Объект исследования: различные штаммы грибов.
Цель исследования: разработать методы выделения, очистки глюкозоксидазы из Aspergillus Niger, изучить ее свойства и сравнить информативность данной методики с существующими.
Методы исследования: методы культивирования, дифференциального центрифугирования, хроматографии, гельфильтрации, иммунологические исследования.
Полученные результаты и их новизна: впервые в Узбекистане выделена глюкозооксидаза из мицелия гриба Aspergillus Niger и изучены ее свойства. Определена эффективность применения данного фермента при количественном определении глюкозы в биологических жидкостях.
Практическая значимость: получены антитела к глюкозооксидазе и создана аффинная колонка, которая позволяет за один этап выделить данный фермент. На основе выделенных ферментов создан набор для определения глюкозы в биологических жидкостях.
Степень внедрения и экономическая эффективность: полученные результаты расширяют имеющиеся представления о выделении, очистке и свойствах ферментов; помогут создать отечественные наборы для определения глюкозы в биологических жидкостях.
Область применения: биохимия, медицина, лабораторная диагностика.
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.
Объекты исследования: митохондрии печени крыс,
фитоэкдистсроиды (ФЭС - экдистсрон, туркестсрон), нсробол.
Цель работы: определение транспорта Са’2, дыхания и окислительного фосфорилирования, активности АТФазы, ротснончувствительной и ротсноннсчувствительной НАД.Н-оксидазы, сукцинатоксидазы и цитохром с-оксидазы, содержание липидов, процессы ПОЛ, гидролитической и трансалкилирующей активности фосфолипазы Д (ФЛД), гидролитической активности фосфолипазы А2 (ФЛА2) и лизофосфолипазы А( (ЛФЛА]) Мх печени.
Методы исследования: полярография, pH-метрия, тонкослойная хроматография, спектрофотометрия.
Полученные результаты и их новизна: Введение диабетическим животным (ДЖ) ФЭС и нсробола замедляет поступление ионов кальция, восстанавливает параметры ОФ, активности АТФаз и оксидаз, липидного обмена, процессы ПОЛ и активности липолитических ферментов Мх печени. Длительное введение ФЭС и нсробола в организм ДЖ приводит к снижению НАД-зависимых субстратов окисления Мх печени. В то же время экдистсрон и нсробол не влияют на прирост активности сукцинатоксидазы цитохромом с. Исследуемые препараты повышают содержание ФХ, туркестерон повышает содержание ФИ. Экдистсрон и нсробол частично восстанавливают содержание ФИ. Нсробол полностью, а ФЭС частично восстанавливают содержание ФС.
Практическая значимость: Результаты, представленные в работе, существенно расширяют имеющиеся представления о молекулярном механизме действия ФЭС и нсробола на митохондрии печени в условиях гипергликемии.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Использованные в работе принципы коррекции структурных и функциональных нарушений мембран Мх печени занимают особое место в разработке целенаправленного патогенетического лечения больных при гипергликемии, а полученные результаты пополняют знания в области биохимии печени и позволяют провести новые научные разработки, усовершенствовать учебный процесс.
Область применения: биохимия, эндокринология, физиология, патологическая физиология, гепатология, клиническая фармакология.
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.
Объекты исследования: производные алкалоида цитизина и 1-фенил-
1.2.3.4- тетрагидроизохинолина.
Цель работы: разработка методов синтеза новых N-бензильных производных цитизина и несимметричных бимолекулярных соединений на основе цитизина и замещенных 1-фенил-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов с целью получения биологически активных веществ.
Методы исследования: методы органического синтеза, масс-спектрометрия, ЯМР-спектроскопия, РСА, хроматография (ТСХ, колоночная), расчетные методы компьютерной химии, а также биологические методы анализа.
Полученные результаты и их новизна: осуществлен целенаправленный синтез N-бензильных производных цитизина взаимодействием с ароматическими альдегидами. Выявлены условия получения производных 1-фенил-6,7-диметокси-
1.2.3.4- тетрагидроизохинолина по реакции Пикте-Шпенглера и на основе этих производных впервые проведен синтез бимолекулярных соединений с использованием цитизина. Разработаны оптимальные условия проведения этих реакций. Синтезировано 38 новых веществ.
Практическая значимость: предложен простой способ получения N-бензильных производных цитизина и Щ3-оксобутил)цитизина.
По результатам фармакологических исследований, соединения, полученные на основе цитизина является малотоксичными и обладают Н-холиностимулирующим, Н-холинолитическим, противовоспалительным, противоотечным и спазмолитическим (папавериноподобным) действием, что открывает новые возможности по поиску лекарственных препаратов на основе этих соединений.
Степень внедрения и экономическая эффективность: в результате исследований 1 -(4'-метоксифенил)-6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин предложен в качестве местноанестезирующего препарата. Подана заявка на патент на способ получения вещества.
Область применения: органическая химия, биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ, медицина.
Объекты исследования: высшие водные растения - эйхорния отличная (£■. crassipes Solms.), пистия телорезовидная (Р. stratiotes L.), азолла каролинская (A. caroliniana Willd.) и ряска малая (Lemna minor L.), цианистые и роданистые воды.
Цель работы: разработка экологически безопасной биотехнологии очистки цианистых и роданистых промышленных сточных вод с помощью высших водных растений - эйхорнии, пистии, азоллы и ряски.
Методы исследования: лабораторные и полевые опыты, фенологические, анатомические, микробиологические, качественные и количественные, а также нейтронно-активационные анализы.
Полученные результаты и их новизна: впервые определены физические свойства, химический состав, видовое разнообразие и количество бактерий, микроскопических водорослей, простейших в цианистых и роданистых сточных водах ОАО «Навоийазот». Показана возможность их очистки высшими водными растениями как в отдельности (азолла, пистия, эйхорния и ряска), а также совместно в очистке бытовых водных стоков коммунальных хозяйств. В сравнительном аспекте изучено анатомическое строение клетки эйхорнии и пистии до и после очистки и определено место локализации цианистых, роданистых ионов, количества макро- и микроэлементов в их биомассе. Впервые разработана биотехнология очистки цианид и роданид содержащих промышленных стоков с использованием культур высших водных растений.
Практическая значимость: создана система эффективной очистки цианистых и роданистых сточных вод с помощью высших водных растений, эффективность которой составляет 67,7 %. Разработаны рекомендации по очистке цианистых и роданистых сточных вод. Результаты исследований используются в учебных занятиях по экологии, охране природы, биотехнологии, микробиологии в БухГУ и НавГПИ.
Степень внедрения и экономическая эффективность: разработанные рекомендации переданы для внедрения Комитету по охране природы Навоийского вилоята (акт от 08.04.2009) и ОАО «Навоийазот» (акт от 27.05.2009).
Область применения: биотехнология, экология, микробиология, охрана природы.
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).
Объекты исследования: образцы ДНК, полученные из крови больных и здоровых доноров, щитовидные железы больных, удаленные во время операции по поводу различных опухолей.
Цель работы: изучить структурно-функциональные особенности и закономерности экспрессии гена ТГ при различных опухолях щитовидной железы, молекулярно-генетические механизмы образования опухолей щитовидной железы, нарушение регуляции экспрессии гена ТГ и создание теоретической базы для ранней диагностики этих заболеваний.
Методы исследования: выделение полирибосом магниевым методом, выделение суммарной РНК, получение иммуносорбента ПАБЦ-ТГ:аТГ, выделение высокомолекулярной ДНК, обработка ДНК рестрикционными эндонуклеазами, электрофорез продуктов гидролиза ДНК рестрикционными эндонуклеазами. Гибридизация нейлоновых фильтров “Biodan”, содержащих фрагменты ДНК с Р -меченой кДНК, полимеразная цепная реакция.
Полученные результаты и их новизна: получен иммуносорбснт ПАБЦ-ТГ :аТГ. Определен размер популяции индивидуальных ТГ полирибосом. Показано, что при папиллярной аденокарциноме наблюдается снижение содержания индивидуальных ТГ полирибосом.
При папиллярной аденокарциноме выявлены хромосомные аберрации, что приводит к генетической нестабильности, частота хромосомных аберраций составляет 2,8%. Показано, что при папиллярной аденокарциноме происходит нарушение регуляции экспрессии гена ТГ на уровне синтеза мРНК, т.е. на уровне транскрипции.
Практическая значимость: введение в практику молекулярногенетических методов исследований опухолей щитовидной железы способствует более полному пониманию механизма опухолсобразования, что является существенным критерием прогноза исхода заболевания.
Степень внедрения и экономическая эффективность: результаты исследований могут быть использованы при разработке подходов для ранней диагностике опухолей щитовидной железы, а также при чтении курсов молекулярной биологии и биохимии на биологических факультетах Университетов и курсах эндокринологии медицинских институтов.
Область применения: биохимия, молекулярная биология, биотехнология, медицина, эндокринология.
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.).
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».
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%.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Основным направлением при разработке лекарственных препаратов является создание новых фармацевтических препаратов на основе биологически активных веществ, полученных из местного растительного сырья.
Богатый животный и растительный мир Узбекистана служит потенциальным источником ценных биологически активных веществ, перспективных для использования в медицине и сельском хозяйстве. Среди широкого спектра эндемичных растений используемых на протяжении многих веков в народной медицине, особое внимание привлекает чернушка посевная — Nigella sativa L., относящаяся к семейству лютиковых -Raniinculaceae.
Семена чернушки Nigella sativa имеют множество областей применения: как высокоэффективное мочегонное, желчегонное, мягкое слабительное и иммуностимулирующее средство. К тому же некоторые из компонентов дают великолепные результаты в лечении различных дерматологических заболеваний, связанных с нейрогуморальными и гистаминными нарушениями в организме. В дерматологии применяются при атопическом дерматите, идеосинкразии, восстанавливают кожный иммунитет, оказывают мощное антиоксидантное действие, устраняют застойные процессы кожи.
Исследование природных соединений, проявляющих антимикробную активность, имеет большое практическое значение в медицине в качестве компонентов лекарственных средств при терапии инфекционных и грибковых заболеваний. Важнейшее применение антимикробные белки и пептиды могут найти в медицине, как альтернатива традиционноиспользуемым антибиотикам и антимикотикам. Известно, что в результате широкого применения антибиотиков в медицинской практике в последние десятилетия, у микроорганизмов выработались механизмы устойчивости. В результате возникли штаммы, устойчивые к большинству используемых в настоящее время антибиотикам. Антимикробные белки и пептиды в этом плане чрезвычайно перспективны, т.к. они обладают широким спектром действия, действуют быстро и эффективно, не вызывают негативных последствий.
Химический состав семян чернушки изучен достаточно хорошо. Выделены и охарактеризованы липиды, углеводы, фенольные соединения, однако пептиды, содержащиеся в семенах, не изучены, поэтому новые высокоактивные антимикробные белки и пептиды из чернушки посевной и их всестороннее изучение являются перспективным направлением, проблема поиска и выделения новых подобных соединений в биоорганической химии и медицине очень актуальна.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан от 14 июля 2006 г. № ПП-416 «О мерах по поддержке отечественных производителей лекарственных средств и изделий медицинского назначения», а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследования является разработка методов выделения индивидуальных цистеинсодержащих пептидов из семян чернушки посевной Nigella sativa, установление возможности их применения в медицине и создание фармацевтических композиций на их основе.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые выделены и охарактеризованы катионные пептиды в семенах и проростках чернушки посевной Nigella sativa',
из семян чернушки выделен новый липидпереносящий белок Ns-LTPl с молекулярным весом 9602 Да, содержащий 8 цистеиновых остатков, для которого установлена первичная структура и полученные данные зарегистрированы в банке данных BLAST;
выделено и детально охарактеризовано 6 новых пептидов (Ns-Dl, Ns-D2, Ns-Wl, Ns-W2, Ns-Nl и Ns-Gl);
определено, что два новых гомологичных пептида Ns-Dl и Ns-D2 с молекулярными массами 5485 Да и 5498 Да, обладают высокой ингибирующей активностью по отношению к фитопатогенным грибам;
доказано, что пептиды Ns-Wl и Ns-W2 с молекулярными массами 5143 Да и 5070 Да содержат 8 цистеиновых остатков и гомологичны у-пуротионинам злаковых;
определено, что пептид Ns-Nl с молекулярной массой 5696 Да, содержит в своем составе 8 цистеиновых остатков, не имеет аналогов по установленной N-концевой аминокислотной последовательности;
определено, что пептид Ns-Gl с молекулярной массой 2794 Да, содержит в своем составе 6 цистеинов и относится к новому классу цистеинбогатых пептидов, не имеющему аналогов по молекулярной массе и числу цистеиновых остатков среди известных антимикробных пептидов;
проведен сравнительный анализ спектра пептидов в семенах и проростках и доказано, что в проростках чернушки содержатся липидпереносящий белок Ns-LTP2 с молекулярным весом 9086 Да и 10 пептидов, относящихся к дефензинам В-типа, отсутствующих в семенах.
выводы
1. Разработан метод выделения индивидуальных антимикробных пептидов из семян и проростков чернушки посевной Nigella sativa, включающий кислотную экстракцию и комплекс хроматографических методов - аффинная, эксклюзионная, высокоэффективная жидкостная хроматографии.
2. Из семян чернушки выделен новый липидпереносящий белок Ns-LTP1 с молекулярным весом 9602 Да, содержащий 8 цистеиновых остатков, установлена первичная структура, на основе которой выявлена принадлежность его к классу липидпереносящих белков. Ns-LTPl зарегистрирован в базе данных EMBL с идентификационным номером р86527. Определена биологическая активность по отношению к разным группам фитопатогенов; изучено влияние Ns-LTPl на проводимость мембран методом фиксации потенциала с плоскими бислойными фосфолипидными мембранами. На основании полученных данных предложен один из вероятных механизмов фунгитоксичности LTP.
3. Выделены два гомологичных пептида Ns-Dl и Ns-D2, установлена их полная аминокислотная последовательность и принадлежность к классу дефензинов, показана гомология с пептидами семейства Brassicaceae. Дефензин Ns-D2 проявил наиболее высокую антигрибную и антимикробную активность. В концентрации 3.4 мкг/мл дефензин Ns-D2 разрушает плазматическую мембрану конидии B.sorokiniana.
4. Выделен новый пептид Ns-Nl с молекулярным весом 5696 Да, содержащий 8 цистеиновых остатков. На основании определения частичной N-концевой аминокислотной последовательности установлено, что пептид не имеет гомологии с известными пептидами. Подана заявка в базу данных EMBL на регистрацию нового гомологического ряда семейства Ranunculaceae, содержащего этот пептид.
5. Выделены пептиды Ns-Wl и Ns-W2 с молекулярными массами 5168 Да и 5070 Да, гомологичные у-пуротионинам злаковых. Установлена частичная N-концевая аминокислотная последовательность и подана заявка для регистрации в базе данных EMBL.
6. Впервые из семян чернушки выделен пептид Ns-Gl, содержащий в своем составе 6 цистеинов и состоящий из двух полипептидных цепей, соединенных внутри- и межцепочечными дисульфидными связями. Пептид уникален по своей структуре и не имеет структурных аналогов среди известных катионных пептидов.
7. Из проростков чернушки выделены липидпереносящий белок Ns-LTP2 с молекулярным весом 9086 Да и десять пептидов, относящиеся к дефензинам В-типа, для которых определена молекулярная масса и количество цистеинов.
8. Разработана рецептура мази «СЕДАНИЛ» на основе масла из семян чернушки и суммарных пептидов. Проведенные фармакологические доклинические испытания показали высокую ранозаживляющую активность предлагаемой мази.
9. Подготовлены проекты временных фармакопейных статей на «Семена чернушки посевной Nigella sativa», «Комплекс полипептидов» и «Фармацевтическая композиция».
Актуальность и востребованность темы диссертации. Высокоэффективные обратимые ингибиторы ацетилхолинэстеразы (АХЭ) широко применяются в мире при отравлении фосфорорганическими пестицидами и при лечении таких болезней, как синдром Альцгеймера, миастения, глаукома, паралич, парез. В связи с этим создание высокоэффективных обратимых ингибиторов АХЭ для применения в терапии при различных патологиях центральной нервной системы, поиск среди них препаратов антидотного действия, химическия модификация фармаконов, а также создание малодозных водорастворимых препаратов, обладающих широким терапевтическим индексом с использованием комплексообразующих веществ, является важной проблемой сегодняшнего дня.
С приобретением незивисимости Узбекистана организация научно-исследовательских работ по созданию малодозных, эффективных лекарственных средств из местного растительного сырья для терапии ряда заболеваний, а также проведенные расширенные мероприятия по обеспечению населения качественными лекарственными препаратамии на высоком уровне привели к определенным успехам. При этом особенно важно отметить исследования по созданию малодозных, водорастворимых лекарственных форм фармаконов на основе глицирризиновой кислоты (ГК) и её некоторых производных, обладающих широким спектром действия и по внедрению их в медицинскую практику.
В настоящее время на основе ГК методом молекулярного капсулирования получены комплексы различных труднорастворимых фармаконов, при этом требуемый эффект был достигнут при очень малых дозах фармакона. Этот метод считается наиболее эффективным способом снижения побочных действий многих лекарственных средств, на основе ГК и её производных создаются и внедряются в практику противовоспалительные средства, препараты против синдрома приобретённого иммунодефицита, рака кожи и желудка, малодозные водорастворимые препараты с широким терапевтическим индексом. Проводимые исследования в этой области является актуальной задачей биоорганической химии и медицины..
Данное диссертационное исследование в определенной степени направлено для выполнения задач, предусмотренных Постановлением Президента Республики Узбекистан от 14 июля 2006 г. № ПП-416 «О мерах по поддержке отечественных производителей лекарственных средств и изделий медицинского назначения», а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследований является создание лекарственных средств широкого терапевтического действия на основе азотсодержащих фосфорорганических обратимых ингибиторов АХЭ, обладающих антидотным действием, и противовоспалительными препаратами некоторых производных глицирризиновой кислоты.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
синтезированы соли и сложные эфиры комплементарных к активной поверхности АХЭ метил-, метилтион- и фенилфосфоновых кислот, содержащих остатки некоторых алкалоидов и азотсодержащих гетероциклических веществ (пиперидина, морфолина, гексаметиленимина, анабазина, лупинина, эпилупинина);
определено возникновение диастереомерного анизохронного эффекта в спектре ЯМР производных метилтионфосфоновой кислоты с двумя и более асимметрическими центрами;
выявлены сильные обратимые ингибиторы фермента АХЭ;
определена зависимость активности от строения веществ и антидотная свойства метилтионфосфонатов;
получены супрамолекулярные комплексы солей ГК с эффективными обратимыми ингибиторами АХЭ - алкалоидами гидрохлоридом дезоксипеганина (ДОП ГХ) и галантамина в различных соотношениях;
показано, комплекс МАСГК и ДОП ГХ (2:1) обладает высокой антихолинэстеразной активностью и малой токсичностью;
в ходе изучения гелеобразования в водной среде полученных супрамолекулярных комплексов ГК и её солей определена критическая концентрация мицеллообразования, предложен предполагаемый механизм процесса;
выявлено каталитическое действие солей ГК на гидролиз АСК и его аналогов, предложен теоретически возможный механизм процесса;
определена высокая интерферон индуцирующая активность комплекса МАСГК и АСК (4:1), на основе его создан противовоспалительный препарат ГЛАС.
выводы
1. Синтезирован ряд эфиров О-алкилметилфосфоновой, О-алкилметилтиофосфоновой кислот на основе N-0-оксиэтил- и N-P-окси-пропилморфолина, пиперидина, анабазина, гексаметиленимина, лупинина и эпилупинина. При наличии в молекуле О-алкилметилтионфосфонатов двух и более асимметрических центров, в спектрах ПМР наблюдается эффект диастереомерной анизохронности в виде удвоения сингалов протонов метильной группы непосредственно связанной с атомом фосфора, это свойства поможет при установлении структур подобных соединений.
2. Для хлоргидратов О-алкилметилфосфонатов, О-алкилметилтион-фосфонатов и О-алкилфенилфосфонатов изучена антихолинэстеразная активность в отношении к АХЭ эритроцитов крови человека и БуХЭ сыворотки крови лошади. Все изученные соединения являются обратимыми ингибиторами АХЭ и БуХЭ; сравнение значений Kj метилфосфонатов и метилтион-фосфонатов лупинина, эпилупинина и N-P-оксиэтилпиперидина показало, что замена фрагмента Р=О на P=S приводит к резкому возрастанию антихо-линэстеразной активности в отношении АХЭ и БуХЭ (тионовый эффект), это имеет важное значение при создание новых эффективных ингибиторов АХЭ.
3. О-алкил-О-|Т\1-(Р-оксиэтилпиперидил)]- и О-алкил-О-[Т4-(Р-оксипро-пилгексаметилениминил)]метилтионфосфонаты являются сильными конкурентными обратимыми ингибиторами АХЭ и БуХЭ, проявляющие высокую специфичность в отношении к АХЭ. Установлено, что О-алкил-О-[М-(Р-оксиэтилпиперидил)]метилтионфосфонаты обладают эффективным профилактическим действием от токсического воздействия армина, в будущем это послужит для создание препаратов обладающих эффективными антидотными свойствами на основе метилтионфосфонатов.
4. Получены супрамолекулярные комплексы солей ГК с ГХ дезок-сипеганина, галантамином, преднизолоном, их структуры изучены методами УФ- и ИК-спектроскопии. Показано, что комплекс МАСГКТХ ДОП (2:1) по антихолинэстеразному действию превосходит ГХ ДОП в 85,3 раза и в 8,3 раз менее токсичен. По иммуносупрессивному действию комплекс преднизолона с МАСГК (Глипред) в дозах 2,5 и 5,0 мг/кг при пероральном введении превосходит эффект самого преднизолона в дозе 10 мг/кг, это явилось основой разработке лекарственных средств Дезоксипеганама и Глипреда.
5. Впервые получены супрамолекулярные комплексы солей ГК с СК, АСК, ПСК, БСК. Определены физикохимические константы комплексов, и их структура изучена методами УФ- и ИК-спектроскопии. На основе спектральных методов (УФ и ИК) подтверждено образование новых комплексов МАСГК за счёт гидрофобных взаимодействий и водородных связей между хозяйскими и гостевыми молекулами, это имеет важное значение при подтверждении структур, вновь получаемых комплексов на основе ГК
6 В целях определения природы сил, влияющих на процесс структурирования молекул воды и вязкость растворов была изучена гидродинамика растворов МАСГК-1 (75%-ной чистоты) и МАСГК-2 (97% чистоты) (в концентрациях 0,2% и ниже) при воздействии различных агентов: мочевины (разрушающей межмолекулярные водородные связи), ксилозы (оказывающей влияние на гидрофобные взаимодействия) и КС1 (электролита), в результате чего было установлено, что процесс структурирования в растворах может происходить не только за счёт водородных связей, но и сильных гидрофобных взаимодействий, это поможет объяснить процесс образования комплексов.
7. В результате фармакологических исследований было установлено, что полученный новый комплекс МАСГК: АСК (ГЛАС) обладает интерферониндуцирующим, выраженным антиэкссудативным, противовоспалительным, ранозаживляющим действием и вместе с этим не оказывает токсического влияния на организм; терапевтический индекс (Ц^о/ЕДзо) ГЛАС выше таковых для МАСГК и АСК в 4 и 52 раза, соответственно, а токсичность в 6 раз меньше токсичности АСК; впервые показано, что в дозах 10 и 25 мг/кг пролиферативное действие этого комплекса в 2 раза превосходит таковое для АСК, это стало основанием для создания противовоспалительного препарата на основе данного комплекса.
8. Разработаны временная фармакопейная статья для субстанции ГЛАС и её лекарственной формы (таблетки), проект технологии получения лекарственной формы в виде таблеток (0,05 г), и подготовлена опытная партия таблеток. Успешно проведены клинические исследования в 3-х клинических учреждениях города Ташкента, подготовлены отчёты об испытаниях, которые представлены в ГУККЛС и МТ М3 РУз для получения разрешения на производство. По решению Президиума Фармакологического комитета М3 РУз препарат разрешен к применению в медицинской практике.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Во всех хлопкосеющих странах мира одной из основных проблем при возделывании хлопчатника на сегодняшний день является его поражаемость фитопатогенами, которые наносят значительный ущерб сельскому хозяйству. Разработка эффективных технологий ускорения селекционного процесса за счет использования маркер ассоциированных биохимических, молекулярногенетических методов, позволяющих возделывать новые сорта с признаком резистентности к фитопатогенам, а также повышение общей неспецифической устойчивости хлопчатника к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам путем индукции природных защитных механизмов являются одним из экологичных и эффективных методов защиты хлопчатника.
С приобретением независимости республики успехи в повышении урожайности хлопчатника, внедрение в хлопководство научных достижений современных наук - молекулярной биологии, биотехнологии и биоорганической химии привели к определенным результатам. При этом особенно важно отметить выявление роли различных биохимических систем в регуляции защитных реакций, усовершенствование экологизированных методов (маркер ассоциированных тест-систем и др.) и средств (применение агропрепаратов на основе природных биологически активных соединений), стабилизирующих продуктивность хлопчатника.
На сегодняшний день, биохимические основы иммунитета растений, повышение устойчивости хлопчатника к патогенам за счет стимулирования и управления иммунной системы с помощью биологически активных соединений являются актуальными задачами современной биологии во сем мире. Оценка состояния ферментной системы хлопчатника, участвующей в защитных реакциях при инфицировании растений грибными патогенами, выявление молекулярных маркерных структур, разработка иммуноферментного метода, выявление механизмов индуцированной устойчивости, активирование генетического потенциала защитных средств хлопчатника, разработка технологии повышения устойчивости хлопчатника на основе применения препаратов глицирризиновой кислоты являются актуальными задачами.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Законе Республики Узбекистан «О защите сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков» (2000), постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан от 29 марта 2004 г. №148 «О мерах по совершенствованию структуры и повышению эффективности службы защиты растений», «Дорожной карте реализуемых программ мероприятий по модернизации и развитии сельского хозяйства на 2016-2020 года» от 07.02.2016 г, утвержденный Кабинетом Министров, а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследований является выявление биохимических механизмов формирования защитных реакций хлопчатника, разработка тест-системы определения устойчивости селекционного материала к фитопатогенам, повышение устойчивости хлопчатника к биотическим факторам среды на основе препаратов глицирризиновой кислоты.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
обоснован механизм формирования первичных защитных реакций устойчивого и восприимчивого хлопчатника под воздействием гриба V. dahliae, F.oxysporum с участием анионной пероксидазы, полифенолоксидазы, фенилаланин аммиак-лиазы создающих локальную зону окислительного стресса и образование активных форм кислорода в местах проникновения фитопатогенов;
впервые разработана тест-система оценки устойчивости хлопчатника к грибной инфекции, позволяющая прогнозировать степень резистентности хлопчатника на основе иммуноферментного анализа;
разработана принципиально новая концепция применения препаратов природного происхождения как индукторов неспецифической устойчивости при возделывании хлопчатника, повышающие устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды на основе препаратов ДАГ-1 и ДАГ-2;
доказана основная роль салициловой кислоты в препарате ДАГ-1, регулирующая устойчивость хлопчатника к фитопатогенам, доказано участие салициловой кислоты как сигнальной молекулы формирования системной индуцированной устойчивости хлопчатника;
выявлен пролонгированный защитный и рост стимулирующий эффект препаратов в предпосевной обработке семян хлопчатника в концентрации 10' 7 М, сопоставимой с действием природных фитогормонов.
выводы
1. Выявлены особенности ответных реакций хлопчатника при активном участии иммунных ферментов пероксидазы, полифенолоксидазы, фенилалланин аммиак-лиазы в патогенезе V. dahliae, где начальным этапом формирования защитного ответа хлопчатника на инфицирование грибами являлась генерация активных форм кислорода, сопряженная с активацией анионных пероксидаз. Полученные результаты открывают возможности для создания эффективных средств и технологий управления механизмами болезнеустойчивости на молекулярном уровне.
2. Маркерным ферментом, определяющим развитие защитных реакций в хлопчатнике, является связанная с клеточной стенкой анионная пероксидаза, проявляющая специфичность по отношению к хитину гриба. Выделены две гомогенные анионные хитин-специфичные пероксидазы хлопчатника с изоточками pl ~ 3,5 и pl ~ 3,9 и молекулярной массой 93,5 кДа и 85 кДа, определены Кт и их субстратная специфичность, имеющие важное значение при разработке эффективного метода оценки устойчивости хлопчатника к вилту.
3. Получены поликлональные антитела к гомогенной хитинспецифичной пероксидазе хлопчатника р1~3,9. Установлена специфичность и чувствительность поликлональных антител, а также получен конъюгат антител с щелочной фосфатазой. Оптимизированы условия проведения иммуноферментного анализа, который служит для усовершенствования методов ускоренного отбора устойчивых форм хлопчатника.
4. Впервые в селекционной практике хлопчатника при помощи разработанной тест-системы проведены тестирования на устойчивость к вилту более 200 образцов элитных сортов, видов, разновидностей и линий хлопчатника. Полученные данные показали идентичность с результатами полевых опытов, что, в свою очередь, позволяет экономить время и средства для проведения полевых испытаний.
5. Доказано индуцирующее действие препаратов ДАГ-1 (супрамолекулярного комплекса глицирризиновой и салициловой кислот) и ДАГ-2 (моноаммониевой соли глицирризиновой кислоты) на активность ферментов фитоиммунитета хлопчатника. Установлена эффективно действующая концентрация препаратов 10'7 М, стимулирующая системную устойчивость перспективы эффективных сельскохозяйственной практике. хлопчатника к фитопатогенам, которая использования соединений небиоцидной низких концентрациях, имеющие важное раскрывает природы важное значение в сельскохозяйственной практике.
6. Низкие концентрации препаратов ДАГ-1 и ДАГ-2 оказывают влияние на баланс фитогормонов - ИУК, АБК и СК в проростках хлопчатника. Выявлено, что препараты влияют на возрастание содержания СК, способствующей предадаптации хлопчатника к биотическим стрессам и снижению силы их повреждающего действия. Полученные результаты в будущем послужат для создания и совершенствования препаратов нового поколения, обладающих иммуномодулирующими свойствами.
7. Доказано, что СК усиливала активность анионной пероксидазы, свидетельствующей о вовлечении фермента в защитные реакции; стимулировала активность фенилаланин аммиак-лиазы, синтезирующей новые молекулы СК. Достоверно установлено, что за повышение активности иммунных ферментов в хлопчатнике ответственна СК, входящая в состав препарата ДАГ-1.
8. Предпосевная обработка семян хлопчатника препаратами ДАГ-1 и ДАГ-2 оказывала пролонгирующее влияние (до 30 дней) на активность ферментов фитоиммунитета - пероксидазы, полифенолоксидазы, фенилаланин аммиак-лиазы в полевых условиях, которое обусловливает защитно-идуцирующее свойство глицирризинатов. Полученные данные послужат основой для развития новой концепции применения препаратов природного происхождения как индукторов неспецифической устойчивости.
9. Предобработка хлопчатника препаратами ДАГ-1 и ДАГ-2 оказывает ростостимулирующее действие, положительно влияет на хозяйственно ценные признаки хлопчатника; препараты снижают поражаемость вилтом неустойчивого и среднеустойчивого сортов хлопчатника, и в будущем их применение будет способствовать расширению комплексных мер по защите сельскохозяйственных культур от неблагоприятных воздействий окружающей среды.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В связи с углублением глобализации на сегодняшний день усилена обеспокоенность в обеспечении биологической безопасности в мировом сельском хозяйстве и защите его от биотических (в виде фитопатогенов и вредителей) угроз. «Вред патогенных организмов в мировом сельском хозяйстве, оценен в 1,4 триллиона долларов. Это равно 5% глобальной валовой внутренней продукции»1.
За годы независимости, в нашей стране ведутся широкомасштабные работы по повышению урожайности сельскохозяйственных культур и на сегодняшний день сельскохозяйственное производство составляет часть ежегодного экономического дохода страны. При этом осуществляются реформы в отрасли хлопководства и на основе проводимых программных мер получены определённые результаты, то есть, сокращены площади посевов хлопчатника и увеличена урожайность в среднем на 3-4 центнера.
В процессе производства хлопка во всём мире разные патогены, такие как, вилт {Fusarium и Verticillium) и образующая галлы в корнях хлопчатника нематода (Meloidogyne incognita; RK.N) наносят большой вред урожаю. На нематоды приходится примерно 14% от всех мировых потерь, что выражается в сумме около S 100 млрд, долларов в год. «Значительные потери урожая хлопка в США за последние 10 лет из-за нематоды оцениваются примерно в 205 млн. долларов в год»2. С этой точки зрения, проблема борьбы с патогенами действительно является одной из важнейших задач мировых исследований на хлопчатнике, поэтому необходимо исследовать распространение болезней, а также развивать современные методы биотехнологии. Проведение исследований по изучению генетических основ борьбы с нематодой обосновываются следующим образом: необходимо выявление генов; придающих устойчивость к патогенам у хлопчатника; обоснование их структуры и состава в геноме хлопчатника; определение места расположения на хромосомах; исследование современных средств биотехнологии и геномики для получения устойчивых к патогенам линий.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Законом Республики Узбекистан №116-11 «О защите сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков» от 31 августа 2000 г., Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан №148 «О мерах по совершенствованию структуры и повышению эффективности службы защиты растений» от 29 марта 2004 г., а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследования является определение состава, структуры, расположения на хромосомах, а также механизмов дупликации и молекулярной эволюции MIC-3 генов у аллотетраплоидных и близких к их предкам диплоидных геномов хлопчатника.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
впервые клонировано, секвенировано и охарактеризовано 169 индивидуальных членов, принадлежащих к супергенному семейству MIC-3 из 15 аллотетраплоидных и диплоидных генотипов;
выявлено на основе анализа 169 MIC-3 генов, что в 15 генотипах хлопчатника имеются от 4 до 16 членов гена, которые делятся на 2-10 подсемейства. У всех видов Gossypium эти последовательности 169 MIC-3 генов были филогенетически разделены в общем количестве на 17 геном-специфичных подсемейств;
доказано на основе анализа MIC-3 генов, выявленных у аллотетраплоидных видов, наличие 42 гаплотипных последовательностей, характерных для At- и Dt-геномов. Были созданы SNP маркеры, идентичные MIC-3 генам и на основе гаплотипных и подсемейственных групп, были определены 9 предполагаемых MIC-3 локусов в Аггеноме и 3 предполагаемых локуса в D,-геномах аллотетраплоидного хлопчатника;
впервые созданы SNP маркеры, полученные из геном-специфичных MIC-3 генов, и выявлено, что MIC-3 гены расположены в кластерном виде на 4- и 19-гомеологичных хромосомах хлопчатника;
впервые определены скорости нуклеотидных замен и процессы молекулярной эволюции MIC-3 генов у 15 тетраплоидных и диплоидных генотипов хлопчатника;
выявлено на основе оценки среднего числа синонимичных (ds) и несинонимичных (сЫ) нуклеотидных замен для кодирующих последовательностей ДНК семейства MIC-3 генов, что несмотря на ранюю «совместную» эволюцию, семейство MIC-3 генов видов хлопчатника развивается путем эволюции «рождения и смерти» с изолирующим отбором в экзоне-1 и дивергентной селекцией в экзоне-2;
впервые определена «амплификация гена» как возможный механизм сохранения всех дублирующих копий MIC-3 генов и появление новых функций генов в процессе защиты хлопчатника в рамках модели «исчезающей приманки»;
доказано, что дупликации MIC-3 генов в различных геномах происходили с различными скоростями. Выявлено, что одна дупликация происходит один раз за ~1 миллион лет у аллотетраплоидов, один раз в ~2 миллиона лет у A/F геномов, и один раз в ~8 миллионов лет у D-геномов;
по анализу экспрессии MIC-3 генов выявлена активность генов у генотипов, устойчивых к вилту Fusarium и Verticilliunv,
впервые клонирована, секвенирована и охарактеризована межгенная спейсерная последовательность региона длиной в 2,5 kb, содержащая корень-специфичный промотор гена MIC-3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Клонирование, характеристика семейства генов MIC-3, определяющих устойчивость к патогенам хлопчатника (Gossypium spp.) и изучение их молекулярной эволюции, а также значение этих генов в биотехнологии» представлены следующие выводы:
1. Впервые клонированы, секвенированы и выявлены положение, структура и содержание комплексного, крупного, специфичного только для хлопчатника, и экспрессируемого в корне семейства генов MIC-3 у аллотетраплоидных и диплоидных видов Gossypium.
2. 169 последовательностей геномной ДНК членов MIC-3 генов из 15 генотипов хлопчатника состоят из 4 до 16 членов гена из 2-10 подсемейств на каждый генотип/вид.
3. Все члены MIC-3 генов с использованием нуклеотидных полиморфизмов (SNP) и предполагаемых гаплотипов были филогенетически сгруппированы в 17 геномно специфических подсемейств.
4. Рекомендуется использование 42 гаплотипных последовательностей, полученных в результате анализа членов MIC-3 гена из аллотетраплоидного At- или Dt- геномов для определения специфичных для гена MIC-3 SNP полиморфизмов.
5. Впервые были разработаны MIC-3 геном-специфичные SNP маркеры и с использованием гаплотипических ассоциаций и экспериментов с длинными ПЦР была доказана кластерная локализация членов MIC-3 гена в гомеологичных сегментах хромосом 4 и 19 у G. hirsutum.
6. Впервые были определены скорости нуклеотидных замен и паттерны молекулярной эволюции мульти-генного семейства MIC-3 в 15 тетраплоидных и диплоидных генотипах хлопчатника. Оценкой среднего числа синонимичных (ds) и несинонимичных (dfj) нуклеотидных замен для кодирующих последовательностей ДНК семейства MIC-3 генов выявлены селекционные ограничения и молекулярная эволюция семейства этого гена в геноме хлопчатника.
7. Гены MIC-3 эволюцинируют в соответствии с моделью «рождения и смерти» под влиянием изолирующего отбора в экзоне-1 и дивергентной селекции в экзоне-2, хотя в начале молекулярной эволюции происходила стабилизирующая «совместная» эволюция.
8. Результаты также поясняют наличие «амплификации гена» как возможного механизма сохранения всех дублирующих копий MIC-3 генов и разработки новых функций генов в процессе защиты хлопчатника в рамках модели «исчезающей приманки».
9. Прохождение дупликации MIC-3 генов, один раз за ~1 миллион лет у аллотетраплоидных геномов, один раз в ~2 миллиона лет у А / F геномов, и один раз в ~8 миллиона лет у D-геномов, а также выявленная оценка времени и образец дупликации генов рекомендуется для понимания роли патоген-опосредованных процессов отбора в эволюции геномов хлопчатника.
10. Высокая экспрессия MIC-3 генов во время заражения патогенами Fusarium и Verticillium у устойчивых и неустойчивых генотипов сортов хлопчатника, ассоциируется сважным значением MIC-3 генов.
11. Впервые была клонирована и секвенирована нуклеотидная последовательность, а также охарактеризованы промоторные мотивы межгенного спейсерного региона длиной 2,5 kb, содержащего в себе MIC-3 промотор с сигнальной корень-специфичной последовательностью.
12. Созданы и трансформированы бинарные генетические векторы с минимальной нуклеотидной последовательностью промотора корень-спецефичного MIC-3 гена, содержащего синтетические РНК дуплексы, которые рекомендуются для биотехнологии растений.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Во всем мире бактериальное выщелачивание является признанным способом переработки сульфидных руд для получения цветных металлов и урана. Метод позволяет вовлечь в отработку руды, которые экономически нецелесообразно перерабатывать другими способами. В мировом масштабе промышленное применение бактериального выщелачивания было начато с кучного и подземного извлечения металлов из бедных забалансовых медных и урановых руд и отвалов в США, Канаде, Болгарии, ЮАР и других странах1.
С обретением независимости республики достигнуты весомые результаты и проведены мероприятия по развитию горной металлургии, в том числе, усовершенствования разработки биотехнологии извлечения из сульфидных руд цветных металлов. Следует особо отметить, что разработаны микробиологические методы для переработки сульфидных руд, получена геохимически активная железоокисляющая ацидофильная ассоциация микроорганизмов использование которой позволит повысить степень извлечения цветных металлов из руд данного типа.
В мировом масштабе возрастает важность бактериального выщелачивания руд, как альтернативы существующим гидрометаллургическим методам. Особую актуальность представляет изучение воздействия микроорганизмов на субстрат, направленного использования популяции, биогеохимических реакций, протекающих в системе микроорганизм-руда, в связи со спецификой местных руд. Полученные результаты позволят полноценно и максимально провести фильтрационное биовыщелачивание упорных золотосульфидных руд и отработанных участков подземного выщелачивания (ПВ) урана. В связи с этим, проведение научно-исследовательских работ по микробиологической переработке руд является актуальной задачей и имеет как научно-практическую, так и экологическую значимость.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан № 216 от 5 августа 2014 года «О порядке осуществления государственного экологического контроля», № 295 от 27 октября 2014 года «О порядке осуществления государственного учета и контроля в области обращения с отходами», а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является выявление развития микроорганизмов в условиях кучного выщелачивания золотосодержащего сырья и подземного выщелачивания урана, а также применение бактерий AcidithiobacHlus ferrooxidans для интенсификации процесса.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
получены местные штаммы бактерий, устойчивые к высоким концентрациям урана и на основании ИК-спектров клеток выявлены изменения состава веществ клеток под влиянием ионов урана;
впервые показано микробное разнообразие в процессе кучного выщелачивания руды месторождения Кокпатас, выявлены термофильные археи, участвующие в процессах биоокисления и определен процесс микробиологического разрушения сульфидов на аншлифах данной руды;
впервые доказано, что использование водорастворимых полимеров в бактериальных орошающих растворах позволило увеличить прикрепляемость микроорганизмов к руде и, соответственно, вскрытие золота;
определена пригодность золотосульфидных руд месторождения Кокпатас к переработке кучным способом, а также урановых руд Кызылкумской урановой геологической провинции для бактериального выщелачивания;
впервые показана возможность отработки выведенных из эксплуатации скважин бактериальными растворами при одноразовой закачке.
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.
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире профилактика и лечение онкологических заболеваний остается актуальной, в связи с этим создаются новые лекарственные средства биологического происхождения, получаемые из растительного и животного сырья. По статистическим данным Всемирной Организации Здравоохранения в течение 20 лет онкологическая заболеваемость возростет в два раза1.
С приобретением независимости Республики организация научно-исследовательских работ по получению лекарственных средств из местного сырья и проведенные расширенные мероприятия по обеспечению национального фармацевтического рынка качественными лекарственными средствами на высоком уровне привели к определенным результатам. При этом, особенно важно отметить лекарственные препараты получаемые из местного сырья используемые при лечении онкологических заболеваний.
В настоящее время механизмы этиологии и патогенеза раковых заболеваний окончательно не выяснены из-за большой сложности и многообразия молекулярных механизмов, происходящих при этом процессов. Проводимые исследования показывают, что компоненты сои способны ингибировать пролиферацию опухолевых клеток, индуцировать апоптоз в трансформированных клетках, и действуют они на опухолевые клетки, и токсические эффекты в отношении нормальных тканей организма минимальны, кроме того, одной из важнейших задач является создание эффективных лекарственных средств и внедрение их в производство.
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», 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 в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является выделение белкового комплекса из сои, его физико-химические, фармако-токсикологические характеристики, определение противораковой активности на различных видах раковой опухоли in vivo, на биопсийном материале in vitro рака молочной железы, эндометрия и толстого кишечника.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
из бобов сои выделен белковый комплекс, определены его физико-химические, фармакологические и токсикологические свойства;
доказано, что белок состоит из комплекса полипептидов с молекулярной массой 12,7-79,0 кДа, изоэлектрической точкой в области р! -4,1; 4,2;4,5 и 4,7;
методом масс-спетрометрии показано наличие в белковом комплексе ингибиторы протеаз Кунитца.
показана специфическая противоопухолевая активность белкового комплекса в условиях in vitro и in vivo;
на основе комплекса полипептидов из бобов сои разработана лекарственная форма препарата «Биокор-0,2г» в виде таблетки.
Выводы
1. Впервые из бобов сои сорта Генетик-{(Glycine max) выделена субстанция препарата «Биокор-0,2г» состоящая из комплекса белков с молекулярной массой 12,7-79,0 кДа, изоэлектрической точкой в области р! -4,1, 4,2, 4,5 и 4,7.2., определены белки входящие в состав препарата Исследование кумуляции субстанции «Биокор-0,2г» (Kunitz trypsin proteasein hibitor, beta-amylase, bcta-conglycininalphaprimesubunit, 2,4-Dinducible glutathioncS-transferase, PRIO-likcprotein, 24 kD aprotcinSC24).
2. Показана ингибирующая активность препарата «Биокор-0,2г» к сериновым протеазам трипсину, химотрипсину и плазмину.
3. Установлена противоопухолевая активность препарата «Биокор-0,2г» на перевиваемых опухолевых штаммах АКАТОЛ, АКАТОН, Меланома В-16 и Саркома 180, при монотерапии тормозит рост раковой ткани на перевиваемых опухолевых штаммах более чем на 70%.
4. Выявлено, что субстанция препарата «Биокор-0,2г» увеличивает пролиферацию клеток красного костного мозга экспериментальных животных и продолжительность жизни экспериментальных животных от 30 до 49% в зависимости от гистогенезиса опухоли.
5. Показано, что введение субстанции препарата «Биокор-0,2г» в комплексной терапии с 5-фторурацилом усиливает противоопухолевое воздействие в среднем от 10 до 25% и позволяет повысить эффективность лучевой терапии экспериментальных опухолей животных в среднем в 1,5-2,3 раза. Увеличивает выживаемость подопытных животных от 30 до 60%.
6. Установлено, что субстанция препарата «Биокор-0,2г» способствует восстановлению иммунного статуса животных-опухоленосителей, получавших 5-фторурацил, модулирует лечебное действие противоопухолевых препаратов и регулирует иммунитет у животных-опухоленосителей.
7. Определено, что введение субстанции препарата «Биокор-0,2г» способствует улучшению гематологических и морфологических показателей крови (нормализации процентного содержания лейкоцитов, повышения уровня гранулоцитов, содержания гемоглобина и числа эритроцитов).
8. Показано, что субстанция «Биокор-0,2г» ингибирует пролиферацию in vitro более чем на 50% резистентных к терапии клеток рака молочной железы с отсутствием рецепторов к эстрогенам и прогестерону, рака эндометрия, рака толстого кишечника (с высоким содержанием bcl-2 , Ki-67) на всех стадиях злокачественной трансформации.
9. Установлено, что субстанция препарата «Биокор-0,2г» относится к V классу практически нетоксичных соединений. LD50 при пероральном введении более 5000мг/кг, не обладает кумулятивным действием, не оказывает токсического действия на функцию почек и печени, а также на патоморфологию органов и тканей животных, не влияет на сердечнососудистую систему, дыхание и периферическую нервные системы. Субстанция препарат «Биокор-0,2г» не оказывает местного раздражающего, резорбтивного, аллергенного, эмбриотоксического и тератогенного, мутагенного действия, иммунотоксического действия на клеточность и вес лимфоидных органов, количество макрофагов и клеточность костного мозга.
10. Разработана лекарственная форма препарата иммуномодулятора «Биокор - 0,2г» таблетки и рекомендована для комплексного лечения онкологических заболеваний.
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире год за годом растет потребность в продовольственном сырье. При этом надо особо отметить ускоренный темп роста населения земного шара по сравнению с производством зерна. По предположению сельскохозяйственных и торговых организаций (Х)Н к 2050 году необходимо увеличить производство продукции сельского хозяйства не менее чем на 70% '.
В годы независимости наша республика достигла зерновой независимости, добилась определенных результатов в области хлопководства. В частности, на основе осуществленных в сфере зерноводства и хлопководства программных мероприятий в нашей республике достигнуты определенные результаты, к примеру созданы устойчивые к болезням перспективные сорта пшеницы и хлопчатника, увеличена урожайность пшеницы, улучшены технологические свойства зерна, а также усовершенствована переработка, за счет увеличения урожайности хлопчатника достигнуто уменьшение посевных площадей.
Уделяется особое внимание селекционным исследованиям, основанным на использовании молекулярных маркеров пшеницы и хлопчатника, обеспечивающим устойчивое развитие агропромы шлейного комплекса и занимающие особое место в пищевой безопасности ведущих стран мира. Выявление молекулярных маркеров на основе белков и изоферментов у этих культур, изучение их наследования во взаимосвязи с хозяйственно-ценными признаками хлопчатника и пшеницы и использование их в филогенетическом анализе приобретает особо важное значение. При этом создание различных скороспелых, болезнеустойчивых, высокоурожайных, с высоким качеством продукции селекционных и генетических образцов хлопчатника и пшеницы и внедрение их в практику является одной из актуальных проблем. В настоящее время имеет важное научное и практическое значение выявление закономерностей наследования белковых и изоферментных маркеров хлопчатника во взаимосвязи с важными хозяйственно-ценными признаками, раскрытие филогенетических отношений между A, D геномными группами диплоидных видов и некоторыми амфидиплоидами по белковым спектрам семян хлопчатника, определение электрофоретического состава глиадиновых белков и фермента эстеразы у некоторых сортов пшеницы, обоснование частоты встречаемости электрофоретических вариантов глиадина и их изменчивости, составление эталонных спектров и электрофоретических формул белков семян хлопчатника, а также создание и внедрение в практику методики биохимической паспортизации различных линий, сортов и видов хлопчатника, основанной на идентификации молекулярных маркеров.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан от 20 октября 2008 года №У11-4041 «О мерах но оптимизации посевных площадей и увеличению производства продовольственных культур», Постановлением Президента Республики Узбекистан № 1111-2484 «О размещении сортов хлопчатники и прогноз объема -заготовки хлопка сырца» от I февраля 2016 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является выявление белковых и изоферментных маркеров, изучение их наследования во взаимосвязи с хозяйственно-ценными признаками хлопчатника и пшеницы и использование их в филогенетическом анализе (хлопчатник).
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые составлен эталонный спектр для трех групп белков (водо-, буферо- и труднорастворимых), позволяющий описать электрофоретический паспорт отдельных видов и сортов хлопчатника;
установлена взаимосвязь наследования белковых маркеров с некоторыми хозяйственно-ценными признаками хлопчатника;
показано, что гомологичность между видами одной геномной группы больше, чем гомологичность между видами хлоп различных геномных групп.
доказана близость вида G.raimondii по белковому составу к видам геномной группы Ai и Аз;
установлена рзличные частота встречаемости разных популяций сортов пшеницы и этот показатель могут меняться по годам возделывания, что в свою очередь может быть связано с адаптивностью биотипов внутрисортовой популяции к определенным агроклиматическим условиям среды;
выявлены различия в содержании клейковины у сортов пшеницы, что свидетельствует о влиянии на этот признак агроклиматических и агротехнических условий возделывания;
создан и внедрен новый перспективный сорт мягкой пшеницы «Пахлавой».
Выводы
На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «Белки и изоферменты взаимосвязанные с хозяйственно-ценными признаками хлопчатника и пшеницы, а также использование их в филогенетическом анализе» представлены следующие выводы:
l.Ha основе проведенных исследований выявлено новые видоспецифичные белковые маркеры относительная электрофоретический подвижность (ОЭП) который составляет 0,23 и 0,15. Результаты анализа показали, что наследование компонента белка с ОЭП 0,23 коррелирует с наследованием белкового маркера Н-0,13, а наследование компонента с ОЭП 0,15 с наследованием белкового маркера В-0,18.
2. Показано, что представители подвидов хлопчатника вида G.hirsutum полиморфны по составу водо- и буферорастворимых белков, а также изозимных спектров пероксидазы.
3. Результаты научных исследований указывают сцепленност локусов таких хозяйственно ценных признаков, как высота растений, длина волокна, выход кожуры семян и масса коробочек с локусами белковых маркеров Н-0,13 и В-0,18.
4. Обнаружено, что у всех изученных диплоидных видов хлопчатника геномных групп A, D и С присутствует пероксидаза с электрофоретической подвижностью 0,21. Виды хлопчатника G.herbaceum africanum и G.herbaceum harga различаются от других видов наличием компонента с подвижностью 0,39.
5. Показано, что исследованные виды хлопчатника являются более полиморфными по изозимному составу эстеразы, и у представителей геномной группы С обнаружено до 3-4 полос медленномигрирующих и до 4-х полос быстромигрирующей эстеразы.
6. При изучении изоферментного состава а-амилазы белков семян геномных групп A, D и С выявлено, что представители геномных групп А и D содержат по две формы а-амилазы, тогда как у представителей геномной группы С до трех форм этого фермента.
7. Показано, что электрофоретический состав белков диплоидных видов хлопчатника в присутствии ДДС-Na обнаруживает межвидовой полиморфизм и изученные виды различаются по содержанию ряда полипептидов.
8. Составлен эталонный спектр для трех групп белков, позволяющий описать электрофоретический паспорт отдельных видов и сортов хлопчатника.
9. Установлено, что гомологичность между видами одной геномной группы больше, чем гомологичность между видами различных геномных групп. Подтверждено, что вид G.raimondii по белковому составу проявляет близость к видам геномной группы А] и А2.
10. При изучении электрофоретического состава глиадинов 8 сортов мягкой пшеницы подтверждено, что большинство сортов по компонентному составу глиадинов состоят из ряда биотипов.
И. Соотношение глиадиновых биотипов у одних и тех же сортов, выращенных, в различных регионах оказалось различным и частота встречаемости этих биотипов в различные годы была различной, что позволяет судить об адаптивности отдельных биотипов к определенным условиям возделывания.
12. В результате проведенных исследований создан и внедрен в практику сорт мягкой пшеницы «Пахлавон». Этот сорт в 2014 году признан перспективным для Сырдарьинской, Сурхандарьинской, Кашкадарьинской, Ташкентской и Ферганских областьей и внесен в Госреестр.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время глобальные изменения экологического баланса во всем мире затрагивают такую важную отрасль экономической системы как хлопководство. Основное внимание в мировом хлопководстве направлено на создание новых сортов хлопчатника, устойчивых к различным стресс факторам среды, урожайных и обладающих высоким качеством волокна. Это обязывает в селекционно-генетическом процессе в создание новых сортов широко использовать потенциал диких и полудиких видов из коллекции хлопчатника.
С обретением независимости нашей страны в отрасли хлопководства широко проводились реформы, основное внимание которых было направлено на увеличение урожайности и повышение качество волокна без привлечения дополнительных посевных площадей. С помощью проведенных мероприятий государственной программы в данном направлении, в частности в создании скороспелых, урожайных, с высоким выходом и качеством волокна, устойчивых к стресс факторам среды сортов хлопчатника удалось достигнуть определенных важных результатов.
Большое значение в создании сортов хлопчатника, соответствующих возрастающим требованиям мирового производства, имеет эффективное и целесообразное использование диких и культурных видов, особенно, привлечение их в межвидовую гибридизацию с целью получения генетически обогащенных уникальных гибридов даёт возможности создания новых сортов, превышающих существующие по основным хозяйственным признакам. В настоящее время созданы уникальные амфидиплоиды, рекомбинанты, семьи и линии хлопчатника с участием диких диплоидных видов G.thurberi Tod.(Di), G.raimondii Ulbr.(D5), G.arboreum L. (A2), G. herbaceum L.(Ai), G.sturtii Muell (C|), G.harknessii Brang.(D2-2), G.stocksii Mast.(E|) и культурными тетраплоидными сортами вида G.hirsutum L. (AD)b устойчивые к болезням, скороспелые, с высоким качеством волокна; также разработаны пути обогащения генотипа культурных сортов с использованием амфидиплоидов. При этом важную роль имеет создание новых многогеномных межвидовых гибридов на основе разногеномных амфидиплоидов и культурных сортов и использования их в селекционногенетических исследованиях и в процессе практической селекции. Особенно, эффективным использованием методов межвидовой сложной гибридизации, путем скрещивания амфидиплоидов с культурными сортами создание новых межвидовых сложных гибридов с участием 4-5 видов; определение стерильности и её причин, наблюдаемых у растений сложных гибридов создание генетически обогащенных новых генотипов; сравнительное изучение изменчивости хозяйственно-ценных признаков у гибридов, характер наследования признаков и взаимосвязь некоторых из них, и на этой основе, создание уникальных форм, семей, линий и сортов хлопчатника и внедрение их в производство имеет актуальное научное и практическое значение.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Законом Республики Узбекистан № 395-П «О селекционных достижениях» от 29 августа 2002 года и Постановлением Президента Республики Узбекистан № ПП-2484 «О размещении сортов хлопчатники и прогноз объема заготовки хлопка сырца» от 1 февраля 2016 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является гибридизация амфидиплоидов, полученных по схеме [(G. thurberi Tod. х G. raimondii Ulbr.) х G.arboreum L.] x G.hirsutum L. с культурными сортами видов G.hirsutum L. и G.barbadense L. и создание генетически обогащенных многогеномных новых межвидовых сложных гибридов семей и линий.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые созданы новые 4 и 5 видовые сложные межвидовые гибриды, на основе гибридизации амфидиплоида со сложной структурой {[(G.thurberi Tod. х G.raimondii Ulbr.J x G.arboreum L.J x G.hirsutum L.J с культурными видами G.hirsutum L. и G.barbadense L.;
определена формирования и изменчивость основных хозяйственноценных признаков у межвидовых сложных гибридов (до Fs) созданных с участием в качестве материнской формы амфидиплоида {[(G.thurberi Tod.x G.raimondii UlbrJ x G.arboreum L.J x G.hirsutum L.J;
определены корреляционные связи некоторых хозяйственно-ценных признаков у вновь созданных межвидовых и беккросс гибридов;
обосновано возможность выделения скороспелых, продуктивных рекомбинантов и семей с высоким выходом и качеством волокна, массой 1000 шт. семян, т.е., с комплексом хозяйственных признаков путем преодоления негативных корреляционных связей проявляющихся у хозяйственных признаков межвидовых сложных гибридов хлопчатника;
доказана значение беккросс скрещиваний в создании генетически обогащенных, с положительным комплексом хозяйственно-ценных признаков рекомбинантов в получении многогеномных МСГ хлопчатника с положительной трансгрессивной изменчивостью признаков и свойств;
созданы новые сорта СП-1303, СП-«Камолот», С-1306 и С-7277 с комплексом хозяйственно-ценных признаков из многогеномных линий хлопчатника.
Выводы
На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «Создание новых полигеномных гибридов хлопчатника путём сложной межвидовой гибридизации и раскрытие их свойств» представлены следующие выводы:
1. Впервые при использовании метода межвидовой гибридизации с использованием амфидиплоида со сложной структурой {[(G.thurberi Tod. х G.raimondii UlbrJ х G.arboreum L.J x G.hirsutum L.J и сортов культивируемых видов G.hirsutum L. и G.barbadense L. синтезированы сложные межвидовые гибриды с 46,7-55,1% скрещиваемостью при участие 4 х видов, а также с 24,6-31,3% скрещиваемостью при участие 5 новых видов. Различная степень скрещиваемости обосновывается видами участвоващими в гибридизации в качестве 4-5 го родителя.
2. Наблюдаемая в различной степени трудная скрещиваемость при синтезировании новых сложных гибридов с участием 4 и 5 видов хлопчатника взаимосвязана с колебаниями числа хромосом в соматических клетках родительских форм и гибридов, с различиями и изменчивостью их морфологических признаков, а также с проявляемыми пороками на этапах микроспорогенеза материнской клетки при гибридизации. На мейотический индекс влияют образование бивалентов при нормальной конъюгации хромосом в клетке, нарушение метафазы (Л/ц) и анафазы (Ап) при мейозе и действие пороков, что завеситьот резкого различия участвующего МСГ в качестве 4-5го вида.
3. Решающее значение в достижении широкой генетической изменчивости хозяйственно-ценных признаков хлопчатника и выделении рекомбинантов с комплексом положительных признаков имеет сложный амфидиплоид {[(G.thurberi Tod. х G.raimondii Ulbr.7 х G.arboreum L.J x G.hirsutum L./, использованный в качестве материнской формы. Обосновано, что наследование и формирование признака скороспелости у новых сложных межвидовых и беккросс гибридов с участием амфидиплоида зависит от генотипа сортов G.hirsutum L. и G.barbadense L., использованных в качестве отцовской формы.
4. Высокая эффективность при улучшении показателей основных хозяйственно-ценных признаков и сокращение процесса их стабилизации у новых сложных межвидовых гибридов с участием 4 и 5 видов хлопчатника и беккросс поколений обосновывается использованием беккросс скрещиваний с культурными сортами.
5. На основе гибридизации амфидиплоида с участием 4 видов хлопчатника с сортами культурных видов G.hirsutum L. и G.barbadense L. получен генетически обогащенный, с комплексом положительных генов высокого качества волокна и устойчивости к вилту новый селекционный материал. В результате проявления положительной трансгрессии у сложных межвидовых гибридов с участием 4 и 5 видов хлопчатника и беккросс гибридов проставляется возможность получения рекомбинантов с выходом волокна 40,0-45,0%, длиной волокна 40 мм и выше, микронейром 3,9-4,5, а также толерантным к вилту.
6. Начиная с ранних поколений у сложных [(G.thurberi Tod. х G.raimondii Ulbr.J х G.arboreum LJ x G.hirsutum L. и {[(G.thurberi Tod. x G.raimondii Ulbr.J x G.arboreum L. ] x G.hirsutum L.} x G.barbadense L., а также беккросс (FiBCi; FjBCj) гибридов проявляется положительная трансгрессия по их продуктивности и ее основных компонентах. Наблюдалось положительное действие межвидовой гибридизации с участием 5 видов - для повышения «число коробочек», сложных межвидовых с участием 4-5 видов и беккросс гибридизаций на признаки «масса сырца одной коробочки» и «масса 1000 шт. семян» в повышении среднего показателя и степени изменчивости.
7. У новых сложных с участием 4 и 5 видов и беккросс гибридов Ғг между признаками «выход волокна и длина волокна» отмечена от средней положительной (г=+0,39) до высокой положительной (=+0,62), по «длине волокна и микронейру» - средняя положительная (г=+0,55), по «длине и крепости волокна средняя положительная (г=+0,56 и г=+0,50) корреляции. На основе сложных межвидовых скрещиваний показана возможность преодоления обратных связей некоторых признаков. Целесообразно проведения отбора по этим признакам на основе коэффициентов корреляции.
8. Использованием сложных межвидовых и беккросс скрещиваний, а также за счет преодоления некоторых отрицательных коррелятивных связей хозяйственных признаков гибридов выделены генетически обогащенные, с комплексом признаков, превосходящих стандартный сорт по скороспелости, высоким показателям числа коробочек на одном растении, продуктивности, выходу и качеству волокна, также по весу 1000 шт. семян: а) более 100 семей О-355-56\07, О-553-54\07, О-431-32\07, О-95-96М1, О-86-87Ч5, 0-131-3245, О-383-84\07, 0-429-30\07, О-747-48\07, 0-749-50\07, 0-657/07, О-445-46\07, 0-99-100\07 и др.б) линии: Т-1304, Т-2007, Т-1305, Т-1306, Т-100/14, Тер-81-82/15, Т-131-138/15, Т-2005, Тер-89-90/15, Т-147-156/15.
9. Выявлено, что использованные в получении полигеномных гибридов дикие и культурные виды хлопчатника G.thurberi Tod., G.raimondii Ulbr, G.arboreum L., G.hirsutum L. и G.barbadense L., обладают присущим только себя важным признаком и свойством. При использовании методов сложной межвидовой гибридизации доказана возможность воссоединения в одном генотипе индивидуальных особенностей каждого вида.
10. Рекомендуется использовать в качестве исходного материала в генетико-селекционных исследованиях следующие генетически обогащенные семьи по признакам: скороспелости (105-110 дней) - О-355-56\07, 0-553-54\07, 0-103-0441, О-483-84\07, О-323-24\07, О-571-72\07; по массе сырца одной коробочки (7,0-7,8 г) - 0-95-9641, О-451-52\07, О-355-56\07, 0-553-54\07, 0-431-32\07, 0-103-044 1; по весу 1000 шт. семян (130,0- 145,0 г) - О-136-3845, 0-134-3545, О-61-62\07, 0-13945, 0-83-8445, 0-86-8745; выходу волокна (40,0 - 45,0 %) - 0-99-100\07, О-445-46\07, 0-49-50\07, 0-103-0441, О-755-56\07, 0-122-234 1, 0-131-3245, О-383-84\07; длине волокна (37,0-43,0 мм) - 0-667-68/07, 0-83-844 5, О-235-36\07, 0-657/07, 0-749-50\07, 0-429-30\07, О-745-46\07, О-747-48\07, О-741-42\07; устойчивости к заболеванию вилтом (0,5-5,4%) - О-445-46Ю7, О-383-84\07, 0-99-100\07, 0-103-0441, О-749-50\07 и О-745-46\07.
11. За время проведенных исследований из линий со сложной генетической основой созданы новые сорта хлопчатника СП-1303, СП-«Камолот», С-1306 и С-7277, обладающие комплексом хозяйственно-ценных признаков. Эти сорта рекомендуются для посева производстве как перспективные, учитывая их преимущество над стандартным сортом по скороспелости, урожайности, выходу волокна, массы 1000 шт семян, качеству волокна и толерантностью к вилту.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире ионообменные полимеры находят широкое применение в процессах деминерализации и очистки производственных и сточных вод, в металлургической, химической и других областях. Одной из актуальных задач является создание и разработка технологических процессов получения ионообменных полимеров, с высокими показателями сорбционных и физико-химических свойств и дальнейшим исследованием научных основ управления эксплуатационными показателями полученных ионнообменников .
За годы независимости нашей Республики особое внимание уделено научным изысканиям, направленным на получение различного класса комплексообразующих катионитов, анионитов с селективными свойствам к ионам меди, никеля, кобальта, молибдена путем поликонденсации фурфурола с такими соединениями как акриловая кислота, полиэтилен полиамина, бензогуанидин а также синтезу новых термо-химостойких ионитов поликонденсационного типа на основе гетероциклического альдегида фурфурола, и соединений содержащих ароматические циклы. В связи с этим, можно особенно подчеркнуть создание технологических процессов получения новых термохимически стабильных ионитов поликонденсационного типа.
Во всем мире налажены технологии производства ионообменных материалов полимсризационного типа на основе мономеров, таких как дивинилбензол, ди винил бензол, стирол, акриловая кислота, винилпиридины и проводятся научные изыскания с целью решения актуальных задач. При производстве ионообменных полимеров необходимо учитывать ряд решений, в частности, по следующим направлениям: очистка производственных и сточных вод и снижение их жесткости; извлечение ионов цветных металлов из производственных технологических растворов металлургических производств; решение задачи охраны окружающей среды и т.д. которые являются актуальной проблемой.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач Президента Республики Узбекистан № ПП-1072 «О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому перевооружению производств на 2009-2014 годы» от 12марта 2009 года, № ПП-1442 «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» от 15 декабря 2010г., № У П-4891 «Критический анализ производства и состава товаров (работ, услуг),углубление локализации производств направленных на импортозамещенис» от 6 апреля 2017г. и № ПП-2915 «Правовые основы деятельности инспекции по контролю за образованием, сбором, хранением, перевозкой, утилизацией, повторной переработкой, захоронением, реализаций отходов при государственном комитета по экологии и охраны окружающей среды Республики Узбекистанмот 21 апреля 2017г.» а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования: Разработка технологии получения доступных, дешевых тсрмо-химостойких, механически прочных ионообменных полимеров поликонденсационного типа, на основе кубовых отходов ШГХК и вторичного продукта гидролизной промышленности фурфурола.
Научная нови та диссертационного исследования:
для введения ионогенных групп разработаны способы получения полимера путем реакции поликонденсации на основе кубовых отходов ШГХК и фурфурола;
определены зависимости температуры реакции, катализатора, концентрации исходных мономеров на реакцию образования полимеров;
разработаны технологические режимы процесса сульфирования полученного полимера;
определены основные свойства катионитов с использованием современных физико-химических методов анализа с целью практического применения полученных ионитов;
применены полученные катиониты для умягчения артезианских а также вод предприятий химических и гидрометаллургических.
Заключение
1. Разработан новый полимер в качестве полимерной матрицы при синтезе ионообменных полимеров путем реакции поликонденсации кубовых отходов химических производств (ШГХК) с фурфуролом. На основании кинетических исследований реакции получения полимера поликонденсацией кубовых отходов и фурфурола и процесса химических превращений его, определены значения константы скорости и энергия активации реакции. Л также показана зависимость технологии получения ионитов от температуры реакции, концс1гграции исходных веществ и катализатора и других факторов.
2. Изучена реакция полимераналогичных превращений полученного полимера. Сульфированием полимера синтезированные сульфокатиониты с обменной емкость по О,IN раствору NaOH-5,0-5,5 мг-экв/г. На основа нии исследований основных кинетических закономерностей ре акции сульфирования полимера в зависимости от рахзичных факторов, раз работай способ получения сульфокатионита с высокими показателями основных свойств.
3. Определена корреляционная зависимость основных физикохимических свойств ионита от химического состава (сорбция ионов натрия, кальция, магния, меди, никеля, и других ионов, сорбционная способность, степень диссоциации ионногенных функциональных групп), сорбционных и физико-химических свойств исходных мономеров, пригод пых для получена импортозамещающих ионитов.
4. На основании анализа физико-химических, химических и сорбционных свойств ионитов определена область практического применения, а также рекомендация к применению их в процессах очистки и умягчения производственных вод АО «Кукон суперфосфат заводи» и ООО «Asian Diamond Classic».
Актуальность и востребованность темы диссертации. Производство синтетических ионитов в .мировом масштабе по сравнению с прошлым десятилетием увеличилось в два раза. Страны СНГ в мире занимают второе место по производству ионитов и 65 процентов из этих ионитов применяются в целях концентрирования и извлечения металлов в гидрометаллургической промышленности, получении обессоленных и очищаемых вод, применяемых в различных отраслях народного хозяйства. Также, 15% производственных ионитов используется в ТЭС, АЭС и для очищения промышленных отходов, 9% - в химической технологии, 6% в нишевой и фармацевтической промышленностях, остальные - в других областях1. Иониты позволяют эффективно извлекать металлы с селективной сорбционностью из различных сред индивидуальных и сложных растворов. Поэтому, многие научные работы направлены на синтез новых ионитов, исследование физико-химических свойств и создание технологии их применения в процессах сорбции.
В годы независимости в Республике Узбекистан уделяется большое внимание развитию научных исследований в области химической промышленности, производства новых видов продукции и их реализации, и при этом достигнуты определенные результаты по удовлетворению местного рынка в импортозамещающих химических реагентах. В связи с этим, можно особенно подчеркнуть привлеченные научные работы по исследованию синтезированных эффективно сорбирующих ионов драгоценных металлов из растворов, термических и химически устойчивых на основе местного сырья, механически прочных комплексообразующих ионитов, содержащих серо-, азот-, кислород- и фосфорные донорные атомы.
На сегодняшний день во всем мире актуальной задачей является синтез новых видов ионитов, определение сорбционных свойств по отношению ионов металлов и создание технологии по извлечению ионов драгоценных металлов с их помощью из растворов. Для проведения исследовательских работ по созданию комплексообразующих ионитов, основе местного сырья синтеза ионитов, содержащих в составе сера, фосфор, кислород, азотдонорные атомы и обладающих комплексообразующими свойствами с различными ионами металлов в растворах, и разработка методов эффективного концентрирования и извлечения с их помощью редких и благородных металлов являются актуальной проблемой.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», утверждённых постановлением Президента Республики Узбекистан №1442 от 15 декабря 2010 года и постановлением №1071 от II марта 2009 года «О программе мер по ускорению строительства и освоению производства новых видов химической продукции», а также и других нормативно-правовых документов, принятых в данной сфере.
Целью исследования является синтез новых высокоэффективных полифункциональных комплексообразующих ионитов и внедрение их в процесс сорбции ионов благородных и цветных металлов из индивидуальных смешанных растворов.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
получены селективные, термохимические устойчивые, полифункциональныс азот-, фосфор-, кислород- и серосодержащие комплексообразующие иониты на основе эпихлоргидрина-карбамида (тиокарбамида) и формалина-карбамида (тиокарбамида) с полиэтнлен-полиамимом, меламином, ГИПАПом и ортофосфорной кислотой;
синтезированы новые эффективные и дешевые комплексообразующие полифункциональныс иониты взаимодействием диметилолкарбадмида и диметилолтиокарбамида с ГИПАНом и ортофосфорной кислотой на основе местного сырья;
определена зависимость константы скорости реакции, энергии активации, физико-химических свойств полученных ионитов от температуры, концентрации исходных веществ и исследование кинетических процессов синтеза;
определена зависимость основных химических и физико-химических свойств (сорбция металлов серебра, кобальта, цинка, никеля, меди, свинца, сорбционная емкость, степень диссоциации функциональных групп) импортозамещающих, комплексообразующих ионитов от химических составов и физико-химических свойств исходных веществ;
разработана технология получения комплексообразующих ионитов на основе димстилолкарбамида (диметилолтиокарбамида) и диглицидил-карбамида (диглицидилтиокарбамида).
Заключение
1. Предложены показатели технологического процесса, определяющие влияние соотношения исходных веществ на состав и свойства образованных продуктов в реакции поликонденсации диглицидилди(тио)-карбамида и диметилол(тио)карбамида с полиэтиленполиамином, меламином, гидролизованным полиакрилонитрилом и ортофосфорной кислотой, зависимость скорости реакции и выхода полимера от природы применяемых раствор>ггелей, а также установлены оптимальные условия синтеза комплексообразующих ионитов.
2. Установлен состав, строение и индивидуальность синтезированных соединений с помощью современных физико-химических методов анализов, таких как ИК-спектральный, элементный, дифференциальный термогравиметрический и химический.
3. Изучены набухание, термическая и химическая устойчивость, обменная емкость ионитов, сорбционные характеристики к ионам металлов (Си2*, Ni2*, Zn2*, Cd2*, Pb2‘, Co2*, Ag*).
4. Рекомендована технологическая схема получения комплексообразующих ионитов марки ТЭП-1 и ТФП-1. Определена область применения и возможности использования полученных ионитов на основе химических, физико-химических и сорбционных свойств, а также рекомендовано к применению для извлечения благородных и цветных металлов из отходов гидрометаллургической и ювелирной промышленности, очистки и смягчения промышленных вод.
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%.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время, по всему миру осуществляются меры по борьбе с более чем 1500 видами вредителей и микроорганизмов, вызывающими болезни у декоративных цветов. Из микроорганизмов, вызывающих болезни, 92% относятся к различным грибкам. Поэтому, определение болезней декоративных цветов, вызывающие различные грибки, их биоэкологические свойства, правила распространения и улучшение мер по борьбе с ними дает возможность улучшения эффективности цветоводства.
В республике проводятся широкомасштабные мероприятия по развитию цветоводческой отрасли. Учеными были проведены исследования по окультуриванию цветочных сортов, являющимися новыми для климатических условий Узбекистана, выработаны меры по борьбе с видами грибков-возбудителей болезней и достижению сопротивляемости к другим факторам и была выработана агротехника выращивания здоровых декоративных цветов. В стратегии действий по развитию Республики Узбекистан в течении 2017-2021 годов уделено внимание защите растений, особенно развитию цветоводства. В связи с этим было уделено большое внимание увеличению исследовательских работ по усовершенствованию и внедрению в производство методов создания цветочных сортов, устойчивых к болезням и вредителям, подходящим к почвенно климатическим условиям и методы профилактики болезней, вызванных грибками-возбудителями.
В настоящее время в ряде развитых стран мира, в том числе в Голландии, Англии. Франции, США поставлены на производство эффективные методы выращивания цветочных растений, определение их болезней и борьбы с ними.Было определено, что виды грибков-возбудителей болезней такие как Fusarium, Botrytis, Sphaerotheca, Puccinia географически широко распространенные, меняют свою форму в зависимости от климатических условий. По этой причине с целью улучшения эффективных методов борьбы с грибками- возбудителями болезней у много высаживаемых и окультуренных в Республике Узбекистан цветочных растений, их биоэкологические свойства, законы распространения и борьбы против них были проведены исследовательские работы
Были приняты постановления Кабинета Министров Республики Узбекистан от 10 января 2013 года под №4 “О мерах по усовершенствованию организационных работ по благоустройству населенных пунктов Узбекистана” и от 13 августа 2013 года под № 223 «Об утверждении программы развития ландшафтного дизайна в Республике Узбекистан», исследования данной диссертации в определенной степени служат осуществлению на практике задач, определенных в других нормативноправовых документах, связанных с деятельностью данного постановления.
Цель исследования состоит в выявлении наиболее часто встречающихся видов грибков-возбудителей болезней у декоративных растений, выращенных в тепличных условиях и на открытом грунте в Ташкентской и Наманганской областях и в усовершенствовании мер борьбы против них.
Научная новизна работы заключается в следующем:
было выявлено 59 видов, 11 форм и 1 вариация грибков-возбудителей болезней у 15 видов цветов, выращиваемых в условиях Ташкентской и Наманганской областей;
выявлено заражение отобранных цветов 81 видами грибков-возбудителей болезней;
было выявлено, что отобранные 15 видов цветочных растений были заражены самыми опасными болезнями, такими как фузариозное увядание-10 видов цветов, серая гниль-11, ржавчина-11, а также мучнистая роса-6.
в условиях республики на 15 видах цветочных растений в качестве биологического метода был использован грибок Trichodenna viride, а в качестве химического метода применены такие фунгициды как Максим, Байлетон, Фундазол в борьбе против выявленных болезней и определена экономическая эффективность этих мер.
Заключение
1. Из выращиваемых 15 видов цветочных культур в условиях тепличных хозяйств Ташкентской и Наманганской областей, собраны 658 образцов гербариев и из 59 видов грибков-возбудителей болезней определено 11 форм и 1 вариация, относящиеся к 4 классам, 7 разделам, 11 семействам и 28 видам.
2. Самыми распространенными грибами являются грибы из класса Deuteromycjtina состоящие из 32 видов и 7 форм. Затем Basidiomycotina - 16 видов; Ascomycotina - 5 видов, 4 формы и 1 вариация; Mastigomycotina - 5 видов, а также Mycelia Sterili,состоящая из 1 вида.
3. Установлено, что наиболее часто встречающийся вид грибов семейства Fuzarium состоит из 7 видов и 6 форм.
4. Выявлено, что грибки семейства Botrytis, вызывающие серую гниль и пятнистость, состоят из 6 видов.
5. Определено, что болезнь мучнистая роса вызывается 8 видами грибков.
6. Установлено, что болезнь ржавчина в общем вызывается 13 видами грибков.
7. Выявлено, что у декоративных цветов самыми опасными болезнями являются серая гниль, мучнистая роса, ржавчина и фузариоз.
8. У 15 видов цветочных растений, выращиваемых в условиях Ташкентской и Наманганской областей, выявлен 81 вид болезней.
9. Использование грибка Trichoderma viride в качестве метода биологической борьбы против грибков-возбудителей болезней цветочных растений при повышении нормы расхода до 120 кг/га было получено больше здоровых растений, биологическая эффективность достигла 68,6%. Этот препарат рекомендуется использовать против грибков-возбудителей болезней при выращивании цветов в тепличных условиях.
10. При испытании препаратов Максим, Топсин-М, Витавакс и Барака против фузариозного гниения, самые лучшие результаты отмечены у препарата Максим. Луковица гладиолуса была обработана препаратом Максим в норме 0,4 л/т и была достигнута биологическая эффективность в размере 85,1%. Фунгицид Максим рекомендуется применять против фузариозной болезни цветочных растений.
11. Против болезни ржавчины Розы были использованы такие фунгициды как Фундазол (1,0 и 2,0 кг/га), Фоликур (1,0 1,2 кг/га), Топсин-М (0,5 кг/га и 1,0 кг/га), самые лучшие результаты наблюдались у Фундазола. Его биологическая эффективность достигла 72,1%, у Фоликурда (1,2 кг/га) -66,0%, а у препарата Топсин-М(1,0 кг/га)-59,1%. Фунгицид Фундазол рекомендуется использовать против болезни серая гниль у цветов гвоздики.
12. При применении фунгицидов Фундазол (1,0 и 2,0 кг/га), Фоликур (1,0 и 1,2 кг/га), Топсин-М (0,5 кг/га и 1,0 кг/га) против болезни ржавчина у розы, наилучшие результаты наблюдались при использовании Фундазола. Его биологическая эффективность составила 72,1%, у Фоликурда( 1,2 кг/га)-66,0%, а у Топсина-М(1,0 кг/га)-59,1%. Фунгицид Фундазол рекомендуется против болезни ржавчина, встречающегося у цветов розы.
13. При применении препаратов Байлетон 25% с.п., Топсин-М 70% с.п., Фоликур 25% против болезни мучнистая роса у розы, хорошие результаты показал вариант с использованием Байлетона (1,0%). Его биологическая эффективность составляет 75,6%; Фоликурда (1,0%)-74,0%. Фунгицид Байлетон рекомендуется против болезни мучнистая роса у роз.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире по борьбе с инфекционными заболеваниями образование быстрой и легкой устойчивости (резистентности) патогенов против низкомолекулярных биологически активных веществ является одной из актуальных проблем. В настоящее время развитие экспериментальных методов биоорганической химии, биохимии, микробиологии дало возможность рассмотреть на молекулярном уровне действия лекарственных препаратов на патогенные микробы, вирусы и раскрыть механизмы проявления эффективной биологической активности.
После обретения независимости в республике особое внимание уделяется защите населения от инфекционных заболеваний, их профилактике. В данном направлении на основе предпринятых запланированных мероприятий получены определенные результаты, в частности достигнуты основанные на современных подходах результаты по разработке высокоэффективных, импортозаменяющих антибактериальных и антивирусных препаратов. В последние годы появился ряд сообщений о роли протеогликанов в ингибировании бактерий и вирусов, которые дали возможность создания препаратов нового поколения, проявляющие свойства, ингибирующие активность патогенов (микробов), на основе полианионных природных полисахаридов с протеогликаноподобной структурой, в частности гликозаминогликанов. Конкретные задачи для дальнейшего развития фармацевтической промышленности, а также обеспечения населения и медицинских учреждений дешевыми высококачественными лекарствами и медицинскими изделиями, поставленные в Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан, послужат руководством в реализации данной работы.
В настоящее время в мире создание протеогликаноподобной структуры на основе полисахаридов и их полианионных производных (сульфатированных, фосфорилированных и т.д.), комплементарно блокирующих гликопротеин патогена, позволит создать макромолекулярные системы антибактериального и противовирусного действия и разработать нерезистетнтные к патогенам лекарственные препараты. Актуальность и востребованность результатов диссертационной работы заключается в создании вышеназванных макромолекулярных систем, в установлении взаимосвязи структуры полианионных полисахаридов с их антимикробной и противовирусной активностью, позволяющих создать протеогликаноподобные полисахаридные структуры, комплементарно взаимодействующие с рецепторами (гликопротеинами) патогена, что приводит к их блокированию в инфицировании здоровой клетки организма.
Данное диссертационное исследование в определенной степени послужит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан от 14 июля 2006 г № ПП-416 «О мерах по поддержке отечественных производителей лекарственных средств и изделий медицинского назначения», Указе Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 г № У П-4947 «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документациях, принятых в данной сфере.
Целью исследования является целенаправленный синтез модифицированных полисахаридов, содержащих заместители анионной природы (сульфатные, фосфатные и карбоксильные), комплементарно взаимодействующих со специфическими рецепторами патогенов, создание терапевтических систем направленного антибактериального и противовирусного действий, а также определение их биологической функции.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
разработаны методы, позволяющие получить сульфатпроизводные полисахаридов с молекулярной массой (ММ) 10,5-120,4 кДа и степенью замещения (СЗ) от 0,30-2,92, фосфатпроизводные с ММ 6,2-72 кДа и СЗ 0,15-2,45, с равномерным распределением вдоль цепи макромолекулы замещенных групп, а также обоснована потенциальная возможность создания антибактериальных и антивирусных лекарственных препаратов на их основе;
установлено влияние молекулярной массы макромолекулы анионпроизводных полисахаридов, содержания сульфатных, фосфатных, карбоксильных групп вдоль макромолекулы, конформации макромолекулы, расположения замещенных групп в ангидрогексозном звене на бактерицидную и вирулицидную активности;
установлена зависимость чувствительности патогенных бактерий от природы и молекулярных параметров модифицированных полисахаридов, с увеличением СЗ образцов увеличивается антибактериальная активность, но резкое увеличение активности наблюдается при СЗ от 1,9 до 2,1, более выраженным антимикробным действием обладают сульфатированные р-гексозаны (целлюлоза, галактоманнан), по сравнению с сульфатированными а-гексозанами (амилоза, полигалактуроновая кислота, декстран);
установлено, что анионпроизводные полисахаридов являются потенциальными объектами для создания препаратов против лейкемии, гепатита С и ВИЧ и доказано, что противовирусная активность против вируса лейкемии находится в пределе 0,02-0,45 мкг/мл при концентрации полумаксимального ингибирования (IC50), с увеличением СЗ возрастает противовирусная активность образцов, наиболее выраженной противовирусной активностью обладают сульфатированные единицы с р-структурами по сравнению с «-структурами;
синтезированы анионпроизводные полисахаридов, обладающие наименьшей антикоагулирующей активностью. Последнее достигнуто синтезом сульфатированных полисахаридов, которые содержат сульфатные группы во 2 и 6 углеродных атомах ангидрогексозного звена;
впервые методом компьютерного моделирования доказано действие анионпроизводных полисахаридов на рецепторные участки патогенов, приводящих к ингибированию их действия на здоровые клетки организма, между модельными
структурами гликопротеинов мультирезистентных бактерий (Р. вирусов (гепатит моносахаридами полисахаридами
С, лейкемия, (гексозы), установлена что доказано в ВИЧ-1) и а также возможность эксперименте в Aeruginosa, E.coli), сульфатированными модифицированными образования интерполимерных комплексов, условиях in vitro и in vivo.
Выводы
1. Разработаны методы выделения и очистки полисахаридов: целлюлозы, пектина, галактоманнана. Определены физико-химические свойства полученных полисахаридов: молекулярная масса,
конформационные особенности (природа химической связи основной макромолекулярной цепи), содержание функциональных групп (карбоксильные в пектине, галактоза в галактоманнане). Проведено гидролитическое расщепление основной и боковой цепи галактоманнана химическим и ферментативным (фермент а-галактозидаза) гидролизом. Установлено соотношение галактоза:манноза у исходного и гидролизованного галактоманнанов, которое равно 1:2,8 и 1:5, соответственно, что свидетельствует о преимущественном протекании гидролиза по боковой цепи макромолекулы.
2. Впервые систематически исследована химическая модификация (сульфатирование, фосфатирование) полисахаридов (целлюлоза, пектин, амилоза, галактоманнан), подробно определены их структура, молекулярные параметры и физико-химические свойства. Разработаны методы гомогенного сульфатирования полисахаридов с равномерным распределением степеней замещения. Получены сульфатпроизводные полисахаридов (целлюлозы, полигалактуроновой кислоты, галактоманнана) с ММ 10,5- 120,4 кДа (10,5-120,4 кДа, 12,6 -67,3 кДа, 13,1-125 кДа, соответственно) и СЗ от 0,30-2,92, имеющие почти одинаковое содержание сульфатных групп в ангидрогексозном звене, фосфатпроизводные с ММ 6,2-72 кДа и СЗ 0,15-2,45. Оптимизированы условия синтеза модифицированных полисахаридов с использованием метода автоматического непрерывного онлайн контроля реакций полимеризации (АСОМР), что позволило обеспечить непрерывный контроль и оценку кинетики реакции и за счет этого провести целенаправленный синтез.
3. Исследованием реакции сульфатирования полисахаридов впервые установлена реакционная активность гидроксильных групп в ангидрогексозном звене, которая уменьшается в ряду С-6>С-2>С-3. Установлено, что сульфатпроизводные полисахаридов в водных растворах обладают полугибкой конформацией, гибкость цепи увеличивается с увеличением СЗ образцов.
4. Впервые методом компьютерного моделирования установлено действие анионпроизводных полисахаридов на рецепторные участки патогенов, приводящих к ингибированию их действия на здоровые клетки организма, что подтверждено в эксперименте в условиях in vitro и in vivo. Между модельными структурами гликопротеинов мультирезистентных бактерий (Р. Aeruginosa, E.coli), вирусов (гепатит С, лейкемия, ВИЧ-1) и сульфатированными моносахаридами (гексозы), а также модифицированными полисахаридами доказано образование интерполимерных комплексов.
5. Впервые установлено, что чувствительность патогенных бактерий зависит от природы и молекулярных параметров модифицированных полисахаридов. Показано, что с увеличением СЗ образцов увеличивается антибактериальная активность, резкое увеличение активности наблюдается при СЗ от 1,9 до 2,1. Более выраженным антимикробным действием обладают сульфатированные р-гексозаны (целлюлоза, галактоманнан), по сравнению с сульфатированными а-гексозанами (амилоза, полигалактуроновая кислота, декстран). При низких концентрациях С-2,6-дисульфат полисахариды активно действуют на E.coli, Р. aeruginosa, S. aureus-,
6. Анионпроизводные полисахариды рекомендованы в качестве потенциального объекта для создания препаратов против вирусов лейкемии, гепатита С и ВИЧ. Показано, что противовирусная активность против вируса лейкемии находится в пределе 0,02-0,45 мкг/мл при концентрации полумаксимального ингибирования (1С5()), с увеличением СЗ возрастает противовирусная активность образцов, наиболее выраженной противовирусной активностью обладают сульфатированные единицы с р-структурами по сравнению с «-структурами;.
7. Синтезированы анионпроизводные полисахаридов, обладающие наименьшей антикоагулирующей активностью. Последнее достигнуто синтезом сульфатированных полисахаридов, которые содержат сульфатные группы во 2 и 6 углеродных атомах ангидрогексозного звена. Получены образцы с содержанием сульфатных групп во 2 и 6 углеродных атомов ангидрогексозного звена, по эффективности не уступающие гепарину и обладающие наибольшей активностью. Установлено, что Лд5о во всех препаратах составила >2000 мг/кг для мышей, >4000 мг/кг для крыс, модифицированные полисахариды являются малотоксичными соединениями.
8. Впервые получен гель «Бактоцел», содержащий сульфатированный полисахарид, показано, что он обладает ранозаживляющим действием, на 6-12 дней сокращает время очищения и заживления инфицированных ран. Сравнительным анализом действия с мазью «Левомеколь» определено, что наибольшее антибактериальное против стафилококка (S. aureus) и ранозаживляющее действие проявляется у геля «Бактоцел», даны рекомендации для разработки нового поколения антибактериальных средств;
9. Проведены доклинические испытания субстанции трисульфата целлюлозы и лекформы «Сульфогель». Определены физико-химические и биологические свойства сульфат целлюлозы (антимикробные, противовирусные свойства, токсичность, антикоагулянтная активность в условиях in vitro и in vivo), разработаны методы стандартизации субстанции и готовых лекарственных форм. Установлено, что трисульфат целлюлозы обладает наибольшей антикоагулянтной активностью, увеличивает время свертывания крови в 3-15 раз. Изучена антикоагулянтная активность «Сульфогеля» в сравнении с гепариновой мазью, рекомендована разработка мягкой лекарственной формы на гелевой основе «Сульфогель».