91��ý

Заманауи ауыл шаруашылығы тек өнімділікті арттыру міндетін ғана емес, азық-түліктің сапасы мен адам денсаулығына пайдалылығын қамтамасыз ету міндетін де алдына қойып отыр. Осы бағытта отандық зерттеу тобы «Жемістердегі биологиялық белсенді қосылыстардың жинақталуына жарық түрлендіруші пленкалардың ықпалын зерттеу» атты ғылыми жобаны іске асыруда. Жоба «Агроөнеркәсіптік кешенді тұрақты дамыту» басымдық бағыты бойынша ауыл шаруашылығы инженериясы саласындағы қолданбалы зерттеу ретінде орындалады. Жоба «��ылыми өндірістік-техникалық орталық Жалын» базасында іске асырылуда.

Жарық — өсімдіктер үшін тіршіліктің негізгі факторларының бірі. Ол фотосинтезді, өсу қарқынын және қоректік заттардың жинақталуын тікелей реттейді. Алайда табиғи күн жарығы барлық жағдайда, әсіресе солтүстік аймақтарда немесе жабық топырақта қарқынды өсіру барысында, өсімдіктер үшін оңтайлы жағдай жасамайды. Ультракүлгін (УК) және инфрақызыл (ИҚ) сәулелену өсімдіктерге стресс тудырып, жемістің сапасын нашарлатуы мүмкін.

Жарық түрлендіруші пленкалар осы проблеманы шешудің инновациялық жолы болып табылады. Бұл пленкалар өсімдіктер үшін тиімсіз немесе зиянды жарық диапазонын — ультракүлгін мен жасыл жарықты — фотосинтетикалық тұрғыдан белсенді диапазонға, яғни көк және қызыл жарыққа түрлендіреді. Бұл фотосинтезді күшейтеді және оның нәтижесінде өсімдіктердің метаболизмін жақсартады.

Зерттеу топтары жарық түрлендіруші пленкалардың картоп, қауын, қарбыз, томат, құлпынай және салат сияқты дақылдардың өнімділігіне оң ықпал ететінін жасыл жарықты қызылға түрлендіретін пленка жарық пайдалану тиімділігін 23%-ға арттырғанын, томаттың вегетативтік өсуі 10%-ға жедел дамығанын дәлелдеп үлгерді. Алайда бұл пленкалардың жемістердегі биологиялық белсенді заттардың жинақталуына тигізетін ықпалы әлі толық зерттелмеген. Осы олқылықты жою — ұсынылып отырған жобаның негізгі мақсаты.

Жоба тікелей алдыңғы зерттеулерге сүйенеді. «��ылыми өндірістік-техникалық орталық Жалын» 2023–2025 жылдары «Ауыл шаруашылығы дақылдарының кешенді өсу реттегішін әзірлеу және өндіру» жобасын іске асырды. Осы жоба барысында ауыл шаруашылығы дақылдарынан алынған өсу реттегіштерін зертханалық скрининг жүргізу кезінде күн жарығының өсімдіктердің өсу қарқындылығына тигізетін ықпалы анықталды. Бұл жаңалық зерттеушілерді жарықтың спектрлік құрамы мен жемістердегі биологиялық белсенді заттардың жинақталуы арасындағы байланысты терең зерделеуге бағыттады.

Жарық түрлендіруші пленкаларды зерттеудің негізгі бағыты бүгінге дейін дақылдардың жалпы өнімділігі мен өсу көрсеткіштеріне бағытталып келді. Ұсынылып отырған жоба бұл тәсілден принципті түрде ерекшеленеді.

Бірінші ерекшелік — жобада антиоксиданттар, каротиноидтар, флавоноидтар және полифенолдар сияқты нақты биологиялық белсенді қосылыстардың жинақталуына назар аударылады. Бұл заттар адам денсаулығы үшін дәлелденген пайдасымен ерекшеленеді: антиоксиданттық белсенділік, қабынуға қарсы тиімділік және иммундық жүйені нығайту.

Екінші ерекшелік — жоба жарық спектрі өзгерісінің биологиялық белсенді заттардың жинақталуына тигізетін ықпалын тек тіркеп қана қоймай, бұл үдерістің молекулалық деңгейдегі механизмін ашуды мақсат етеді. Нақтырақ айтқанда, өзгерген жарық спектрінің екінші реттік метаболиттер синтезімен байланысты гендердің экспрессиясын қалай өзгертетіні зерттеледі.

Үшінші ерекшелік — жобада бір ғана пленка түрі немесе дақыл емес, бірнеше типтегі жарық түрлендіруші пленкалар мен ауыл шаруашылығы дақылдарының кең спектрі зерттеледі. Бұл нақты жағдайлар мен дақылдар үшін ең тиімді пленканы таңдауға мүмкіндік береді.

Төртінші ерекшелік — жоба пленкалардың тиімділігін түрлі климаттық жағдайларда — жабық және ашық топырақта, әртүрлі ендіктерде, құрғақ және ылғалды аймақтарда — салыстырмалы зерттеуді қарастырады.

Жобаның басты мақсаты — жарық түрлендіруші пленкалардың ауыл шаруашылығы дақылдарының жемістерінде антиоксиданттар, витаминдер, фенолдар, каротиноидтар сияқты биологиялық белсенді қосылыстардың жинақталуына ықпалын зерттеп, өнімнің сапасы мен қоректік құндылығын арттыру үшін жарықтық жағдайларды оңтайландыру.

Осы мақсатқа жету үшін алты негізгі міндет белгіленген. Бірінші міндет — жарық түрлендіруші пленкалардың құрамы мен құрылысын жасап шығару. Екінші міндет — пленкалардың спектрлік сипаттамаларын зерттеу. Үшінші міндет — пленкалардың фотосинтез бен өсімдіктердің өсуіне ықпалын зерттеу. Төртінші міндет — түрлі ауыл шаруашылығы дақылдары үшін пленкалар қолдану жағдайларын оңтайландыру. Бесінші міндет — жарық түрлендіруші пленкалардың өнімділікке және жемістің сапасына ықпалын бағалау. Алтыншы міндет — пленкалардың экономикалық тиімділігі мен экологиялық қауіпсіздігін талдау.

Жоба аясында физикалық, химиялық, биохимиялық және молекулалық-генетикалық зерттеу әдістерінің кешені қолданылады. Спектрлік талдау жарық спектрометрлерінің көмегімен пленкалар арқылы өтетін жарықтың қарқындылығы мен спектрлік құрамын өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл өсімдіктерге жететін жарықтың нақты параметрлерін белгілеп, оларды бақылау нұсқасымен салыстыруды қамтамасыз етеді.

Биологиялық белсенді қосылыстарды химиялық талдау жоғары өнімді сұйық хроматография (HPLC) мен масс-спектрометрия әдістері арқылы жемістердегі антиоксиданттар, витаминдер, флавоноидтар мен каротиноидтардың сандық мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді. Антиоксиданттық белсенділікті бағалау үшін DPPH және ABTS әдістері қолданылады.

Генетикалық экспрессияны талдау нақты уақыттағы ПТР (qPCR) және геномдық технологияларды — микрочиптерді — пайдалана отырып, өзгерген жарық спектрінің ықпалымен екінші реттік метаболиттер синтезіне жауапты гендердің экспрессиясының өзгеруін зерттейді. Бұл жарық түрлендіруші пленкалардың молекулалық деңгейдегі әсер механизмін ашуды мүмкін етеді.

Жемістердің сапасын бағалау органолептикалық сипаттамаларды — дәм, иіс, текстура — және физика-химиялық көрсеткіштерді — қышқылдық, қанттың мөлшері — талдауды қамтиды. Микробиологиялық зақымдалуға төзімділік пен сақтау барысындағы тұрақтылық та зерделенеді.

Статистикалық талдау ANOVA дисперсиялық талдауы мен регрессиялық талдау арқылы жарық спектрі мен биологиялық белсенді қосылыстардың жинақталу деңгейі арасындағы тәуелділіктерді анықтайды.

Бірінші тәжірибе спектрлік сипаттамаларды талдауға арналады: бірдей дақылды — мысалы, томатты — жабылатын пленкалардың әртүрлі типтерін қолдана отырып, спектр мен биологиялық белсенді қосылыстардың жинақталуы арасындағы байланыс анықталады.

Екінші тәжірибе генетикалық экспрессияны зерттеуге бағытталады: пленкалармен жабылған өсімдіктердің ұлпа үлгілері жиналып, антиоксиданттар мен флавоноидтар синтезімен байланысты гендердің экспрессиясы талданады.

Үшінші тәжірибе жемістердің антиоксиданттық белсенділігін бағалауға арналады: DPPH немесе ABTS әдістері арқылы пленкалар астында өсірілген жемістердің антиоксиданттық қасиеттері өлшеніп, бақылау үлгілерімен салыстырылады.

Төртінші тәжірибе жемістердің тұрақтылығы мен сапасын зерттейді: пленкалар астында өсірілген жемістер сақтау жағдайларына орналастырылып, 14 күн ішінде биохимиялық құрамы мен бұзылуға төзімділігі бақыланады.

Бесінші тәжірибе түрлі дақылдарды салыстырады: томат, құлпынай, жүзім, жидек дақылдары сияқты бірнеше өсімдік түрі зерттеліп, дақыл мен пленка типіне байланысты биологиялық белсенді заттардың жинақталу ерекшеліктері анықталады.

Бірінші жылы, 2025 жылы, жарық түрлендіруші пленкалардың алғашқы прототиптері жасалады. Зертханалық жабық топырақта алғашқы тәжірибелер қойылады. Пленкалардың спектрлік сипаттамалары зерттеліп, жарық пен фотосинтез арасындағы байланыс бағаланады.

Екінші жылы, 2026 жылы, синтезделген пленкалардың биологиялық белсенді заттарға тигізетін ықпалы бірнеше дақыл түрінде тексеріледі. Гендердің экспрессиясын талдау жүргізіледі. Нәтижелер негізінде пленкаларды қолдану шарттары оңтайландырылады.

Үшінші жылы, 2027 жылы, далалық тәжірибелер жалғастырылады, нәтижелер жинақталады. Экономикалық тиімділік пен экологиялық қауіпсіздік бағаланады. Фермерлер мен агрономдарға арналған практикалық ұсыныстар жасалады. Зерттеу нәтижелері халықаралық рецензияланатын журналдарда жарияланады. Жаңа технологияны патенттеу бойынша өтінім берілуі жоспарлануда.

Жоба бірнеше маңызды ғылыми және практикалық нәтиже береді. Жемістердегі витаминдер, антиоксиданттар, флавоноидтар мен каротиноидтардың жинақталу деңгейі артады. Жарық пленкаларын қолданудың жаңа агрономиялық технологиялары жасалып, ауыл шаруашылығы практикасына енгізіледі. Фермерлер мен агрономдарға арналған нұсқаулық ұсынылады.

Экономикалық тиімділік тұрғысынан жоба химиялық тыңайтқыштар мен стимуляторларға деген тәуелділіктің азаюына, өнімнің нарықтық бағасының артуына және фермерлердің табысының өсуіне ықпал етеді. Экологиялық тұрақтылық тұрғысынан химиялық жүктеменің азаюы топырақты, суды және қоршаған ортаны сақтауға бағытталған тұрақты ауыл шаруашылығы принциптеріне сәйкес келеді.

Зерттеу нәтижелері Scopus және Web of Science базаларына кіретін журналдарда жарияланады. Жаңа технология бойынша патент өтінімі берілуі жоспарлануда.