Бидний тухай
Багш ажилтан
Алтайн уулс нь Монгол, Орос, Хятад, Казакстан улсуудыг хамарсан дэлхийн томоохон уулсын нэг юм. Алтайн уулсад ойролцоогоор 2800 гуурст ургамал тэмдэглэгдсэн байна. Алтайн уулсад газар нутгийн хувьд хязгаарагдмал тархалттай 320 зүйл (Алтайн унаган ургамал) унаган ургамал ургадаг (Erst et al. 2022). Эдгээр унаган ургамлаас 110 зүйл дээр нь генетик баркодын (nrITS болон cp rbcL, matK) ажил хийгдсэн (Erst et al. 2022). Мөн түүнчлэн 217 унаган ургамлыг олон улсын улаан дансын шалгуураар үнэлж түүний зүйлийн олон янз байдал, хамгааллыг тодорхойлсон (Erst et al. 2023). Монгол орны баруун хэсэг нь Алтайн уулсын системд ордог бөгөөд нийт Алтайн унаган ургамлын 40-50 зүйл нь ургадаг (Baasanmunkh et al. 2021; Erst et al. 2023). Гэсэн хэдий ч Алтайн унаган ургамлын бүтэн генетик мэдээлэл түүний үүсэл гарлууд одоог хүртэл судлагдаагүй сонирхолтой хэвээр байна. Сүүлийн жилүүдэд гуурст ургамлын хлоропластын бүтэн геномын дарааллыг тогтоох судалгааны ажлууд нь Next Generation Sequencing (NGS) технологийн тусламжтай эрчимтэй нэмэгдэж байна. Энэхүү геномын мэдээлэл нь ургамлын филогенетикийн хамаарал, эволюци хувьсалд чиглүүлэх генетик олон янз байдлын талаарх мэдлэгийг өргөжүүлэх, судалгааны арга зүйг хөнгөвчлөх зэрэг олон давуу талтай (Ruhfel et al. 2014; Li et al. 2021). Хлоропластын геномд 100 – 150 ген кодлогдох ба ихэнхи нь фотосинтезийн процессэд оролцдог. Эдгээр генүүдийн дараалал нь ихэнх ургамалд ижил байдаг хэдий ч интрон болон уураг кодолдоггүй хэсэгт гарсан өвөрмөц вариац болон геномын бүтцийн ялгааг нь овог, төрөл, зүйлийн түвшний ангилалзүйд өргөн ашигладаг (Ravi et al. 2008). Мөн энэхүү геном нь зөвхөн эхийн талаас удамшдаг, генетик вариац нь бөөмийн геномоос илүү тогтвортой хадгалагдаж дараагийн үр төлд удамшдаг. Энэхүү судалгааны хүрээнд бид дараах 4 зүйлийг сонгон судална. Үүнд: Aquilegia daingolica Erst & Shaulo, Stellaria pulvinata Grubov, Oxytropis krylovii Schipcz., Pedicularis moschata Maxim. Дээрх сонгож авсан ургамлын зүйлүүд нь Алтайн унаган ургамлууд бөгөөд эдгээр зүйлүүдийн үүсэл хөгжил болон генетик олон янз мэдээлэл одоог хүртэл судлагдаагүй байна. Жишээлбэл, Stellaria pulvinata зүйл нь Алтайн уулсын ургамлын олон янз байдал чухал үүрэгтэй оролцдог ургамал юм. Aquilegia daingolica зүйлийг Баян-Өлгий аймгийн Даян нуур орчмоос дэлхийн шинжлэх ухаанд Оросын судлаачид бичиж байв (Erst 2013).
The Altai Mountains, spanning Mongolia, Russia, China, and Kazakhstan, are among the world’s significant mountain systems, known for their rich biodiversity. Approximately 2,800 tuberous plant species have been recorded in this region, including 320 native species with restricted geographical distributions in the Altai Mountains (Erst et al., 2022). Genetic barcoding, using markers such as nrITS, rbcL, and matK, has been conducted on 110 of these native plant species (Erst et al., 2022). Additionally, 217 native species have been evaluated according to the International Red List criteria to determine their species diversity and conservation status (Erst et al., 2023). The western part of Mongolia, as part of the Altai mountain system, is home to 40–50 native plant species (Baasanmunkh et al., 2021; Erst et al., 2023). However, the complete genetic information and origins of these native Altai plants remain a topic of interest. Recent advancements in Next-Generation Sequencing (NGS) technology have significantly increased efforts to sequence the chloroplast genomes of tuberous plants. This genomic data offers numerous advantages, including expanding our knowledge of genetic diversity, improving phylogenetic analyses, and facilitating research methodologies (Ruhfel et al., 2014; Li et al., 2021). The chloroplast genome typically contains 100–150 genes, most of which are involved in photosynthesis. While these genes are generally conserved across plant species, variations in introns, non-coding regions, and genomic structures are widely used for taxonomy at the genus and species levels (Ravi et al., 2008). Additionally, because chloroplast genomes are maternally inherited, they are more stable than nuclear genomes, making them valuable for evolutionary studies. This study focuses on sequencing the chloroplast genomes of four endemic Altai plants: Aquilegia daingolica Erst & Shaulo, Stellaria pulvinata Grubov, Oxytropis krylovii Schipcz., Pedicularis moschata Maxim. These species play critical roles in the biodiversity of the Altai Mountains. For example, Stellaria pulvinata is an important contributor to the region's floral diversity, and Aquilegia daingolica was first documented near Dayan Lake in Bayan-Olgii Province by Russian researchers (Erst, 2013). Despite their ecological importance, the genetic diversity, origins, and evolutionary development of these species remain largely unexplored. This study aims to use genomic data to advance our understanding of these plants and guide conservation strategies.
Түлхүүр үгс:Сүүлийн жилүүдэд гуурст ургамлын хлоропластын бүтэн геномын дарааллыг тогтоох судалгааны ажлууд нь Next Generation Sequencing (NGS) технологийн тусламжтай эрчимтэй нэмэгдэж байна. 2023 оны байдлаар Биотехнологийн мэдээллийн үндэсний төв (National Center for Biotechnology Information (NCBI))-д 10 гаруй мянган ургамлын хлоропластын бүтэн геномын мэдээлэл бүртгэгдээд байна. Энэхүү геномын мэдээлэл нь ургамлын филогенетикийн хамаарал, эволюци хувьсалд чиглүүлэх генетик олон янз байдлын талаарх мэдлэгийг өргөжүүлэх, судалгааны арга зүйг хөнгөвчлөх зэрэг олон давуу талтай (Ruhfel et al., 2014; Li et al., 2021). Хлоропластын геномд 100 – 150 ген кодлогдох ба ихэнхи нь фотосинтезийн процессэд оролцдог. Эдгээр генүүдийн дараалал нь ихэнх ургамалд ижил байдаг хэдий ч интрон болон уураг кодолдоггүй хэсэгт гарсан өвөрмөц вариац болон геномын бүтцийн ялгааг нь овог, төрөл, зүйлийн түвшний ангилалзүйд өргөн ашигладаг (Ravi et al., 2008). Мөн энэхүү геном нь зөвхөн эхийн талаас удамшдаг, генетик вариац нь бөөмийн геномоос илүү тогтвортой хадгалагдаж дараагийн үр төлд удамшдаг. Тиймээс ургамлын ангилалзүйн асуудлыг шийдвэрлэхэд баркодын богино дарааллаас илүү хлоропластын бүтэн геномыг ашиглаж байна (Li et al., 2019). Монгол оронд ойролцоогоор 3,040 байгалийн гуурст ургамал бүртгэгдсэн (Baasanmunkh et al., 2022) ба үүнээс 102 зүйл нь унаган (Baasanmunkh et al., 2021), 448 зүйл нь ховор, нэн ховор статустай (Nyambayar et al., 2017; Urgamal et al., 2019). Одоогоор Монгол орны зөвхөн хоёр зүйл (Монгол Алтанхундагана - Adonis mongolica Simonovich, Алаг бэрмэг Limonium bicolor (Bunge) Kuntze)) ургамлын хлоропластын бүтэн геномын дарааллыг тогтоож, бүтцийн болон филогенетик анализ хийсэн байна (Nyamgerel et al., 2023; Darshetkar et al., 2021). Монгол орны ховор болон унаган ургамлын хлоропластын бүтэн геномын дарааллыг тогтоох нь гуурст ургамлын ангилалзүй, эволюци хувьсал, дасан зохицох процесс гэх мэт асуудлыг нарийвчлан судлахад дутагдаж буй генетик мэдээллийн цоорхойг нөхөх ач холбогдолтой. Энэхүү судалгааны хүрээнд бид дараах 10 зүйлийг сонгон судална. Үүнд: Saussurea төрлийн 6 зүйл (Saussurea bogedaensis Yu J.Wang & J.Chen, S. involucrata (Kar. & Kir.) Sch.Bip., S. orgaadayi Khanm. & Krasnob., S. dorogostaiskii Palib., S. krasnoborovii S.V.Smirn, S. baicalensis (Adams) B.L.Rob.); Swertia төрлийн 2 зүйл (Swertia banzragczii Sanchir, S. marginata Schrenk); төв Азийн унаган зүйл Tulipa uniflora L. Дээрх сонгож авсан ургамлын зүйлүүд нь эмийн болон уламжлалт анагаах ухаанд өргөн хэрэглэддэг ч өнөөдрийг хүртэл дэлхийн шинжлэх ухаанд ангилалзүйн хувьд маргаантай хэвээр байна. Жишээлбэл, Swertia banzragczii зүйлийг Ч. Санчир анх дэлхийн шинжлэх ухаанд Монгол Алтайгаас тодорхойлж байсан ч зарим судлаачид энэ зүйлийг бие даасан зүйл биш гэж тэмдэглэсэн байдаг. Tulipa uniflora нь Азийн унаган ургамал бөгөөд заримдаа судлаачид уг зүйлийг хоёр бие даасан зүйл болгон ангилдаг. Бидний сайн мэдэх Вансэмбэрүү цэцэг Saussurea orgaadayi, S. involucrata, S. dorogostaiskii зүйлүүд нь морфологийн ижил төстэй байдал, өндөр уулын хязгаарлагдмал тархалт зэрэг шалтгаанаар ангилалзүйн хувьд маргаантай хэвээр байна (Smirnov, 2004; Raab-Strabue, 2017; Smirnov et al., 2018; Chen et al., 2019; Baasanmunkh et al., 2020). Эмийн ургамлуудын ангилалзүйн маргаантай байдал нь цаашдын фармакологийн судалгааны үр дүнд сөргөөр нөлөөлөх, эмийн зориулалтаар ашиглахад хүний эрүүл мэндэд хохирол учруулах зэрэг аюултай тул нарийн судлах шаардлагатай (Chik et al., 2015).
With the recent advances in Next Generation Sequencing (NGS) technology, research efforts to sequence the complete chloroplast genome of vascular plants have increased dramatically in recent years. The National Center for Biotechnology Information (NCBI) has deposited around 10,000 plant chloroplast genomes as of 2023. The complete plastome data provides valuable insights into the evolution and evolutionary relationships (Ruhfel et al., 2014; Li et al., 2021). The chloroplast genomes of green plants consist of 100–150 different genes, with the majority being responsible for encoding proteins involved in the process of photosynthesis. Although these genes are largely similar in all plants, taxonomy at the genus, subgenus, and species levels commonly relies on variances in intron, non-protein coding regions and differences in the genome's structure (Ravi et al., 2008). In addition, this genome is maternally inherited and demonstrates a higher level of genetic stability in comparison to the nuclear genome. Plastome sequences are commonly employed to elucidate the relationships among vascular plants, as compared to utilizing short DNA barcode sequences (Li et al., 2019). Mongolia has a reported total of 3,040 native vascular plants, with 102 species being endemic and 448 species classified as rare or very rare. Currently, only two species in Mongolia, namely Adonis mongolica Simonovich and Limonium bicolor (Bunge) Kuntze) The chloroplast genome has been sequenced, and further structural and phylogenetic analyses have been conducted (Nyamgerel et al., 2023; Darshetkar et al., 2021). The determination of the complete genome sequence of chloroplasts in rare and native plants in Mongolia holds significant importance in addressing the existing gap in genetic information within the comprehensive study of issues including taxonomy, evolution, and adaptation processes of vascular plants. This study aims to analyze the following ten taxons: six species within the Saussurea genus, Saussurea bogedaensis Yu J. Wang & J. Chen; S. involucrata (Kar. & Kir.) Sch.Bip., S. orgaadayi Khanm. & Krasnob., S. dorogostaskii Palib., and S. krasnoborovii S.V.Smirn, S. baicalensis (Adams) B.L.Rob.; two species of Swertia genus, Swertia banzragczii Sanchir, S. marginata Schrenk.; central Asian endemic Tulipa uniflora L. Despite their widespread usage in conventional and traditional medicine, the taxonomic status of the selected plant species is currently a subject of controversy. An example of this is the Swertia banzragczii, which was first discovered by Ch. Sanchir in the Mongolian Altai region. However, certain scholars have suggested that this species may not be considered as an independent species. Tulipa uniflora is endemic to Asia, although sometimes scientists classify the species into two separate species. The taxonomic classification of Saussurea orgaadayi, S. involucrata, and S. dorogostaskii, is a subject of controversy due to their morphological similarities and restricted geographical high mountains (Smirnov, 2004; Raab-Strabue, 2017; Smirnov et al., 2018; Chen et al., 2019; Baasanmunkh et al., 2020). The controversy surrounding the taxonomy of medicinal plants can have a negative impact on the outcomes of subsequent pharmacological research and offer risks to human health when utilized for therapeutic purposes. Therefore, it is important to conduct thorough studies in this area (Chik et al., 2015).
Түлхүүр үгс:Ургамал абиотик стрессэд ороход хариу үйлдэл үзүүлэх, дасан зохицох механизм нь молекулын, биохимийн болон физиологийн олон төрлийн механизмаар зохицуулагддаг. Эдгээр механизмуудын нэг нь ургамал абиотик (халууны, хүйтний, усны дутагдлыг гэх мэт) стрессэд ороход өдөөгддөг генийн экспрессийн хэмжээ өөрчлөгдөх юм. Говь, цөлийн бүсийн ургамлаас абиотик стрессээр өдөөгддөг генийг скрининг хийж, клонинг хийн, модел ургамал болон бусад эдийн засгийн ач холбогдол бүхий ургамлуудад трансформац хийж, трансген ургамлын стрессийг тэсвэрлэх чадварыг нэмэгдүүлэх судалгааны ажил нь онолын болон эдийн засгийн ач холбогдолтой. Потаниний хотир (Z. potaninii Maxim) нь Монгол орны говь, цөлөрхөг хээрийн бүсэд дасан зохицсон, нэн ховор эмийн ургамал юм. Suppression subtractive hybridization (SSH) аргыг ашиглан уг ургамлаас усны дутагдлаас үүсэх стрессэд орсон нөхцөлд экспрессийн хэмжээ өөрчлөгддөг 150 орчим cDNA клонинг хийсэн. Эдгээр стрессэд өвөрмөцөөр экспресслэгддэг cDNA-г цаашид судлан, модел ургамал Arabidopsis thaliana-д оруулан, стресс тэсвэрлэх чадварын нөлөөллийг судлах нь ургамлын стрессэд хариу үзүүлэх молекул механизмыг судлахад ач холбогдолтой болох юм. SSH-PCR-ийн аргаар клонинг хийсэн cDNA-ийг 5`-RACE, 3`-RACE PCR явуулан, бүтэн урттай cDNA нийлэгжүүлэн авч, нуклеотидийн болон амин хүчлийн дараалалд анализ хийсний дүнд судалгаанд сонгон авч, экспрессийн анализ хийж, ялгаатай экспресслэгдэж буй генийг сонгон авч, модел ургамал Arabidopsis thaliana-д оруулан, трансген Arabidopsis thaliana-гийн стресс тэсвэрлэх чадварт өөрчлөлт орж бй эсэхийг судална. Судалгааны үр дүнг нэгтгэж мэргэжлийн сэтгүүлд нэг эрдэм шинжилгээний өгүүлэл хэвлүүлнэ.
The mechanisms by which plants respond to and adapt to abiotic stress are regulated by a variety of molecular, biochemical, and physiological mechanisms. One of these mechanisms is a change in the amount of gene expression that is stimulated when a plant is exposed to abiotic stress (heat, cold, water deficiency, etc.). Research on abiotic stress-induced genes in Gobi and desert plants, their transformation into model plants and other economically important plants, and their ability to withstand the stress of transgenic plants is of theoretical and economic importance. Zygophyllum potaninii has acquired the ability to adapt to dry environments and the expression of genes that are differentially regulated during drought stress in Zygophyllum potaninii is analyzed by suppression subtractive hybridization. cDNA libraries prepared from control and stress-induced plants were screened for genes that are up and down-regulated during stress and about 150 cDNA clones were cloned. Expression analysis of drought stress-responsive genes and introducing into the model plant Arabidopsis thaliana in order to study the stress tolerance, will be useful in studying the molecular mechanisms by which plants respond to abiotic stress. Full length cDNA will be synthesized from cDNA clones obtained from SSH PCR by 5`-RACE, 3`-RACE PCR, and nucleotide and amino acid sequences will be analyzed, and some interesting genes with a putative role in abiotic stress will be analyzed further. The results of the research will be compiled and one research article will be published in a professional journal.
Түлхүүр үгс:Банздоо нь нийлмэл цэцэгтний овгийн хамгийн том төрөл бөгөөд дэлхийд 400 зүйл байдгаас Монголд 53 зүйлийн банздоо бүртгэгдсэн. Монгол улсын 1987, 1997, 2013 оны улаан номонд нэн ховор, Монгол орны ургамлын улаан дансанд устаж байгаа (CR) ангилалаар бүртгэгдсэн Saussurea dorogostaiskii Palibin (Дорогостайскийн Банздоо)-г судалгаанд сонгон авлаа. S. dorogostaiskii Оросын холбооны улсын Сибирийн өмнөд хэсэг, Монгол орны хойд хэсгийн тайгын бүсэд тархалттай завсрын унаган ургамал юм. Монгол орны Хорьдол Сарьдагийн нуруу, Улаан тайга, Их уул зэрэг цөөн газарт 2300-3300 метрийн өндөрт тохиолддог, амьдрах орчны хязгаарлагдмал нөхцөлд ургадаг ургамал юм. Ихэнх нэн ховор зүйлүүдийн популяцын хэмжээ жижиг, байгалийн хүнд хэцүү нөхцөлд ургадаг. Популяцын хэмжээ багасах тусам гадаад хүчин зүйлийн нөлөөнд ургамал илүү өртөмтгий болж генетик дрифт, инбридингийн сөрөг нөлөө ажиглагдаж, генетик вариац буурдаг. Тиймээс бүс нутгийн хамгааллын төлөвлөгөө боловсруулахад ховор ургамлын генетик бүтцийг судлах зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Ийм учраас популяцийн доторхи болон популяци хоорондын генетикийн зайг тодорхойлохын тулд микросателийн маркерийг ашигладаг. Энэ судалгаанд популяцийн түвшний генетик вариацийг үнэлэхэд өргөн хэрэглэдэг ISSR (inter simple sequence repeat) маркерийг ашиглана. Ховор ба нэн ховордсон зүйлийн популяцийн доторхи болон ба генетик вариацийн талаархи мэдлэг нь тэдгээрийг хамгаалахад чиглэсэн менежментийн зохистой стратеги боловсруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэнэ. Энэхүү судалгааны ажлын үр дүнд Монгол орны нэн ховор ургамал S. Dorogostaiskii-ийн популяцийн генетик бүтцийг тодорхойлж хамгааллын төлөвлөгөө боловсруулна.
Saussurea is a genus of about 400 species of flowering plants. In Mongolia, 53 species of Saussurea is registered. Saussurea dorogastaiskii, assessed as critically endangered by regional status and included in the List of Very Rare Plants by Mongolian Government act (1995) and Mongolian Red Book (1987, 1997, 2013) was selected for the study in this research. S. dorogostaiskii is a sub-endemic plant distributed in Russia and Mongolia. In Mongolia, this species occurs on rocks and hills of high mountains in Khoridol Saridag mountains, Ikh-Uul and Ulaan Taiga, Khuvsgul. Many endangered species have small population sizes, sometimes, in extreme situations, with less than 10 remaining individuals. Understanding of genetic and ecological characteristics of endangered species and its populations is important for the conservation value. In small populations, genetic drift and inbreeding can play essential roles in altering genetic variation, which can influence persistence. Therefore, a precise evaluation of the current genetic status of critically endangered species or population is necessary for successfully preventing their extinction. For this reason, in order to understand genetic variation within and between populations it is important to perform genotyping of the target species using microsatellite markers. ISSR (inter simple sequence repeat) markers will be used in this study for their potential use in population level studies. Knowledge of the genetic variation between and within populations of rare and endangered species plays a significant role in the formulation of appropriate management strategies directed towards their conservation.
Түлхүүр үгс:
