Bitkilərin stres amillərinə davamlılığının molekulyar əsaslarının araşdırılması iqlim dəyişiklikləri şəraitində dayanıqlı və məhsuldar sortların yaradılması baxımından əhəmiyyət daşıyır. Elm və Təhsil Nazirliyi Molekulyar Biologiya İnstitutunun Bioadaptasiya laboratoriyasının aparıcı elmi işçisi biologiya üzrə fəlsəfə doktoru, dosent Samirə Rüstəmova AZƏRTAC-a müsahibəsində buğdanın quraqlıq, istilik, duz və xəstəliklərə qarşı davamlılıq mexanizmlərinin öyrənilməsi, davamlılıq genlərinin müəyyən edilməsi və gələcək seleksiya proqramlarında tətbiqi ilə bağlı aparılan tədqiqatlardan danışıb. Müsahibəni təqdim edirik.

- Bioadaptasiya laboratoriyası olaraq aparılan tədqiqatların əsas məqsədi nədən ibarətdir?

- Tədqiqat işlərimizin əsas məqsədi ətraf mühitin əlverişsiz stres amillərinə, o cümlədən biotik və abiotik streslərə qarşı bitkilərin davamlılığının və adaptasiya qabiliyyətinin molekulyar mexanizmlərini aşkar etməkdir.

Biz araşdırırıq ki, bitki stres şəraitinə məruz qaldıqda onun hüceyrə və molekulyar səviyyəsində hansı proseslər baş verir, davamlılığın formalaşmasının əsasını hansı mexanizmlər təşkil edir. Bu məqsədlə stres zamanı gen ekspressiyasında baş verən dəyişikliklər, siqnal ötürülmə yollarının və metabolik proseslərin tənzimlənməsi, habelə antioksidant müdafiə sisteminin fəaliyyəti öyrənilir.

Apardığımız tədqiqatların nəticələri dəyişən iqlim şəraitinə daha davamlı bitki sortlarının yaradılması üçün mühüm elmi baza rolunu oynayacaq.

- Bir bitkinin quraqlığa və ya xəstəliyə davamlı olub-olmadığını necə təyin edirsiniz?

- Bitkinin xəstəliklərə, quraqlığa və digər stres amillərinə davamlılığı həm sahə şəraitində, həm də laboratoriya tədqiqatları ilə müəyyən edilir. Laboratoriyada bitkilərdə davamlılıq genlərinin (R genləri) mövcudluğu, onların ekspressiya səviyyəsi, siqnal və metabolik proseslər, eləcə də antioksidant müdafiə sisteminin fəaliyyəti araşdırılır. Davamlılıq genlərinin müəyyən edilməsi üçün molekulyar markerlər, bioinformatik analizlər və PZR üsullarından istifadə olunur. Lakin genin mövcudluğu onun aktiv olması demək deyil, buna görə də real zamanlı PZR vasitəsilə gen ekspressiyası araşdırılır. Bu zaman dəqiq nəticə əldə etmək üçün xüsusi praymerlər və uyğun referens genlər seçilir.

Müasir dövrdə süni intellekt alətləri də gen analizlərini və praymer dizaynını daha səmərəli həyata keçirməyə imkan verir. Bundan əlavə, antioksidant fermentlərin yüksək aktivliyi bitkinin stresə qarşı daha davamlı olduğunun mühüm göstəricilərindən biridir.

- Laboratoriyada aparılan tədqiqat prosesi hansı mərhələlərdən keçir?

-Laboratoriya tədqiqatlarında əsas mərhələ elmi problemin düzgün müəyyənləşdirilməsi və onun həlli üçün uyğun metodların seçilməsidir. Bioloji araşdırmalarda əldə olunan nəticələrin etibarlılığını təmin etmək üçün əvvəlcədən eksperimental dizayn hazırlanır. Tədqiqatlarda çoxsaylı bioloji və texniki təkrarlardan istifadə etməklə təsadüfi nəticələrin və insan faktorunun təsiri minimuma endirilir. Bu yanaşma əldə edilən nəticələrin daha dəqiq, obyektiv və elmi baxımdan əsaslandırılmış olmasına imkan verir.

- Bəs bu tədqiqatların insanların gündəlik həyat tərzinə və ərzaq təhlükəsizliyinə təsiri necə olur?

- Apardığımız bütün tədqiqat işlərimiz insanlara xidmət edir. Tədqiqat işlərimizin əsas hədəfi məhz ölkədə ərzaq təhlükəsizliyinin təmin edilməsi istiqamətindədir. Bildiyimiz kimi, buğda bitkisi ölkəmiz üçün strateji əhəmiyyətli qida bitkisidir. Laboratoriyamızda aparılan tədqiqat işlərimiz əsasən buğda bitkisinin stres faktorlarına qarşı davamlılığının tədqiq edilməsi və davamlılığa cavabdeh olan genom sahələrinin müəyyən edilməsi və bunların gələcək “breeding” proqramlarında tətbiqindən ibarətdir. Artıq son dövrlərdə seleksiya prosesində insan faktoru həmişə diqqəti yönəldib ki, daha keyfiyyətli məhsul əldə etsin. Amma bu prosesdə davamlılıq genləri itirilmişdir, elit genlər itirilmişdir. Hal-hazırda biz artıq yenidən bu potensialı öz genofondumuzda axtarırıq. Biz yabanı əcdadlarda da çalışırıq ki, yabanı əcdadlarda bu tədqiqat işləri aparmaqla onlarda davamlılıq genlərini, davamlı genom sahələrini identifikasiya edək ki, breeding proqramlarına onları da daxil edə bilək.

Bioadaptasiya laboratoriyasında hazırda aktual elmi tədqiqatlar hansılardır? 

- Laboratoriyamızda hazırda bütöv genom üzrə assosiasiyaları tədqiq edirik. Bunu GWAS tədqiqatları da adlandırırlar. Biz tədqiqat prosesimizə 188 buğda genotipindən ibarət olan böyük bir panel daxil etmişik. Bu panelə həm yerli sortlar, həm müxtəlif xətlər, həm də digər ölkələrdən introduksiya edilmiş sortlar daxildir. Həmin paneli biz 25 min tək nukleotid polimorfizminə əsaslanan genotipləmə metodu ilə analiz eləmişik. Buna 25K Array metodu da deyirlər. Eyni zamanda, həmin genotipləri Kənd Təsərrüfatı Nazirliyi Əkinçilik Elmi-Tədqiqat İnstitutunun Qobustan Bölgə Təcrübə Bazasında əkmişik və sahə şəraitində rəqəmsal fenotipləməni həyata keçirmişik. Bu metod bitkinin fizioloji vəziyyətini tam saxlamaqla, qeyri-invaziv olaraq bitkidə gedən prosesləri canlı şəkildə bizə analiz etməyə imkan verir. Son nəticə olaraq biz rəqəmsal fenotipləmə və genotipləmə məlumatlarını birgə bioinformatik proqramların köməyi ilə analiz etmişik və genomlarda həmin əlamətlərlə bağlı olan assosiasiyaları müəyyən etmişik. Biz bu tədqiqat işlərimizi Almaniyanın Bonn Universiteti və Osnabrük Universitetinin professorları ilə birgə həyata keçirmişik. Hər iki universitetlə bizim institutumuz arasında anlaşma memorandumu da imzalanıb.

Digər bir istiqamət isə bütöv transkriptom üzrə aparılan tədqiqatlardır. Tədqiqat üçün xüsusi eksperimental dizayn hazırlanıb. Beş buğda genotipi seçilib: ikisi stres amillərinə yüksəkdavamlı, ikisi həssas, biri isə ortadavamlı xüsusiyyətə malikdir. Bu genotiplər quraqlıq, istilik və duz streslərinə məruz qoyularaq onların bütöv transkriptom səviyyəsində gen ekspressiyası dəyişiklikləri araşdırılıb. Hazırda bu istiqamətdə analizlər davam etdirilir və məqsəd stresə davamlılığın molekulyar əsaslarını müəyyən etməkdir.

- Əldə olunan nəticələrin praktiki əhəmiyyəti nədən ibarətdir?

-Aparılan tədqiqatların praktiki əhəmiyyəti ölkənin ərzaq təhlükəsizliyinin təmin edilməsinə və buğda idxalından asılılığın azaldılmasına xidmət etməkdir. Əsas məqsəd yerli şəraitə uyğun, yüksək məhsuldar və stresə davamlı buğda sortlarının yaradılmasına elmi dəstək verməkdir. Xəstəliklərlə mübarizədə kimyəvi vasitələrdən geniş istifadə həm ekoloji, həm də insan sağlamlığı baxımından mənfi təsirlər yarada bilər. Buna görə davamlılıq genlərindən və davamlı genotiplərdən istifadə daha təhlükəsiz və iqtisadi baxımdan səmərəli yanaşmadır. Laboratoriyada xəstəliklərə qarşı davamlılıq genlərinin identifikasiyası, virus, fitoplazma və pas xəstəliklərinin tədqiqi aparılır.