. Amaliyotda hayvonlarni genetik klonlash, dastlabki davrdagi embrionlarni xirurgik maydalash yo‘li bilan ko‘paytirishning asosiy prinsiplari ishlab chiqilgan va qo‘llanilmoqda.