Plant Genetics and Breeding in Kazakhstan: Current Status, Crop-Specific Advances, and Strategic Priorities for 2025–2030Генетика и селекция растений в Казахстане: текущее состояние, достижения по культурам и стратегические приоритеты на 2025–2030 годыҚазақстандағы өсімдік генетикасы және селекциясы: қазіргі жағдайы, дақылдар бойынша жетістіктері және 2025–2030 жылдарға арналған стратегиялық басымдықтар

AbstractАннотацияАңдатпа

Chapter 1: Current Status and Prospects of Plant Genetics and Breeding Research in Kazakhstan (2025–2030)Chapter 1: Современное состояние и перспективы исследований по генетике и селекции растений в Казахстане (2025–2030)Chapter 1: Қазақстандағы өсімдік генетикасы және селекциясы зерттеулерінің қазіргі жағдайы мен перспективалары (2025–2030)

This chapter analyzes the current state and development prospects of fundamental and applied research in plant genetics and breeding in the Republic of Kazakhstan for the period 2025–2030. Institutional, scientific-technological, and human-resource aspects of the sector are examined in the context of food security, climate challenges, and the need to reduce dependence on imported seed material. Kazakhstan has established a network of research and breeding institutions that has enabled the development of numerous domestically bred crop varieties. However, persistent systemic constraints remain, including a low share of elite and domestic seeds across several crop groups, fragmentation of the breeding and seed production system, aging infrastructure, and a shortage of qualified young specialists. These factors limit the large-scale adoption of modern molecular and genomic technologies and slow the renewal of varietal diversity. The review highlights the critical role of fundamental research in plant adaptation genetics, conservation and utilization of genetic resources, genomics, and bioinformatics as the scientific basis for transitioning to next-generation breeding. Marker-assisted and genomic selection, development of national gene banks, integration of genotype-phenotype-environment data, and digital breeding tools are identified as priority directions. The outlined development pathways are considered essential for enhancing the competitiveness and long-term sustainability of Kazakhstan's agricultural sector.В данной главе анализируются текущее состояние и перспективы развития фундаментальных и прикладных исследований в области генетики и селекции растений в Республике Казахстан на период 2025–2030 гг. Институциональные, научно‑технологические и кадровые аспекты рассматриваются в контексте продовольственной безопасности, климатических вызовов и необходимости снижения зависимости от импортного семенного материала. Казахстан сформировал сеть научно‑селекционных организаций, обеспечившую создание многочисленных отечественных сортов. Однако сохраняются системные ограничения, включая низкую долю элитных и отечественных семян в ряде групп культур, фрагментацию системы «селекция–семеноводство», старение инфраструктуры и дефицит квалифицированных молодых специалистов. Эти факторы ограничивают масштабное внедрение современных молекулярных и геномных технологий и замедляют обновление сортового разнообразия. В обзоре подчёркивается критическая роль фундаментальных исследований в генетике адаптации растений, сохранении и использовании генетических ресурсов, геномике и биоинформатике как научной основы перехода к селекции следующего поколения. В качестве приоритетов выделены маркер‑ассоциированная и геномная селекция, создание национальных генбанков, интеграция данных «генотип–фенотип–среда» и цифровые инструменты селекции. Описанные траектории развития рассматриваются как необходимые для повышения конкурентоспособности и долгосрочной устойчивости аграрного сектора Казахстана.Бұл тарауда 2025–2030 жылдар кезеңіне Қазақстан Республикасындағы өсімдік генетикасы мен селекциясы саласындағы іргелі және қолданбалы зерттеулердің қазіргі жағдайы мен даму перспективалары талданады. Сектордың институционалдық, ғылыми‑технологиялық және кадрлық қырлары азық‑түлік қауіпсіздігі, климаттық сын-қатерлер және импорттық тұқым материалына тәуелділікті азайту қажеттілігі тұрғысынан қарастырылады. Қазақстанда көптеген отандық сорттарды шығаруға мүмкіндік берген ғылыми‑селекциялық ұйымдар желісі қалыптасты. Дегенмен, бірқатар дақыл топтарында элиталық және отандық тұқым үлесінің төмен болуы, «селекция–тұқым өндірісі» жүйесінің бытыраңқылығы, инфрақұрылымның ескіруі және білікті жас мамандар тапшылығы сияқты жүйелік шектеулер сақталуда. Аталған факторлар заманауи молекулалық және геномдық технологияларды кең ауқымда енгізуді тежеп, сорттық әртүрліліктің жаңаруын баяулатады. Шолуда өсімдіктің бейімделу генетикасы, генетикалық ресурстарды сақтау және пайдалану, геномика және биоинформатика бойынша іргелі зерттеулердің келесі буын селекциясына көшу үшін ғылыми негіз ретіндегі шешуші рөлі көрсетіледі. Басым бағыттар ретінде маркерге негізделген және геномдық селекция, ұлттық генбанктерді дамыту, «генотип–фенотип–орта» деректерін біріктіру және цифрлық селекциялық құралдар белгіленеді. Ұсынылған даму жолдары Қазақстан аграрлық секторының бәсекеге қабілеттілігі мен ұзақ мерзімді тұрақтылығын арттыру үшін маңызды деп қарастырылады.

Current Status and Prospects of Plant Genetics and Breeding Research in KazakhstanТекущее состояние и перспективы генетики и селекции растений в КазахстанеҚазақстандағы өсімдік генетикасы және селекциясының қазіргі жағдайы мен перспективалары

Kazakhstan maintains an institutional network of research institutes, experimental stations, and agricultural universities engaged in plant breeding and genetic research. According to official data, 868 domestically developed varieties are registered in the State Register of Breeding Achievements, and breeding activities are conducted by 27 specialized institutions (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Between 2018 and 2022, more than 100 new varieties and hybrids were developed and submitted for state testing under program-targeted funding schemes (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024).Казахстан располагает институциональной сетью научно-исследовательских институтов, опытных станций и аграрных университетов, вовлечённых в селекцию и генетические исследования растений. По официальным данным, в Государственном реестре селекционных достижений зарегистрировано 868 отечественных сортов, а селекционная деятельность ведётся в 27 специализированных учреждениях (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). В 2018–2022 гг. по программно‑целевым схемам финансирования было создано и передано на государственные испытания более 100 новых сортов и гибридов (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024).Қазақстанда өсімдік селекциясы мен генетикалық зерттеулермен айналысатын ғылыми-зерттеу институттары, тәжірибе станциялары және аграрлық университеттерден тұратын институционалдық желі бар. Ресми деректерге сәйкес, Селекциялық жетістіктердің мемлекеттік тізілімінде 868 отандық сорт тіркелген, ал селекциялық жұмыстарды 27 мамандандырылған ұйым жүргізеді (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). 2018–2022 жылдары бағдарламалық-нысаналы қаржыландыру шеңберінде 100-ден астам жаңа сорттар мен будандар әзірленіп, мемлекеттік сынаққа ұсынылды (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024).

Research activities include classical breeding, evaluation of germplasm collections, and increasingly, molecular approaches such as DNA marker-assisted selection (MAS). Some laboratories have initiated genomic and bioinformatics analyses to improve drought tolerance, disease resistance, and yield stability under Kazakhstan's continental climate. Fundamental and applied research has traditionally focused on adaptation to arid and sharply continental environments, particularly in wheat and barley. Molecular studies of genetic diversity and population structure have revealed substantial allelic variation relevant to stress tolerance and yield stability (Turuspekov et al., 2016; Abugalieva et al., 2019; Turuspekov et al., 2017). Genome-wide association studies (GWAS) and QTL analyses conducted on wheat, barley, and soybean collections grown under Kazakhstan's conditions have identified loci associated with yield components, quality traits, and disease resistance (Turuspekov et al., 2017; Zatybekov et al., 2017; Amalova et al., 2021a,b; Genievskaya et al., 2023a,b).Исследовательская деятельность включает классическую селекцию, оценку коллекций генетических ресурсов и, в возрастающей степени, молекулярные подходы, такие как маркер‑ассоциированная селекция (MAS) на основе ДНК‑маркеров. Некоторые лаборатории инициировали геномные и биоинформатические исследования для улучшения засухоустойчивости, болезнеустойчивости и стабильности урожая в условиях континентального климата Казахстана. Фундаментальные и прикладные исследования традиционно фокусировались на адаптации к аридным и резко континентальным условиям, особенно у пшеницы и ячменя. Молекулярные исследования генетического разнообразия и популяционной структуры выявили существенную аллельную вариабельность, релевантную стрессоустойчивости и стабильности урожая (Turuspekov et al., 2016; Abugalieva et al., 2019; Turuspekov et al., 2017). Полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) и анализы QTL, выполненные на коллекциях пшеницы, ячменя и сои, выращенных в условиях Казахстана, выявили локусы, связанные с компонентами урожайности, качественными признаками и устойчивостью к болезням (Turuspekov et al., 2017; Zatybekov et al., 2017; Amalova et al., 2021a,b; Genievskaya et al., 2023a,b).Зерттеу қызметі классикалық селекцияны, генқор (germplasm) коллекцияларын бағалауды және барған сайын ДНҚ‑маркелерге негізделген маркерге негізделген селекция (MAS) сияқты молекулалық тәсілдерді қамтиды. Кейбір зертханалар Қазақстанның континенттік климаты жағдайында құрғақшылыққа төзімділікті, ауруға төзімділікті және өнім тұрақтылығын арттыру мақсатында геномдық және биоинформатикалық талдауларды бастады. Іргелі және қолданбалы зерттеулер дәстүрлі түрде аридті және айқын континенттік ортаға бейімделуге, әсіресе бидай мен арпаға, бағытталған. Генетикалық әртүрлілік пен популяциялық құрылымды молекулалық зерттеулер стресс төзімділігі мен өнім тұрақтылығына қатысты елеулі аллельдік вариацияны көрсетті (Turuspekov et al., 2016; Abugalieva et al., 2019; Turuspekov et al., 2017). Қазақстан жағдайында өсірілген бидай, арпа және соя коллекцияларында жүргізілген genome-wide association studies (GWAS) және QTL талдаулары өнім компоненттерімен, сапа белгілерімен және ауруға төзімділікпен байланысты локустарды анықтады (Turuspekov et al., 2017; Zatybekov et al., 2017; Amalova et al., 2021a,b; Genievskaya et al., 2023a,b).

Despite these advances, large-scale genomic selection and integrated phenomics platforms remain limited. National R&D expenditure remains low (~0.14% of GDP), constraining access to advanced genotyping, phenotyping, and bioinformatics infrastructure (World Bank, 2025). The integration of genotype-phenotype-environment (G×P×E) modeling, large SNP panels, and digital breeding platforms remains nascent, reflecting broader structural constraints in research funding and infrastructure. According to World Bank data, Kazakhstan's gross domestic expenditure on research and development (GERD) accounts for approximately 0.14% of GDP — substantially lower than that of major agricultural innovation economies.Несмотря на эти достижения, крупномасштабная геномная селекция и интегрированные платформы феномики остаются ограниченными. Национальные расходы на НИОКР остаются низкими (~0,14% ВВП), что ограничивает доступ к передовой инфраструктуре генотипирования, фенотипирования и биоинформатики (World Bank, 2025). Интеграция моделей «генотип–фенотип–среда» (G×P×E), крупных SNP‑панелей и цифровых селекционных платформ остаётся на ранней стадии, отражая более широкие структурные ограничения финансирования и инфраструктуры. Согласно данным Всемирного банка, валовые внутренние расходы Казахстана на исследования и разработки (GERD) составляют около 0,14% ВВП — существенно ниже показателей ведущих экономик, инвестирующих в аграрные инновации.Осы жетістіктерге қарамастан, ірі ауқымды геномдық селекция және феномикаға арналған интеграцияланған платформалар әлі де шектеулі. Қазақстандағы ҒЗТКЖ шығындары төмен деңгейде (~0,14% ЖІӨ), бұл озық генотиптеу, фенотиптеу және биоинформатика инфрақұрылымына қолжетімділікті шектейді (World Bank, 2025). «Генотип–фенотип–орта» (G×P×E) модельдерін, кең SNP‑панельдерін және цифрлық селекциялық платформаларды біріктіру бастапқы кезеңде, бұл қаржыландыру мен инфрақұрылымдағы жалпы құрылымдық шектеулерді көрсетеді. Дүниежүзілік банк деректеріне сәйкес, Қазақстанның ҒЗТКЖ-ға жалпы ішкі шығындары (GERD) ЖІӨ‑нің шамамен 0,14%-ын құрайды, бұл аграрлық инновацияға көп инвестиция салатын елдерден айтарлықтай төмен.

Despite its scientific base, Kazakhstan's breeding system faces several structural challenges. First, high import dependence persists for vegetable, sugar beet, potato, and fruit crop seeds, where domestic coverage is estimated at less than 10% in certain segments (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Such dependence reduces technological sovereignty and increases vulnerability to disruptions in global supply chains. Second, the innovation chain is fragmented, with insufficient integration among fundamental genetics research, breeding institutions, seed multiplication enterprises, and commercial producers. Weak public–private partnerships limit the commercialization and scaling of new varieties. Third, demographic challenges affect the sustainability of research: the average age of plant breeders exceeds 60 years in many institutions, while the influx of young specialists remains insufficient (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Finally, limited research funding constrains modernization — Kazakhstan's R&D intensity (0.14% of GDP) is significantly lower than Russia (~0.9% of GDP), China (~2.6% of GDP), and the European Union (2.24% of GDP in 2024) (World Bank, 2025).Несмотря на имеющуюся научную базу, селекционная система Казахстана сталкивается с рядом структурных проблем. Во‑первых, сохраняется высокая импортозависимость по семенам овощных культур, сахарной свёклы, картофеля и плодовых культур; в отдельных сегментах доля отечественного обеспечения оценивается менее чем в 10% (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Такая зависимость снижает технологический суверенитет и повышает уязвимость к сбоям в глобальных цепочках поставок. Во‑вторых, инновационная цепочка фрагментирована, и интеграция между фундаментальными генетическими исследованиями, селекционными учреждениями, предприятиями по размножению семян и коммерческими производителями недостаточна. Слабые государственно‑частные партнёрства ограничивают коммерциализацию и масштабирование новых сортов. В‑третьих, демографические факторы влияют на устойчивость исследований: средний возраст селекционеров во многих учреждениях превышает 60 лет, приток молодых специалистов остаётся недостаточным (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Наконец, ограниченное финансирование сдерживает модернизацию — интенсивность НИОКР Казахстана (0,14% ВВП) значительно ниже, чем в России (~0,9% ВВП), Китае (~2,6% ВВП) и Европейском союзе (2,24% ВВП в 2024 г.) (World Bank, 2025).Ғылыми негізіне қарамастан, Қазақстанның селекциялық жүйесі бірнеше құрылымдық мәселелерге тап болады. Біріншіден, көкөніс дақылдары, қант қызылшасы, картоп және жеміс дақылдары тұқымдары бойынша импортқа тәуелділік жоғары; жекелеген сегменттерде отандық қамту үлесі 10%-дан төмен деп бағаланады (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Мұндай тәуелділік технологиялық егемендікті әлсіретіп, жаһандық жеткізу тізбектеріндегі іркілістерге осалдықты арттырады. Екіншіден, инновациялық тізбек бытыраңқы: іргелі генетика, селекциялық ұйымдар, тұқым көбейту кәсіпорындары және коммерциялық өндірушілер арасындағы интеграция жеткіліксіз. Мемлекеттік‑жекеменшік әріптестіктің әлсіздігі жаңа сорттарды коммерцияландыру мен кеңінен енгізуді шектейді. Үшіншіден, демографиялық факторлар жүйенің орнықтылығына әсер етеді: көптеген ұйымдарда селекционерлердің орташа жасы 60 жастан асады, ал жас мамандар легі жеткіліксіз (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Соңында, шектеулі қаржыландыру жаңғыртуды тежейді — Қазақстандағы ҒЗТКЖ қарқындылығы (ЖІӨ‑нің 0,14%-ы) Ресейден (~0,9%), Қытайдан (~2,6%) және Еуропалық Одақтан (2024 ж. 2,24%) айтарлықтай төмен (World Bank, 2025).

In Russia, state programs aim to increase domestic seed self-sufficiency and strengthen breeding technologies. China exemplifies rapid technological advancement in agricultural genomics, with R&D expenditure exceeding 2.5% of GDP enabling national genomic platforms and large-scale breeding programs integrating CRISPR-based technologies and genomic selection. The European Union maintains one of the most advanced breeding ecosystems in the world — in 2024, EU R&D expenditure reached €403 billion, corresponding to 2.24% of GDP. Compared to these systems, Kazakhstan's breeding infrastructure remains in a transitional phase. While foundational expertise exists, scaling molecular breeding and achieving technological parity require sustained increases in R&D investment and systemic integration.В России государственные программы нацелены на повышение самообеспеченности семенами и усиление селекционных технологий. Китай демонстрирует быстрый технологический прогресс в агрогеномике: расходы на НИОКР превышают 2,5% ВВП, что позволяет развивать национальные геномные платформы и крупномасштабные селекционные программы, интегрирующие CRISPR‑технологии и геномную селекцию. Европейский союз поддерживает одну из наиболее развитых селекционных экосистем в мире — в 2024 г. расходы ЕС на НИОКР достигли €403 млрд, что соответствует 2,24% ВВП. По сравнению с этими системами инфраструктура селекции в Казахстане остаётся в переходной фазе. Хотя базовые компетенции существуют, масштабирование молекулярной селекции и достижение технологического паритета требуют устойчивого роста инвестиций в НИОКР и системной интеграции.Ресейде мемлекеттік бағдарламалар тұқым бойынша өзін-өзі қамтамасыз етуді арттыруға және селекциялық технологияларды күшейтуге бағытталған. Қытай агрогеномикада қарқынды технологиялық ілгерілеуді көрсетеді: ҒЗТКЖ шығындары ЖІӨ‑нің 2,5%-ынан асады, бұл ұлттық геномдық платформаларды және CRISPR‑технологиялары мен геномдық селекцияны біріктіретін ірі ауқымды селекциялық бағдарламаларды дамытуға мүмкіндік береді. Еуропалық Одақ әлемдегі ең дамыған селекциялық экожүйелердің бірін сақтайды — 2024 жылы ЕО‑ның ҒЗТКЖ шығындары €403 млрд-қа жетіп, ЖІӨ‑нің 2,24%-ын құрады. Осы жүйелермен салыстырғанда, Қазақстандағы селекциялық инфрақұрылым өтпелі кезеңде. Негізгі құзыреттер болғанымен, молекулалық селекцияны ауқымдау және технологиялық паритетке жету үшін ҒЗТКЖ-ға тұрақты инвестиция өсімі және жүйелік интеграция қажет.

The Comprehensive Plan for the Development of Breeding and Seed Production (2024–2028), adopted by the Government of Kazakhstan, sets quantitative targets, including the development of 108 new varieties and the increased use of elite domestic seeds (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). From a scientific perspective, this period represents a critical window for modernization. For sustainable development through 2030, several strategic priorities emerge: (1) expansion of genomic selection and MAS across priority crops; (2) establishment of national genotyping platforms and integrated bioinformatics centers; (3) strengthening public-private partnerships in seed commercialization; (4) increasing GERD to at least 1% of GDP as a medium-term benchmark; and (5) enhancing international collaboration with leading breeding centers. Bridging the gap between classical breeding traditions and genomics-driven innovation will determine Kazakhstan's ability to enhance agricultural resilience and reduce import dependence.Комплексный план развития селекции и семеноводства (2024–2028), принятый Правительством Казахстана, задаёт количественные ориентиры, включая создание 108 новых сортов и увеличение использования элитных отечественных семян (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). С научной точки зрения этот период является критическим окном модернизации. Для устойчивого развития до 2030 г. выделяются следующие стратегические приоритеты: (1) расширение геномной селекции и MAS по приоритетным культурам; (2) создание национальных платформ генотипирования и интегрированных биоинформатических центров; (3) усиление государственно‑частных партнёрств в коммерциализации семян; (4) рост GERD как минимум до 1% ВВП в качестве среднесрочного ориентира; и (5) расширение международного сотрудничества с ведущими селекционными центрами. Преодоление разрыва между традициями классической селекции и геномикой‑ориентированной инновацией будет определять способность Казахстана повысить устойчивость сельского хозяйства и снизить импортозависимость.Қазақстан Үкіметі қабылдаған Селекция және тұқым шаруашылығын дамытудың кешенді жоспары (2024–2028) 108 жаңа сортты әзірлеу және элиталық отандық тұқымдарды пайдалануды арттыру сияқты сандық мақсаттарды айқындайды (Government of the Republic of Kazakhstan, 2024). Ғылыми тұрғыдан бұл кезең жаңғырту үшін шешуші терезе болып табылады. 2030 жылға дейін тұрақты даму үшін келесі стратегиялық басымдықтар өзекті: (1) басым дақылдар бойынша геномдық селекция мен MAS-ты кеңейту; (2) ұлттық генотиптеу платформаларын және біріктірілген биоинформатика орталықтарын құру; (3) тұқымды коммерцияландыруда мемлекеттік‑жекеменшік әріптестікті күшейту; (4) орта мерзімді бағдар ретінде GERD-ті кемінде ЖІӨ‑нің 1%-ына дейін арттыру; және (5) жетекші селекциялық орталықтармен халықаралық ынтымақтастықты кеңейту. Классикалық селекция дәстүрлері мен геномикаға негізделген инновация арасындағы алшақтықты қысқарту Қазақстанның аграрлық орнықтылығын арттыру және импортқа тәуелділікті азайту қабілетін айқындайды.

Fundamental Research in Plant Genetics: Current Focus and Critical BottlenecksФундаментальные исследования в генетике растений: текущие направления и ключевые узкие местаӨсімдік генетикасындағы іргелі зерттеулер: қазіргі басымдықтар және негізгі шектеулер

Fundamental research in Kazakhstan is increasingly focused on the genetic mechanisms underlying adaptation to drought, heat stress, salinity, and emerging pathogens, in line with regional climate projections (IPCC, 2021). Conservation and utilization of plant genetic resources represent another strategic priority, as emphasized in national analytical reports (National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2022). Nevertheless, several bottlenecks persist. The country remains unable to establish a National GenBank for the centralized collection of wild and cultivated genetic resources. Existing germplasm collections are distributed across many research organizations and lack comprehensive genomic passportization and standardized digital databases, limiting their effective integration into breeding pipelines.Фундаментальные исследования в Казахстане всё в большей степени ориентированы на генетические механизмы адаптации к засухе, тепловому стрессу, засолению и возникающим патогенам в соответствии с региональными климатическими прогнозами (IPCC, 2021). Сохранение и использование генетических ресурсов растений — ещё один стратегический приоритет, подчёркнутый в национальных аналитических отчётах (National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2022). Тем не менее сохраняются узкие места. Страна пока не смогла создать Национальный генбанк для централизованного сбора диких и культурных генетических ресурсов. Действующие коллекции распределены по многочисленным организациям и не имеют полной геномной паспортизации и стандартизированных цифровых баз данных, что ограничивает их эффективную интеграцию в селекционные конвейеры.Қазақстандағы іргелі зерттеулер аймақтық климаттық болжамдарға сәйкес (IPCC, 2021) құрғақшылыққа, жылу стрессіне, тұздануға және жаңа пайда болатын патогендерге бейімделудің генетикалық механизмдеріне көбірек бағытталуда. Өсімдік генетикалық ресурстарын сақтау және пайдалану ұлттық аналитикалық есептерде атап көрсетілген тағы бір стратегиялық басымдық болып табылады (National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2022). Дегенмен, маңызды шектеулер сақталады. Елде жабайы және мәдени өсімдіктердің генетикалық ресурстарын орталықтандырылған жинақтауға арналған Ұлттық генбанк әлі құрылмаған. Қолда бар коллекциялар көптеген ұйымдарға бөлініп орналасқан және толық геномдық паспорттау мен стандартталған цифрлық дерекқорлар жеткіліксіз, бұл оларды селекциялық үрдістерге тиімді біріктіруді шектейді.

As one of the world's largest countries with predominantly continental and arid climates, Kazakhstan requires crop varieties with enhanced drought tolerance, heat resistance, and adaptability to saline and marginal soils. Consequently, genetic studies of abiotic stress tolerance have become a strategic priority. Globally, understanding the molecular mechanisms underlying plant responses to drought, salinity, and temperature extremes relies on advances in functional genomics, transcriptomics, and systems biology (Varshney et al., 2021; Hickey et al., 2019). In Kazakhstan, research institutions have begun incorporating molecular marker systems and candidate gene approaches to study adaptive traits, particularly in wheat and barley. However, large-scale genomic selection platforms and high-density SNP genotyping arrays remain limited in scope.Как одна из крупнейших стран мира с преимущественно континентальным и аридным климатом, Казахстан нуждается в сортах с повышенной засухоустойчивостью, жароустойчивостью и адаптацией к засолённым и маргинальным почвам. Поэтому исследования генетики устойчивости к абиотическим стрессам стали стратегическим приоритетом. В мире понимание молекулярных механизмов ответов растений на засуху, засоление и экстремальные температуры опирается на достижения функциональной геномики, транскриптомики и системной биологии (Varshney et al., 2021; Hickey et al., 2019). В Казахстане исследовательские организации начали внедрять маркерные системы и подходы «кандидатных генов» для изучения адаптивных признаков, особенно у пшеницы и ячменя. Однако крупномасштабные платформы геномной селекции и высокоплотные SNP‑чипы по‑прежнему ограничены по масштабу.Көбіне континенттік және аридті климаты бар әлемдегі ең ірі елдердің бірі ретінде Қазақстанға құрғақшылыққа төзімділігі жоғары, ыстыққа төзімді және тұзданған әрі маргиналды топырақтарға бейім сорттар қажет. Сондықтан абиотикалық стресс төзімділігінің генетикасын зерттеу стратегиялық басымдыққа айналды. Әлемде өсімдіктің құрғақшылыққа, тұздануға және температураның шектен тыс ауытқуларына жауап беруінің молекулалық механизмдерін түсіну функционалдық геномика, транскриптомика және жүйелік биология жетістіктеріне сүйенеді (Varshney et al., 2021; Hickey et al., 2019). Қазақстанда ғылыми ұйымдар, әсіресе бидай мен арпада, бейімделуші белгілерді зерттеу үшін маркерлік жүйелерді және кандидат-ген тәсілдерін қолдана бастады. Алайда геномдық селекцияның ірі платформалары мен жоғары тығыздықты SNP генотиптеу массивтері әлі де шектеулі.

The conservation and utilization of plant genetic resources is another critical area. The erosion of agro-biodiversity poses long-term risks to breeding sustainability. Internationally, gene banks and integrated germplasm characterization platforms serve as essential infrastructure for resilient breeding systems (FAO, 2010; Halewood et al., 2020). Kazakhstan maintains national collections of crop germplasm; however, comprehensive genomic passportization and the digital integration of these resources are still in their early stages. Genomic selection (GS), which uses genome-wide markers to predict breeding values, has significantly accelerated genetic gain in major crops worldwide (Hickey et al., 2017). While marker-assisted selection (MAS) is gradually being adopted in Kazakhstan, full-scale implementation of GS requires substantial computational infrastructure and standardized phenotypic data.Сохранение и использование генетических ресурсов — ещё одно критически важное направление. Эрозия агробиоразнообразия создаёт долгосрочные риски для устойчивости селекции. В международной практике генбанки и интегрированные платформы характеристики гермплазмы служат ключевой инфраструктурой для устойчивых селекционных систем (FAO, 2010; Halewood et al., 2020). Казахстан поддерживает национальные коллекции гермплазмы сельскохозяйственных культур; однако комплексная геномная паспортизация и цифровая интеграция этих ресурсов находятся на ранних стадиях. Геномная селекция (GS), использующая полногеномные маркеры для предсказания селекционной ценности, существенно ускорила генетический прогресс в ведущих культурах мира (Hickey et al., 2017). В Казахстане маркер‑ассоциированная селекция постепенно внедряется, однако полноформатная реализация GS требует значительных вычислительных ресурсов и стандартизированных фенотипических данных.Өсімдік генетикалық ресурстарын сақтау және пайдалану тағы бір аса маңызды бағыт. Агробиоәртүрліліктің азаюы селекцияның тұрақтылығына ұзақ мерзімді қауіп төндіреді. Халықаралық тәжірибеде генбанктер және germplasm-ды сипаттаудың интеграцияланған платформалары орнықты селекциялық жүйелердің негізгі инфрақұрылымы болып саналады (FAO, 2010; Halewood et al., 2020). Қазақстанда дақыл germplasm-ының ұлттық коллекциялары бар, бірақ бұл ресурстарды толық геномдық паспорттау және цифрлық біріктіру әлі бастапқы кезеңде. Геномдық селекция (GS) — селекциялық құндылықты болжау үшін бүкілгеномдық маркерлерді қолданатын тәсіл — әлемнің негізгі дақылдарында генетикалық өсімді едәуір жеделдетті (Hickey et al., 2017). Қазақстанда маркерге негізделген селекция біртіндеп енгізілуде, алайда GS-ті толық көлемде іске асыру үшін айтарлықтай есептеу инфрақұрылымы және стандартталған фенотиптік деректер қажет.

One of the most critical scientific questions for Kazakhstan concerns genotype–environment (G×E) interactions under increasingly unstable climatic conditions. Climate projections indicate increased drought frequency and greater temperature variability across Central Asia (IPCC, 2021). Globally, integrated G×E modeling and high-throughput phenotyping platforms have enhanced the precision of selecting climate-resilient genotypes (Araus et al., 2018). In Kazakhstan, although multi-location field trials are conducted, phenomic tools such as UAV-based remote sensing, spectral imaging, and automated stress diagnostics remain underutilized. This technological gap limits the predictive capacity of breeding programs under climate uncertainty.Одним из наиболее критичных научных вопросов для Казахстана являются взаимодействия «генотип–среда» (G×E) в условиях усиливающейся климатической нестабильности. Климатические прогнозы указывают на рост частоты засух и увеличение температурной вариабельности в Центральной Азии (IPCC, 2021). В мире интегрированное моделирование G×E и платформы высокопроизводительного фенотипирования повысили точность отбора климатически устойчивых генотипов (Araus et al., 2018). В Казахстане, хотя многофакторные полевые испытания в разных регионах проводятся, феномические инструменты — БПЛА‑мониторинг, спектральная визуализация и автоматизированная диагностика стресса — используются недостаточно. Этот технологический разрыв снижает предсказательную способность селекционных программ в условиях климатической неопределённости.Қазақстан үшін ең өзекті ғылыми мәселелердің бірі — климаттық тұрақсыздық күшейген жағдайда «генотип–орта» (G×E) өзара әрекеттесулерін түсіну. Климаттық болжамдар Орталық Азияда құрғақшылық жиілігінің артуын және температура құбылмалылығының күшеюін көрсетеді (IPCC, 2021). Әлемдік тәжірибеде G×E-ті интеграцияланған модельдеу және жоғары өткізу қабілетті фенотиптеу платформалары климатқа төзімді генотиптерді іріктеу дәлдігін арттырды (Araus et al., 2018). Қазақстанда көп аймақты далалық сынақтар жүргізілгенімен, феномикалық құралдар — дрондар (UAV) арқылы қашықтан мониторинг, спектралдық бейнелеу және стрессті автоматты диагностикалау — жеткілікті қолданылмайды. Бұл технологиялық алшақтық климаттық белгісіздік жағдайында селекциялық бағдарламалардың болжаушылық мүмкіндігін төмендетеді.

Kazakhstan's R&D expenditure remains approximately 0.14% of GDP (World Bank, 2025), limiting sustained investment in sequencing facilities, high-throughput genotyping, and computational biology. The European Union invests over 2% of GDP in R&D, and China exceeds 2.5%, enabling large-scale genomic platforms and AI-assisted breeding systems. Without systematic investment in digital infrastructure and in training bioinformatics specialists, the transition from classical to genomics-driven breeding will remain incremental.Расходы Казахстана на НИОКР остаются на уровне около 0,14% ВВП (World Bank, 2025), что ограничивает устойчивые инвестиции в секвенирование, высокопроизводительное генотипирование и вычислительную биологию. Европейский союз инвестирует более 2% ВВП в НИОКР, а Китай превышает 2,5%, что обеспечивает развитие крупномасштабных геномных платформ и систем селекции с поддержкой ИИ. Без системных вложений в цифровую инфраструктуру и подготовку биоинформатиков переход от классической селекции к геномике‑ориентированной будет оставаться постепенным.Қазақстандағы ҒЗТКЖ шығындары ЖІӨ‑нің шамамен 0,14%-ы деңгейінде қалып отыр (World Bank, 2025), бұл секвенирлеу, жоғары өткізу қабілетті генотиптеу және есептеу биологиясына тұрақты инвестиция салуды шектейді. Еуропалық Одақ ҒЗТКЖ-ға ЖІӨ‑нің 2%-дан астамын, ал Қытай 2,5%-дан да көп қаржы бөледі, бұл ірі геномдық платформаларды және ЖИ-қолдауымен селекциялық жүйелерді дамытуға мүмкіндік береді. Цифрлық инфрақұрылымға және биоинформатика мамандарын даярлауға жүйелі инвестиция болмайынша, классикалық селекциядан геномикаға негізделген селекцияға көшу баяу жүретін болады.

Human capital represents one of the most pressing bottlenecks. The aging of senior breeding specialists, combined with insufficient recruitment of young researchers, threatens the continuity of scientific schools and institutional memory. Expanding graduate programs in plant genomics, computational biology, and quantitative genetics is essential for sustaining innovation.Кадровый потенциал является одним из наиболее острых ограничений. Старение ведущих селекционеров в сочетании с недостаточным привлечением молодых исследователей угрожает преемственности научных школ и институциональной памяти. Расширение магистерских и докторских программ по геномике растений, вычислительной биологии и количественной генетике необходимо для поддержания инноваций.Адам капиталы — ең өткір шектеулердің бірі. Аға буын селекционерлердің қартаюы және жас зерттеушілердің жеткіліксіз тартылуы ғылыми мектептердің сабақтастығына және институционалдық жадыға қауіп төндіреді. Инновацияны сақтау үшін өсімдік геномикасы, есептеу биологиясы және сандық генетика бойынша магистратура мен докторантура бағдарламаларын кеңейту қажет.

The analysis of current trends indicates several critical bottlenecks: (1) limited scale of genome-wide genotyping and genomic selection; (2) insufficient integration of phenomics and predictive modeling; (3) fragmented digital infrastructure and bioinformatics capacity; (4) inadequate R&D investment relative to international benchmarks; and (5) demographic imbalance in the research workforce. Addressing these bottlenecks requires coordinated policies that link fundamental research funding to applied breeding programs. Future priorities should include national SNP platforms for priority crops, integrated G×E modeling systems, digital germplasm databases, and international research partnerships.Анализ текущих тенденций позволяет выделить следующие критические узкие места: (1) ограниченный масштаб полногеномного генотипирования и геномной селекции; (2) недостаточная интеграция феномики и предсказательного моделирования; (3) фрагментированная цифровая инфраструктура и ограниченная биоинформатическая ёмкость; (4) недостаточные инвестиции в НИОКР по сравнению с международными ориентирами; и (5) демографический дисбаланс в кадровом составе. Устранение этих ограничений требует скоординированной политики, связывающей финансирование фундаментальных исследований с прикладными селекционными программами. В числе будущих приоритетов — национальные SNP‑платформы для приоритетных культур, интегрированные системы G×E‑моделирования, цифровые базы данных генетических ресурсов и международные научные партнёрства.Қазіргі үрдістерді талдау келесі негізгі шектеулерді айқындайды: (1) бүкілгеномдық генотиптеу мен геномдық селекцияның ауқымының шектеулілігі; (2) феномика мен болжаушылық модельдеудің жеткіліксіз интеграциясы; (3) цифрлық инфрақұрылымның бытыраңқылығы және биоинформатика әлеуетінің шектеулі болуы; (4) халықаралық бағдарлармен салыстырғанда ҒЗТКЖ инвестициясының жеткіліксіздігі; және (5) кадр құрамындағы демографиялық теңгерімсіздік. Бұл мәселелерді шешу іргелі зерттеулерді қаржыландыруды қолданбалы селекциялық бағдарламалармен байланыстыратын үйлестірілген саясатты талап етеді. Болашақ басымдықтарға басым дақылдар бойынша ұлттық SNP платформалары, G×E модельдеудің интеграцияланған жүйелері, генқордың цифрлық дерекқорлары және халықаралық ғылыми әріптестіктер жатады.

Applied Research and Plant Breeding SystemsПрикладные исследования и системы селекции растенийҚолданбалы зерттеулер және өсімдік селекциясы жүйелері

Applied research serves as the critical interface between fundamental genetic discoveries and their practical application in crop improvement. In modern breeding systems, applied research integrates classical selection methods with molecular tools, multi-environment testing, and seed multiplication to deliver competitive varieties adapted to specific agroecological conditions. In Kazakhstan, applied plant breeding remains predominantly based on conventional phenotypic selection and multi-year field trials, which have historically enabled the development of locally adapted cultivars, particularly for cereals such as wheat and barley. These approaches have ensured baseline yield stability under continental climatic conditions but are increasingly insufficient in the context of climate variability, shortened breeding cycles, and global competition (Tester & Langridge, 2010). International experience demonstrates that applied breeding systems capable of sustained genetic gain rely on integrating molecular breeding technologies, optimized breeding pipelines, and strong linkages with seed production and commercialization sectors (Hickey et al., 2017). While elements of marker-assisted selection (MAS) have been introduced in Kazakhstan, their application remains fragmented and limited to individual traits and crops.Прикладные исследования являются ключевым интерфейсом между фундаментальными генетическими открытиями и их практическим применением в улучшении сельскохозяйственных культур. В современных селекционных системах прикладные исследования интегрируют классические методы отбора с молекулярными инструментами, испытаниями в различных средах и размножением семян для вывода конкурентоспособных сортов, адаптированных к конкретным агроэкологическим условиям. В Казахстане прикладная селекция растений по‑прежнему преимущественно основана на традиционном фенотипическом отборе и многолетних полевых испытаниях, что исторически обеспечивало создание локально адаптированных сортов, особенно для зерновых культур — пшеницы и ячменя. Эти подходы обеспечивали базовую стабильность урожая в континентальном климате, но становятся недостаточными в условиях усиления климатической изменчивости, необходимости сокращения селекционных циклов и глобальной конкуренции (Tester & Langridge, 2010). Международный опыт показывает, что устойчивый генетический прогресс достигается при интеграции молекулярных технологий селекции, оптимизированных селекционных конвейеров и прочных связей с семеноводством и коммерциализацией (Hickey et al., 2017). Хотя элементы маркер‑ассоциированной селекции (MAS) внедрены в Казахстане, их применение остаётся фрагментированным и ограничено отдельными признаками и культурами.Қолданбалы зерттеулер іргелі генетикалық жаңалықтар мен олардың дақылдарды жақсартудағы практикалық қолданылуы арасындағы негізгі көпір болып табылады. Қазіргі селекциялық жүйелерде қолданбалы зерттеулер классикалық іріктеу әдістерін молекулалық құралдармен, әртүрлі ортадағы сынақтармен және тұқым көбейтумен біріктіріп, нақты агроэкологиялық жағдайларға бейімделген бәсекеге қабілетті сорттарды шығаруға мүмкіндік береді. Қазақстанда қолданбалы өсімдік селекциясы тарихи түрде, әсіресе бидай мен арпа сияқты дәнді дақылдар үшін, дәстүрлі фенотиптік іріктеу мен көпжылдық далалық сынақтарға негізделіп келді. Бұл тәсілдер континенттік климат жағдайында өнімнің базалық тұрақтылығын қамтамасыз етті, бірақ климаттық құбылмалылықтың артуы, селекциялық циклдарды қысқарту қажеттілігі және жаһандық бәсеке жағдайында жеткіліксіз бола бастады (Tester & Langridge, 2010). Халықаралық тәжірибе тұрақты генетикалық өсім молекулалық селекциялық технологияларды, оңтайландырылған селекциялық конвейерлерді және тұқым өндірісі мен коммерцияландыру секторларымен мықты байланыстарды біріктіргенде ғана қамтамасыз етілетінін көрсетеді (Hickey et al., 2017). Қазақстанда маркерге негізделген селекцияның (MAS) жекелеген элементтері енгізілгенімен, олардың қолданылуы бытыраңқы және жеке белгілер мен дақылдармен шектеледі.

Kazakhstan's applied breeding system is organized primarily within public research institutions and experimental stations, with limited participation from private breeding companies. This structure contrasts with systems in the European Union, China, and North America, where public-private partnerships dominate the development and commercialization of variety (OECD, 2015). Current breeding programs focus on yield stability under drought and heat stress, resistance to major fungal and bacterial diseases, and adaptation to low-input and marginal soil conditions. Despite these priorities, the rate of varietal turnover remains relatively low. In several crop groups, outdated varieties continue to occupy substantial portions of cultivated areas, reducing productivity gains. The limited scale of applied genomic selection, insufficient high-throughput phenotyping, and constrained access to elite parental lines further restrict breeding efficiency.Прикладная селекционная система Казахстана организована главным образом в рамках государственных научных учреждений и опытных станций при ограниченном участии частных селекционных компаний. Такая структура отличается от систем Европейского союза, Китая и Северной Америки, где доминируют государственно‑частные партнёрства в разработке и коммерциализации сортов (OECD, 2015). Текущие программы селекции ориентированы на стабильность урожая при засухе и жаре, устойчивость к основным грибным и бактериальным болезням, а также адаптацию к низким уровням агровходов и маргинальным почвам. Несмотря на эти приоритеты, темпы обновления сортов остаются относительно низкими. В ряде групп культур устаревшие сорта продолжают занимать значительные площади, что ограничивает рост производительности. Ограниченный масштаб геномной селекции, недостаток высокопроизводительного фенотипирования и стеснённый доступ к элитным родительским линиям дополнительно снижают эффективность селекции.Қазақстандағы қолданбалы селекциялық жүйе негізінен мемлекеттік ғылыми ұйымдар мен тәжірибе станциялары аясында ұйымдастырылған, ал жеке селекциялық компаниялардың қатысуы шектеулі. Бұл құрылым Еуропалық Одақ, Қытай және Солтүстік Америкадағы жүйелерден ерекшеленеді, онда сорттарды әзірлеу мен коммерцияландыруда мемлекеттік‑жекеменшік әріптестік басым (OECD, 2015). Қазіргі селекциялық бағдарламалар құрғақшылық пен ыстықта өнім тұрақтылығына, негізгі саңырауқұлақ және бактериялық ауруларға төзімділікке, сондай-ақ төмен агротехникалық кірістер жағдайына және маргиналды топырақтарға бейімделуге бағытталған. Осы басымдықтарға қарамастан, сорттардың жаңару қарқыны салыстырмалы түрде төмен. Бірқатар дақыл топтарында ескірген сорттар егістік алқаптарының елеулі бөлігін алып, өнімділік өсімін шектейді. Геномдық селекцияның шектеулі ауқымы, жоғары өткізу қабілетті фенотиптеудің жеткіліксіздігі және элиталық ата-аналық желілерге қолжетімділіктің тарлығы селекция тиімділігін одан әрі төмендетеді.

An effective seed system is a cornerstone of applied breeding success. Globally, seed systems are characterized by clear differentiation between breeder, foundation, and certified seed classes, supported by regulatory frameworks and quality assurance mechanisms (FAO & OECD, 2018). In Kazakhstan, the seed sector is structurally fragmented, with limited coordination among breeders, seed multipliers, and distributors. As a result, even scientifically promising varieties may fail to reach farmers at scale. The low share of elite and certified domestic seeds in certain crop segments reflects systemic inefficiencies in technology transfer. Without similar integration, the outputs of applied breeding in Kazakhstan risk remaining underutilized.Эффективная семенная система является опорой успеха прикладной селекции. В международной практике семеноводство характеризуется чётким разделением классов семян (селекционные, базовые и сертифицированные), поддерживаемым регуляторными рамками и механизмами контроля качества (FAO & OECD, 2018). В Казахстане семенной сектор структурно фрагментирован и характеризуется ограниченной координацией между селекционерами, семенными хозяйствами‑множителями и дистрибьюторами. В результате даже научно перспективные сорта могут не доходить до фермеров в требуемом масштабе. Низкая доля элитных и сертифицированных отечественных семян в отдельных сегментах отражает системные сбои в трансфере технологий. Без сопоставимой интеграции результаты прикладной селекции в Казахстане рискуют оставаться недоиспользованными.Тиімді тұқым шаруашылығы жүйесі қолданбалы селекция табысының тірегі болып табылады. Әлемдік тәжірибеде тұқым жүйелері тұқым кластарын (селекциялық, базалық және сертификатталған) айқын ажыратумен және оны реттеуші негіздер мен сапа бақылау тетіктерімен қолдаумен сипатталады (FAO & OECD, 2018). Қазақстанда тұқым секторы құрылымдық тұрғыдан бытыраңқы, селекционерлер, тұқым көбейтуші шаруашылықтар және таратушылар арасындағы үйлестіру шектеулі. Соның салдарынан ғылыми тұрғыдан перспективалы сорттар да фермерлерге қажетті ауқымда жетпеуі мүмкін. Жекелеген сегменттерде элиталық және сертификатталған отандық тұқымдардың үлесінің төмен болуы технология трансферіндегі жүйелік тиімсіздіктерді көрсетеді. Осындай интеграция болмаған жағдайда Қазақстандағы қолданбалы селекция нәтижелері толық пайдаланылмай қалуы мүмкін.

Digital transformation is increasingly redefining applied breeding systems. Advanced breeding pipelines incorporate digital field data capture, genomic prediction models, decision-support tools, and real-time monitoring of seed production (Crossa et al., 2017). In Kazakhstan, the digitalization of applied breeding is in its early stages, with limited adoption of integrated data management systems. The absence of unified breeding databases and standardized phenotyping protocols constrains the effective use of molecular data in selection decisions. Scaling digital breeding tools requires not only technological investment but also institutional reforms that promote data sharing and interdisciplinary collaboration.Цифровая трансформация всё сильнее меняет прикладные селекционные системы. Современные селекционные конвейеры включают цифровой сбор полевых данных, модели геномного прогнозирования, инструменты поддержки решений и мониторинг семеноводства в режиме, близком к реальному времени (Crossa et al., 2017). В Казахстане цифровизация прикладной селекции находится на ранней стадии, а внедрение интегрированных систем управления данными ограничено. Отсутствие единых селекционных баз данных и стандартизированных протоколов фенотипирования сдерживает эффективное использование молекулярной информации в принятии селекционных решений. Масштабирование цифровых инструментов требует не только технологических инвестиций, но и институциональных реформ, стимулирующих обмен данными и междисциплинарное взаимодействие.Цифрлық трансформация қолданбалы селекциялық жүйелерді барған сайын қайта қалыптастыруда. Озық селекциялық конвейерлер далалық деректерді цифрлық жинауды, геномдық болжам модельдерін, шешім қабылдауды қолдау құралдарын және тұқым өндірісін нақты уақытқа жақын режимде бақылауды қамтиды (Crossa et al., 2017). Қазақстанда қолданбалы селекцияны цифрландыру әлі бастапқы кезеңде, ал деректерді басқарудың интеграцияланған жүйелерін енгізу шектеулі. Біртұтас селекциялық дерекқорлардың және стандартталған фенотиптеу хаттамаларының болмауы молекулалық деректерді іріктеу шешімдерінде тиімді пайдалануға кедергі келтіреді. Цифрлық құралдарды ауқымдау тек технологиялық инвестицияны ғана емес, деректермен бөлісуді және пәнаралық ынтымақтастықты ынталандыратын институционалдық реформаларды да талап етеді.

The analysis of applied breeding systems in Kazakhstan reveals several persistent constraints: (1) dominance of classical breeding methods with limited genomic integration; (2) weak linkages between breeding programs and seed production chains; (3) low participation of the private sector in applied breeding; (4) insufficient digital infrastructure for data-driven selection; and (5) slow varietal turnover and limited farmer adoption of new cultivars. Strategic priorities for applied research include: expansion of MAS and genomic selection into routine breeding workflows; development of regional breeding programs tailored to agroecological zones; strengthening public–private partnerships in variety commercialization; investment in digital breeding platforms and decision-support systems; and alignment of breeding objectives with farmer needs and market demand.Анализ прикладных селекционных систем Казахстана выявляет устойчивые ограничения: (1) доминирование классических методов при ограниченной интеграции геномики; (2) слабые связи между селекционными программами и цепочками семеноводства; (3) низкое участие частного сектора в прикладной селекции; (4) недостаточная цифровая инфраструктура для данных‑ориентированного отбора; и (5) медленное обновление сортов и ограниченное внедрение новых культиваров фермерами. Стратегические приоритеты прикладных исследований включают: расширение MAS и геномной селекции до рутинных рабочих процессов; развитие региональных селекционных программ по агроэкологическим зонам; усиление государственно‑частных партнёрств в коммерциализации сортов; инвестиции в цифровые селекционные платформы и системы поддержки решений; и согласование селекционных целей с потребностями фермеров и рыночным спросом.Қазақстандағы қолданбалы селекциялық жүйелерді талдау мынадай тұрақты шектеулерді көрсетеді: (1) геномика интеграциясы шектеулі жағдайда классикалық әдістердің басымдығы; (2) селекциялық бағдарламалар мен тұқым шаруашылығы тізбектері арасындағы байланыстардың әлсіздігі; (3) қолданбалы селекцияға жеке сектордың қатысуының төмендігі; (4) дерекке негізделген іріктеу үшін цифрлық инфрақұрылымның жеткіліксіздігі; және (5) сорттардың баяу жаңаруы әрі фермерлер тарапынан жаңа сорттарды енгізудің шектеулілігі. Қолданбалы зерттеулердің стратегиялық басымдықтарына MAS пен геномдық селекцияны күнделікті жұмыс үрдістеріне дейін кеңейту; агроэкологиялық аймақтарға бейімделген өңірлік селекциялық бағдарламаларды дамыту; сорттарды коммерцияландыруда мемлекеттік‑жекеменшік әріптестікті күшейту; цифрлық селекциялық платформалар мен шешім қолдау жүйелеріне инвестиция салу; сондай-ақ селекциялық мақсаттарды фермер қажеттіліктері мен нарық сұранысына сәйкестендіру жатады.

Prospects and Strategic Directions for 2025–2030Перспективы и стратегические направления на 2025–2030 годы2025–2030 жылдарға арналған перспективалар мен стратегиялық бағыттар

The period 2025–2030 is a crucial phase for modernizing plant genetics and breeding in Kazakhstan. Global agricultural innovation is increasingly driven by genomics-enabled breeding pipelines that integrate high-density genotyping, phenomics, predictive modeling, and digital decision-support systems (Hickey et al., 2017; Crossa et al., 2017). Countries that have successfully accelerated genetic gain have transitioned from phenotype-dominant selection to genomics-assisted and genomic selection (GS) frameworks (Anilkumar et al., 2022). For Kazakhstan, a strategic priority is the gradual scaling of marker-assisted selection (MAS) toward routine implementation of genome-wide selection across priority crops. Establishing national SNP genotyping platforms and centralized bioinformatics hubs would significantly enhance breeding efficiency. Achieving this transition requires coordinated investments in laboratory infrastructure, high-throughput sequencing capacity, and computational resources. Importantly, modernization should prioritize crops critical to national food security and export potential, including wheat, barley, oilseeds, and forage crops.Период 2025–2030 гг. является ключевой фазой модернизации генетики и селекции растений в Казахстане. Глобальные аграрные инновации всё больше опираются на геномикой‑поддерживаемые селекционные конвейеры, интегрирующие высокоплотное генотипирование, феномику, предсказательное моделирование и цифровые системы поддержки решений (Hickey et al., 2017; Crossa et al., 2017). Страны, ускорившие генетический прогресс, перешли от доминирования фенотипического отбора к рамкам геномик‑ассистированной селекции и геномной селекции (GS) (Anilkumar et al., 2022). Для Казахстана стратегическим приоритетом является поэтапное масштабирование MAS до рутинной реализации полногеномного отбора по приоритетным культурам. Создание национальных SNP‑платформ и централизованных биоинформатических хабов может существенно повысить эффективность селекции. Такой переход требует согласованных инвестиций в лабораторную инфраструктуру, мощности высокопроизводительного секвенирования и вычислительные ресурсы. Важно, что модернизация должна фокусироваться на культурах, критически важных для продовольственной безопасности и экспортного потенциала, включая пшеницу, ячмень, масличные и кормовые культуры.2025–2030 жылдар кезеңі Қазақстандағы өсімдік генетикасы мен селекциясын жаңғыртудың шешуші фазасы болып табылады. Әлемдік аграрлық инновациялар жоғары тығыздықты генотиптеуді, феномиканы, болжаушылық модельдеуді және цифрлық шешім қолдау жүйелерін біріктіретін геномикаға негізделген селекциялық конвейерлерге көбірек сүйенеді (Hickey et al., 2017; Crossa et al., 2017). Генетикалық өсімді жеделдеткен елдер фенотипке басым іріктеуден геномикаға көмектесетін және геномдық селекция (GS) шеңберлеріне өтті (Anilkumar et al., 2022). Қазақстан үшін стратегиялық басымдық — MAS-ты басым дақылдар бойынша бүкілгеномдық іріктеуді күнделікті іске асыруға дейін кезең-кезеңімен ауқымдау. Ұлттық SNP платформаларын және орталықтандырылған биоинформатика хабтарын құру селекция тиімділігін айтарлықтай арттыра алады. Бұл ауысым зертханалық инфрақұрылымға, жоғары өткізу қабілетті секвенирлеу қуаттарына және есептеу ресурстарына үйлестірілген инвестицияны талап етеді. Жаңғырту ұлттық азық‑түлік қауіпсіздігі мен экспорттық әлеует үшін маңызды дақылдарға — бидай, арпа, майлы және малазықтық дақылдарға — басымдық беруі тиіс.

Projected climate variability in Central Asia necessitates breeding strategies centered on resilience to drought, heat stress, salinity, and emerging pathogens (IPCC, 2021). Future breeding programs must incorporate climate modeling, genotype-environment (G×E) interaction analyses, and multi-location trials under simulated stress conditions. Integration of high-throughput phenotyping tools, such as UAV-based imaging, spectral reflectance analysis, and automated stress diagnostics, will allow more precise evaluation of adaptive traits (Araus et al., 2018). By 2030, Kazakhstan's breeding system should aim to shift from reactive selection (responding to observed stress) to predictive breeding frameworks that anticipate climate scenarios and incorporate long-term resilience metrics.Прогнозируемая климатическая изменчивость в Центральной Азии требует селекционных стратегий, ориентированных на устойчивость к засухе, тепловому стрессу, засолению и возникающим патогенам (IPCC, 2021). Будущие селекционные программы должны включать климатическое моделирование, анализ взаимодействий «генотип–среда» (G×E) и многофакторные испытания в разных локациях при моделируемых стрессовых условиях. Интеграция инструментов высокопроизводительного фенотипирования — БПЛА‑съёмки, анализа спектральной отражательной способности и автоматизированной диагностики стресса — позволит точнее оценивать адаптивные признаки (Araus et al., 2018). К 2030 г. селекционная система Казахстана должна стремиться к переходу от реактивной селекции (ответ на уже проявившийся стресс) к предиктивным селекционным рамкам, которые учитывают климатические сценарии и включают долгосрочные метрики устойчивости.Орталық Азиядағы күтілетін климаттық құбылмалылық құрғақшылыққа, жылу стрессіне, тұздануға және жаңа пайда болатын патогендерге төзімділікке бағытталған селекциялық стратегияларды талап етеді (IPCC, 2021). Болашақ селекциялық бағдарламалар климаттық модельдеуді, «генотип–орта» (G×E) өзара әрекеттесулерін талдауды және стресс жағдайларын модельдеу арқылы көп аймақты сынақтарды қамтуы тиіс. Жоғары өткізу қабілетті фенотиптеу құралдарын — дрон (UAV) арқылы түсіруді, спектралдық шағылысуды талдауды және стрессті автоматты диагностикалауды — біріктіру бейімделуші белгілерді дәлірек бағалауға мүмкіндік береді (Araus et al., 2018). 2030 жылға қарай Қазақстанның селекциялық жүйесі реактивті іріктеуден (байқалған стресске жауап) климаттық сценарийлерді алдын ала ескеретін және ұзақ мерзімді орнықтылық көрсеткіштерін қамтитын болжамды (predictive) селекция шеңберлеріне көшуге ұмтылуы керек.

Between 2025 and 2030, Kazakhstan's strategic priorities for the seed system should include: (1) enhancing breeder–foundation–certified seed linkages; (2) expanding elite seed production capacity; (3) implementing digital traceability platforms for seed quality control; and (4) increasing private-sector participation in seed commercialization. Reducing dependence on imported seeds will require targeted investments in breeding and accelerated release pipelines.В 2025–2030 гг. стратегические приоритеты Казахстана в области семеноводства должны включать: (1) укрепление связей «селекционные–базовые–сертифицированные» семена; (2) расширение мощностей производства элитных семян; (3) внедрение цифровых платформ прослеживаемости для контроля качества семян; и (4) увеличение участия частного сектора в коммерциализации семян. Снижение зависимости от импортных семян потребует целевых инвестиций в селекцию и ускоренных конвейеров вывода сортов на рынок.2025–2030 жылдары Қазақстанның тұқым шаруашылығы жүйесі үшін стратегиялық басымдықтар мыналарды қамтуы тиіс: (1) «селекциялық–базалық–сертификатталған» тұқымдар арасындағы байланыстарды нығайту; (2) элиталық тұқым өндіру қуаттарын кеңейту; (3) тұқым сапасын бақылауға арналған цифрлық қадағалау (traceability) платформаларын енгізу; және (4) тұқымды коммерцияландыруда жеке сектордың қатысуын арттыру. Импорттық тұқымға тәуелділікті азайту селекцияға мақсатты инвестицияны және сорттарды нарыққа жедел шығару конвейерлерін талап етеді.

One of the most critical determinants of long-term competitiveness is research intensity. Kazakhstan's R&D expenditure (~0.14% of GDP) remains substantially below that of Russia (~0.9%), China (~2.6%), and the EU (~2.24%) (World Bank, 2025; Eurostat, 2025). Strategic directions for 2025–2030 should therefore include: (1) gradual increase of GERD toward at least 1% of GDP as a medium-term target; (2) establishment of competitive grant programs focused on plant genomics and breeding innovation; (3) support for interdisciplinary research combining genetics, data science, and agronomy; and (4) expansion of doctoral and postdoctoral training programs in plant genomics and quantitative genetics.Одним из ключевых факторов долгосрочной конкурентоспособности является интенсивность исследований. Расходы Казахстана на НИОКР (~0,14% ВВП) существенно ниже, чем в России (~0,9%), Китае (~2,6%) и ЕС (~2,24%) (World Bank, 2025; Eurostat, 2025). Поэтому стратегические направления на 2025–2030 гг. должны включать: (1) поэтапное увеличение GERD как минимум до 1% ВВП в качестве среднесрочной цели; (2) создание конкурентных грантовых программ по геномике растений и инновациям в селекции; (3) поддержку междисциплинарных исследований, объединяющих генетику, data science и агрономию; и (4) расширение докторантских и постдокторских программ по геномике растений и количественной генетике.Ұзақ мерзімді бәсекеге қабілеттіліктің маңызды анықтаушысы — зерттеу қарқындылығы. Қазақстандағы ҒЗТКЖ шығындары (~0,14% ЖІӨ) Ресейден (~0,9%), Қытайдан (~2,6%) және ЕО-дан (~2,24%) едәуір төмен (World Bank, 2025; Eurostat, 2025). Сондықтан 2025–2030 жылдарға арналған стратегиялық бағыттар мыналарды қамтуы тиіс: (1) орта мерзімді мақсат ретінде GERD-ті кезең-кезеңімен кемінде ЖІӨ‑нің 1%-ына дейін арттыру; (2) өсімдік геномикасы және селекциялық инновациялар бойынша бәсекелі гранттық бағдарламаларды құру; (3) генетика, деректер ғылымы (data science) және агрономияны біріктіретін пәнаралық зерттеулерді қолдау; және (4) өсімдік геномикасы мен сандық генетика бойынша докторантура және постдокторантура бағдарламаларын кеңейту.

Modern breeding innovation operates within transnational research networks. Participation in international genomic consortia, germplasm exchange programs, and collaborative breeding initiatives accelerates knowledge transfer and reduces technological isolation (Hickey et al., 2019). For Kazakhstan, strategic international partnerships with leading research centers in Europe and Asia could facilitate access to advanced breeding technologies, shared databases, and training opportunities. Between 2025 and 2030, Kazakhstan's breeding system should evolve from a nationally oriented structure to a regionally influential, internationally connected innovation ecosystem.Современные селекционные инновации развиваются в рамках транснациональных научных сетей. Участие в международных геномных консорциумах, программах обмена гермплазмой и совместных селекционных инициативах ускоряет трансфер знаний и снижает технологическую изоляцию (Hickey et al., 2019). Для Казахстана стратегические международные партнёрства с ведущими центрами Европы и Азии могут обеспечить доступ к передовым технологиям селекции, общим базам данных и возможностям обучения. В 2025–2030 гг. селекционная система Казахстана должна эволюционировать от преимущественно национально ориентированной структуры к регионально значимой и международно связанной инновационной экосистеме.Қазіргі селекциялық инновациялар трансұлттық ғылыми желілер аясында дамиды. Халықаралық геномдық консорциумдарға, germplasm алмасу бағдарламаларына және бірлескен селекциялық бастамаларға қатысу білім трансферін жеделдетіп, технологиялық оқшаулануды азайтады (Hickey et al., 2019). Қазақстан үшін Еуропа мен Азиядағы жетекші орталықтармен стратегиялық халықаралық әріптестіктер селекцияның озық технологияларына, ортақ дерекқорларға және оқыту мүмкіндіктеріне қолжетімділік бере алады. 2025–2030 жылдары Қазақстанның селекциялық жүйесі ұлттық бағдарланған құрылымнан өңірлік маңызы бар және халықаралық байланысқан инновациялық экожүйеге қарай эволюциялануы тиіс.

By 2030, an effective plant breeding system in Kazakhstan would ideally exhibit the following characteristics: (1) routine application of genomic selection in major crops; (2) integrated national germplasm databases with genomic passportization; (3) digitalized breeding pipelines linking field phenotyping with predictive analytics; (4) balanced public–private participation in seed production; (5) sustainable funding mechanisms supporting fundamental and applied research; and (6) renewed human capital with strong quantitative and bioinformatic competencies. Such a transformation would not only increase varietal productivity but also enhance resilience to climate stress and reduce reliance on external seed markets.К 2030 г. эффективная система селекции растений в Казахстане в идеале должна обладать следующими характеристиками: (1) рутинное применение геномной селекции в основных культурах; (2) интегрированные национальные базы данных генетических ресурсов с геномной паспортизацией; (3) цифровизированные селекционные конвейеры, связывающие полевое фенотипирование с предиктивной аналитикой; (4) сбалансированное участие государственного и частного секторов в семеноводстве; (5) устойчивые механизмы финансирования фундаментальных и прикладных исследований; и (6) обновлённый кадровый потенциал с сильными количественными и биоинформатическими компетенциями. Такая трансформация не только повысит продуктивность сортов, но и усилит устойчивость к климатическим стрессам и снизит зависимость от внешних семенных рынков.2030 жылға қарай Қазақстандағы тиімді өсімдік селекциясы жүйесі идеалды жағдайда мынадай сипаттарға ие болуы тиіс: (1) негізгі дақылдарда геномдық селекцияны жүйелі (рутинді) қолдану; (2) геномдық паспорттаумен толықтырылған генетикалық ресурстардың біріктірілген ұлттық дерекқорлары; (3) далалық фенотиптеуді болжаушылық аналитикамен байланыстыратын цифрландырылған селекциялық конвейерлер; (4) тұқым шаруашылығында мемлекеттік және жеке сектордың теңгерімді қатысуы; (5) іргелі және қолданбалы зерттеулерді қолдайтын тұрақты қаржыландыру тетіктері; және (6) сандық және биоинформатикалық құзыреттері күшті жаңарған кадрлық әлеует. Мұндай трансформация сорт өнімділігін арттырып қана қоймай, климаттық стресс факторларына төзімділікті күшейтіп, сыртқы тұқым нарықтарына тәуелділікті азайтады.

ConclusionЗаключениеҚорытынды

This review demonstrates that Kazakhstan possesses a substantial scientific and institutional foundation in plant genetics and breeding, yet its potential remains constrained by structural, financial, and demographic limitations. The gap between classical breeding approaches and modern genomics-enabled systems represents the central challenge for the coming decade. Sustainable progress through 2030 will require the systemic integration of fundamental and applied research, modernization of breeding pipelines, strengthening of seed systems, and a significant increase in research investment. International experience indicates that incremental reforms are insufficient; only coordinated transformation across the entire innovation chain can ensure long-term competitiveness.Настоящий обзор показывает, что Казахстан обладает существенной научной и институциональной базой в области генетики и селекции растений, однако её потенциал ограничен структурными, финансовыми и демографическими факторами. Центральным вызовом ближайшего десятилетия является разрыв между классическими селекционными подходами и современными геномикой‑поддерживаемыми системами. Устойчивый прогресс до 2030 г. потребует системной интеграции фундаментальных и прикладных исследований, модернизации селекционных конвейеров, укрепления семеноводства и значительного увеличения инвестиций в исследования. Международный опыт свидетельствует, что постепенные реформы недостаточны; только согласованная трансформация всей инновационной цепочки способна обеспечить долгосрочную конкурентоспособность.Бұл шолу Қазақстанда өсімдік генетикасы мен селекциясы саласында елеулі ғылыми және институционалдық негіз бар екенін көрсетеді, алайда оның әлеуеті құрылымдық, қаржылық және демографиялық факторлармен шектеледі. Алдағы онжылдықтағы негізгі сын-қатер — классикалық селекциялық тәсілдер мен заманауи геномикаға негізделген жүйелер арасындағы алшақтық. 2030 жылға дейін тұрақты ілгерілеу іргелі және қолданбалы зерттеулерді жүйелі біріктіруді, селекциялық конвейерлерді жаңғыртуды, тұқым шаруашылығын күшейтуді және зерттеуге инвестицияны едәуір арттыруды талап етеді. Халықаралық тәжірибе біртіндеп жасалатын реформалардың жеткіліксіз екенін көрсетеді; ұзақ мерзімді бәсекеге қабілеттілікті қамтамасыз ету үшін бүкіл инновациялық тізбекті үйлестірілген түрде трансформациялау қажет.

The modernization of plant genetics and breeding in Kazakhstan during 2025–2030 requires systemic transformation rather than incremental adjustments. Transitioning to genomics-driven breeding, strengthening seed systems, increasing research investment, and integrating into international networks constitute interconnected pillars of sustainable development. If successfully implemented, the outlined strategic directions will enhance agricultural resilience, reduce dependence on imported seeds, and position Kazakhstan as a regionally influential player in plant breeding and agri-biotechnology.Модернизация генетики и селекции растений в Казахстане в 2025–2030 гг. требует системной трансформации, а не точечных корректировок. Переход к селекции, основанной на геномике, укрепление семеноводства, рост исследовательских инвестиций и интеграция в международные сети образуют взаимосвязанные опоры устойчивого развития. При успешной реализации обозначенные стратегические направления повысят устойчивость сельского хозяйства, снизят зависимость от импортных семян и укрепят позиции Казахстана как регионально значимого участника в селекции растений и агробиотехнологиях.Қазақстанда 2025–2030 жылдары өсімдік генетикасы мен селекциясын жаңғырту жекелеген түзетулерді емес, жүйелік трансформацияны талап етеді. Геномикаға негізделген селекцияға көшу, тұқым шаруашылығын нығайту, зерттеуге инвестицияны арттыру және халықаралық желілерге интеграциялану орнықты дамудың өзара байланысты тіректері болып табылады. Бұл стратегиялық бағыттар табысты іске асса, ауыл шаруашылығының орнықтылығы артып, импорттық тұқымға тәуелділік азаяды және Қазақстанның өсімдік селекциясы мен агробиотехнологияларындағы өңірлік ықпалы күшейеді.

Chapter 2: Genetics and Breeding of Cereal and Legume Crops in Kazakhstan: Development Prospects and a Forecast of Priority Directions (2026–2035) Chapter 2: Генетика и селекция зерновых и зернобобовых культур в Казахстане: перспективы развития и прогноз приоритетных направлений (2026–2035) Chapter 2: Қазақстандағы дәнді және бұршақ тұқымдас дақылдардың генетикасы мен селекциясы: даму перспективалары және басым бағыттардың болжамы (2026–2035)

Production and Environmental Drivers Shaping Breeding DemandПроизводственные и природно‑климатические факторы, формирующие запрос на селекциюСелекцияға сұранысты қалыптастыратын өндірістік және табиғи-климаттық факторлар

The structure of Kazakhstan's agriculture strongly influences breeding demand, because breeding priorities must reflect both the dominant crop area and the economic incentives that shape adoption (Morgounov et al., 2024). Northern Kazakhstan remains the primary rainfed cereal region, where wheat occupies a large share of the sown area and is grown under conditions that are frequently moisture-limited and highly variable from year to year (Tajibayev et al., 2023). Структура сельского хозяйства Казахстана существенно определяет спрос на селекцию, поскольку приоритеты селекционных программ должны отражать как доминирующие посевные площади, так и экономические стимулы, влияющие на внедрение сортов (Morgounov et al., 2024). Северный Казахстан остаётся основным регионом богарного производства зерновых, где пшеница занимает значительную долю посевов и выращивается в условиях частого дефицита влаги и высокой межгодовой изменчивости (Tajibayev et al., 2023). Қазақстан ауыл шаруашылығының құрылымы селекцияға сұранысты айқын қалыптастырады, өйткені селекциялық басымдықтар негізгі егістік үлесін де, сорттарды енгізуді айқындайтын экономикалық ынталандыруларды да көрсетуі тиіс (Morgounov et al., 2024). Солтүстік Қазақстан жауын-шашынға тәуелді (суарылмайтын) дәнді дақылдар аймағы болып қала береді: мұнда бидай егістіктің үлкен бөлігін алады және көбіне ылғал тапшылығы байқалатын, жылдар бойынша қатты құбылатын жағдайларда өсіріледі (Tajibayev et al., 2023).

Simultaneously, pulse crops are becoming increasingly important. Kazakhstan has strengthened its position as a producer and exporter of pulses, particularly lentils and peas, and the growth of these crops is reinforced by their rotation benefits in cereal-based systems (Zatybekov et al., 2025a). Pulses offer additional agronomic advantages through biological nitrogen fixation and diversification of pest and disease cycles, which can indirectly improve cereal performance in the rotation. From a breeding perspective, this expansion requires investment in locally adapted pulse varieties that match Kazakhstan's temperature regimes, daylength patterns, and terminal drought risks. A consistent feature across both cereals and pulses is year-to-year volatility. Official country monitoring systems frequently emphasize variability in cereal output linked to weather dynamics, and this volatility places strong selection pressure on breeding programs to prioritize stability and broad adaptation. The implication is clear: breeding success in Kazakhstan should be measured not only by potential yield in optimal seasons, but also by resilience and predictability of performance across a wide range of environmental conditions. Одновременно зернобобовые культуры становятся всё более значимыми. Казахстан укрепил позиции производителя и экспортёра зернобобовых, прежде всего чечевицы и гороха, а рост их посевов поддерживается преимуществами в севооборотах, основанных на зерновых (Zatybekov et al., 2025a). Зернобобовые дают дополнительные агрономические эффекты благодаря биологической фиксации азота и разрыву циклов вредителей и болезней, что может косвенно улучшать показатели зерновых в севообороте. Селекционно такое расширение требует инвестиций в локально адаптированные сорта зернобобовых, соответствующие температурным режимам Казахстана, фотопериодическим условиям и рискам терминальной засухи. Общей характеристикой для зерновых и зернобобовых является высокая межгодовая волатильность. Официальные системы мониторинга часто подчёркивают изменчивость валового сбора зерновых, связанную с погодной динамикой, и эта волатильность создаёт сильное селекционное давление в пользу стабильности и широкой адаптации. Вывод очевиден: успех селекции в Казахстане следует измерять не только потенциальной урожайностью в благоприятные годы, но и устойчивостью и предсказуемостью результатов в широком диапазоне условий среды. Сонымен қатар бұршақ тұқымдас дақылдардың маңызы артып келеді. Қазақстан, әсіресе жасымық пен бұршақ бойынша, бұршақ тұқымдастарды өндіруші және экспорттаушы ел ретіндегі позициясын күшейтті, ал бұл дақылдардың кеңеюі дәнді дақылдарға негізделген ауыспалы егістегі артықшылықтарымен нығаяды (Zatybekov et al., 2025a). Бұршақ тұқымдастар биологиялық азот фиксациясы және зиянкестер мен аурулар циклдерінің әртараптануы арқылы қосымша агрономиялық артықшылық береді, бұл ауыспалы егісте дәнді дақылдардың өнімділігін жанама түрде жақсарта алады. Селекция тұрғысынан мұндай кеңею Қазақстанның температуралық режимдеріне, күн ұзақтығының (фотопериодтың) үлгілеріне және соңғы кезеңдегі қуаңшылық тәуекелдеріне сәйкес келетін жергілікті бейімделген бұршақ тұқымдас сорттарға инвестицияны талап етеді. Дәнді және бұршақ тұқымдастарға ортақ ерекшелік — жылдар бойынша жоғары құбылмалылық. Елдің ресми мониторинг жүйелері көбіне ауа райы динамикасымен байланысты астық өндіру көлемінің өзгергіштігін атап өтеді, ал бұл құбылмалылық селекциялық бағдарламаларды тұрақтылық пен кең бейімделуге басымдық беруге мәжбүрлейді. Демек, Қазақстанда селекцияның табысы тек қолайлы маусымдардағы әлеуетті өніммен ғана емес, сондай‑ақ әртүрлі экологиялық жағдайлар ауқымында нәтижелердің төзімділігі мен болжамдылығымен өлшенуі керек.

Kazakhstan's agriculture is broadly exposed to aridity and drought, and climate change intensifies the challenge of breeding. Multi-decade analyses of climate and yield relationships in Kazakhstan consistently point to warming, increased frequency of heat-stress events, and drought patterns that strongly influence wheat productivity (Genievskaya et al., 2022; Morgounov et al., 2024). Such trends shift the breeding target away from narrow adaptation and toward traits that confer resilience under stress combinations, including drought and heat. In practical breeding terms, this means that drought tolerance and heat tolerance must be addressed not as isolated traits, but as components of a broader adaptation strategy that includes optimized phenology, efficient use of available soil moisture, and maintenance of reproductive success under high temperature. Because drought and heat responses are strongly dependent on developmental stage, breeding efforts must also incorporate careful management of flowering time, grain-filling duration, and stress-avoidance phenotypes, such as early maturity, where appropriate.Сельское хозяйство Казахстана в целом подвержено аридности и засухам, а изменение климата усиливает селекционный вызов. Многолетние анализы взаимосвязей климата и урожайности в Казахстане указывают на потепление, рост частоты эпизодов теплового стресса и засушливые паттерны, существенно влияющие на продуктивность пшеницы (Genievskaya et al., 2022; Morgounov et al., 2024). Эти тенденции смещают селекционную цель от узкой адаптации к признакам, обеспечивающим устойчивость при сочетании стрессов, включая засуху и жару. В практическом плане это означает, что засухо‑ и жароустойчивость следует рассматривать не как изолированные признаки, а как элементы более широкой стратегии адаптации, включающей оптимизированную фенологию, эффективное использование доступной почвенной влаги и сохранение репродуктивной успешности при высокой температуре. Поскольку реакции на засуху и жару сильно зависят от стадии развития, селекция должна также опираться на управление сроками цветения, продолжительностью налива зерна и фенотипами избегания стресса, включая раннеспелость там, где это оправдано.Қазақстан ауыл шаруашылығы жалпы алғанда аридтілік пен қуаңшылыққа бейім, ал климаттың өзгеруі селекция үшін қиындықты күшейтеді. Қазақстандағы климат пен өнімділік байланысын көпжылдық талдаулар жылынуды, жылу стрессі эпизодтарының жиілеуін және бидай өнімділігіне қатты әсер ететін құрғақшылық үлгілерін көрсетеді (Genievskaya et al., 2022; Morgounov et al., 2024). Мұндай үрдістер селекциялық нысананы тар бейімделуден қуаңшылық пен ыстықты қоса алғанда, стресстердің комбинацияларына төзімділік беретін белгілерге қарай ығыстырады. Практикалық селекцияда бұл құрғақшылыққа және ыстыққа төзімділікті жеке‑дара белгілер ретінде емес, фенологияны оңтайландыруды, қолжетімді топырақ ылғалының тиімді пайдаланылуын және жоғары температурада репродуктивтік табыстылықты сақтауды қамтитын кеңірек бейімделу стратегиясының құрамдас бөлігі ретінде қарастыруды білдіреді. Қуаңшылық пен ыстыққа жауап реакциялары даму сатысына қатты тәуелді болғандықтан, селекциялық жұмыстар гүлдеу уақыты мен дән толтыру ұзақтығын, сондай‑ақ стресс‑қашу фенотиптерін (қажет болғанда ерте пісу сияқты) мұқият басқаруды да қамтуы тиіс.

Alongside abiotic stressors, wheat diseases remain a major constraint on productivity and varietal stability. Wheat rusts are particularly important, and both national and international disease surveillance emphasize the continuous evolution of rust populations and the risk of new virulence combinations (Malysheva et al., 2023; Genievskaya et al., 2022). Breeding strategies are increasingly focused on durable resistance combining adult-plant and quantitative resistance mechanisms (Morgounov et al., 2024). The long-term objective is to develop varieties that maintain stable resistance across years and locations, thereby reducing the likelihood of widespread susceptibility when new rust variants emerge.Наряду с абиотическими стрессорами, болезни пшеницы остаются серьёзным ограничителем продуктивности и стабильности сортов. Особое значение имеют ржавчины, и национальные и международные системы фитосанитарного надзора подчёркивают непрерывную эволюцию популяций ржавчин и риск появления новых комбинаций вирулентности (Malysheva et al., 2023; Genievskaya et al., 2022). Селекционные стратегии всё чаще ориентируются на долговременную устойчивость, объединяющую механизмы устойчивости взрослых растений и количественную устойчивость (Morgounov et al., 2024). Долгосрочная цель — создание сортов, сохраняющих стабильную устойчивость в разные годы и в разных локациях, что снижает вероятность массовой восприимчивости при появлении новых вариантов ржавчины.Абиотикалық стрессорлармен қатар, бидай аурулары өнімділік пен сорт тұрақтылығының негізгі шектеушісі болып қала береді. Әсіресе тат аурулары маңызды; ұлттық және халықаралық мониторинг жүйелері тат популяцияларының үздіксіз эволюциясын және вируленттіліктің жаңа комбинациялары пайда болу қаупін атап көрсетеді (Malysheva et al., 2023; Genievskaya et al., 2022). Селекциялық стратегиялар барған сайын ересек өсімдіктердің төзімділігі мен сандық (көпгенді) төзімділік механизмдерін біріктіретін берік, ұзақ мерзімді төзімділікке бағытталуда (Morgounov et al., 2024). Ұзақ мерзімді мақсат — әртүрлі жылдар мен орындарда тұрақты төзімділікті сақтайтын сорттарды шығару, осылайша таттың жаңа варианттары пайда болғанда жаппай осалдық қаупін азайту.

Institutional and Network Foundations for Kazakhstan's Breeding SystemИнституциональные основы и сети сотрудничества селекционной системы КазахстанаҚазақстанның селекциялық жүйесінің институционалдық және желілік негіздері

Kazakhstan has established a public research infrastructure for genetics, breeding, and plant protection, providing a platform for modernizing crop improvement (Morgounov et al., 2024). The capacity to integrate molecular markers, evaluate resistance sources, and develop donor material for breeding programs is particularly valuable because disease resistance is among the most economically important targets for marker-guided improvement (Malysheva et al., 2023; Genievskaya et al., 2022). A representative example of genomics integration is the Institute of Plant Biology and Biotechnology, which reports active implementation of marker-assisted selection, rust resistance genetics, association mapping, and donor development, alongside germplasm curation and technical services (Genievskaya et al., 2022; Zatybekov et al., 2025b). Such institutional capability is crucial because sustained breeding modernization depends not only on individual research projects but also on stable service platforms that enable routine genotyping and data-supported selection within breeding pipelines.Казахстан сформировал государственную научную инфраструктуру в области генетики, селекции и защиты растений, что создаёт платформу для модернизации улучшения культур (Morgounov et al., 2024). Способность интегрировать молекулярные маркеры, оценивать источники устойчивости и разрабатывать донорный материал особенно важна, поскольку устойчивость к болезням относится к наиболее экономически значимым целям маркер‑ориентированного улучшения (Malysheva et al., 2023; Genievskaya et al., 2022). Показательным примером интеграции геномики является Институт биологии и биотехнологии растений, где сообщается об активном внедрении маркер‑ассистированной селекции, генетики устойчивости к ржавчинам, ассоциативного картирования и разработки доноров, наряду с кураторством коллекций и техническими сервисами (Genievskaya et al., 2022; Zatybekov et al., 2025b). Такая институциональная компетенция критична, потому что устойчивое обновление селекционных программ зависит не только от отдельных проектов, но и от стабильных сервисных платформ, обеспечивающих рутинное генотипирование и принятие решений на основе данных в селекционных конвейерах.Қазақстанда генетика, селекция және өсімдіктерді қорғау саласында мемлекеттік ғылыми инфрақұрылым қалыптасқан, бұл дақылдарды жақсартуды жаңғыртуға негіз болады (Morgounov et al., 2024). Молекулалық маркерлерді біріктіру, төзімділік көздерін бағалау және селекциялық бағдарламаларға донорлық материал әзірлеу қабілеті ерекше құнды, өйткені ауруларға төзімділік маркерлік жақсартудың экономикалық тұрғыдан ең маңызды нысандарының бірі болып табылады (Malysheva et al., 2023; Genievskaya et al., 2022). Геномиканы интеграциялаудың өкілдік мысалы ретінде Өсімдік биологиясы және биотехнологиясы институтын айтуға болады: мұнда маркерлік селекцияны, татқа төзімділік генетикасын, ассоциациялық карталауды және донор әзірлеуді, сондай‑ақ гермплазманы жүргізу мен техникалық қызметтерді белсенді енгізу туралы баяндалған (Genievskaya et al., 2022; Zatybekov et al., 2025b). Мұндай институционалдық әлеует өте маңызды, өйткені селекцияны тұрақты жаңғырту жеке жобаларға ғана емес, селекциялық конвейерлерде генотиптеуді жүйелі жүргізіп, дерекке негізделген таңдауды қамтамасыз ететін тұрақты сервистік платформаларға да тәуелді.

International and regional collaboration is a critical multiplier of breeding capacity. The Kazakhstan–Siberia Network on Spring Wheat Improvement provides multi-location testing, germplasm exchange, and cooperative evaluation across Kazakhstan and neighboring regions (Morgounov et al., 2024). Such networks generate exactly the type of data required for modern breeding approaches: large, multi-environment datasets that capture variability in climate, soils, and disease pressure. From a strategic perspective, this network also represents a strong foundation for genomic prediction across environments. However, realizing that potential depends on standardized phenotyping, consistent trial management, coordinated genotyping, and shared data models. Without these components, the network's value remains primarily descriptive rather than predictive.Международное и региональное сотрудничество является ключевым мультипликатором селекционных возможностей. Казахстанско–Сибирская сеть по совершенствованию яровой пшеницы обеспечивает много-локационные испытания, обмен гермплазмой и совместную оценку по Казахстану и соседним регионам (Morgounov et al., 2024). Такие сети формируют именно тот тип данных, который требуется для современных селекционных подходов: крупные мультиэкологические наборы, отражающие вариабельность климата, почв и фитосанитарного давления. С стратегической точки зрения эта сеть также является сильной основой для геномного прогнозирования по средам. Однако реализация потенциала требует стандартизированного фенотипирования, согласованного ведения опытов, координированного генотипирования и общих моделей данных. Без этих компонентов ценность сети остаётся преимущественно описательной, а не предиктивной.Халықаралық және өңірлік ынтымақтастық селекциялық әлеуетті еселейтін маңызды фактор. Яровой бидайды жақсартуға арналған Қазақстан–Сібір желісі көп орындық сынақтарды, гермплазма алмасуды және Қазақстан мен көршілес өңірлер бойынша бірлескен бағалауды қамтамасыз етеді (Morgounov et al., 2024). Мұндай желілер қазіргі селекциялық тәсілдерге қажет деректердің дәл өзін береді: климат, топырақ және ауру қысымының өзгергіштігін қамтитын ірі көп орта деректер жиынтығы. Стратегиялық тұрғыдан бұл желі әртүрлі ортада геномдық болжау үшін де мықты негіз болып табылады. Дегенмен әлеуетті толық іске асыру стандартталған фенотиптеуді, тәжірибелерді бірізді жүргізуді, үйлестірілген генотиптеуді және ортақ деректер модельдерін талап етеді. Осы құрамдастарсыз желінің құндылығы көбіне сипаттамалық деңгейде қалып, болжаушылық мүмкіндігі шектеулі болады.

Case Wheat: Association Mapping, Rust Resistance, and Trait-Linked MarkersКейс «Пшеница»: ассоциативное картирование, устойчивость к ржавчинам и маркеры, связанные с признаками«Бидай» кейсі: ассоциациялық карталау, татқа төзімділік және белгімен байланысқан маркерлер

Wheat is the primary target for advanced breeding in Kazakhstan, and recent years show steady growth in the use of molecular and genomic tools. Studies increasingly employ genome-wide association studies and multi-environment analysis to identify marker–trait relationships for agronomic performance and disease resistance (Genievskaya et al., 2022; Malysheva et al., 2023; Morgounov et al., 2024). Work on durum wheat has similarly advanced, combining field performance evaluation with molecular characterization (Anuarbek et al., 2020; Tajibayev et al., 2023). Importantly, multiple studies have focused on rust resistance screening under Kazakhstan conditions and have demonstrated the practicality of linking resistance phenotypes to genetic markers for breeding.Пшеница является главным объектом продвинутой селекции в Казахстане, и в последние годы наблюдается устойчивый рост применения молекулярных и геномных инструментов. Исследования всё чаще используют GWAS и мультиэкологический анализ для выявления связей «маркер–признак» по агрономической продуктивности и устойчивости к болезням (Genievskaya et al., 2022; Malysheva et al., 2023; Morgounov et al., 2024). В твёрдой пшенице также достигнут прогресс: полевые оценки сочетаются с молекулярной характеристикой (Anuarbek et al., 2020; Tajibayev et al., 2023). Существенно, что ряд работ сосредоточен на скрининге устойчивости к ржавчинам в условиях Казахстана и демонстрирует практическую применимость привязки фенотипов устойчивости к генетическим маркерам в селекции.Бидай Қазақстандағы озық селекцияның негізгі нысаны, және соңғы жылдары молекулалық әрі геномдық құралдарды қолдану тұрақты түрде өсуде. Зерттеулер агрономиялық өнімділік пен ауруларға төзімділік бойынша «маркер–белгі» байланыстарын анықтау үшін GWAS және көп орта талдауды жиі пайдаланады (Genievskaya et al., 2022; Malysheva et al., 2023; Morgounov et al., 2024). Қатты бидай бойынша да ілгерілеу бар: далалық өнімділік бағалауы молекулалық сипаттаумен біріктіріледі (Anuarbek et al., 2020; Tajibayev et al., 2023). Ең маңыздысы, бірқатар зерттеулер Қазақстан жағдайында татқа төзімділікті скринингтеуге бағытталған және төзімділік фенотиптерін генетикалық маркерлермен байланыстырудың селекциядағы практикалық іске асырылуын көрсетеді.

Despite this progress, major drawbacks remain. The primary limitation is not the absence of scientific publications or marker discovery, but the incomplete integration of genomics into routine breeding decisions. The next step is to transform genotyping and marker application from an occasional, project-based activity into an operational component of every breeding cycle, including parental choice, early-generation selection, quality control, and variety identity verification.Несмотря на прогресс, сохраняются существенные недостатки. Главная проблема заключается не в отсутствии публикаций или выявления маркеров, а в неполной интеграции геномики в рутинные селекционные решения. Следующий шаг — превратить генотипирование и применение маркеров из эпизодической, проектной активности в операционный компонент каждого селекционного цикла, включая выбор родителей, отбор в ранних поколениях, контроль качества и верификацию сортовой идентичности.Ілгерілеуге қарамастан, елеулі кемшіліктер сақталуда. Негізгі шектеу ғылыми жарияланымдардың немесе маркер табудың жетіспеуінде емес, геномиканың күнделікті селекциялық шешімдерге толық кірікпеуінде. Келесі қадам — генотиптеу мен маркерлерді қолдануды оқта‑текте орындалатын жобалық әрекеттен әрбір селекциялық циклдің операциялық құрамдас бөлігіне айналдыру; бұған ата‑аналық формаларды таңдау, ерте ұрпақтарда іріктеу, сапаны бақылау және сорттың бірегейлігін растау кіреді.

Case Barley: Stress Resilience and Quality GeneticsКейс «Ячмень»: стрессоустойчивость и генетика качества«Арпа» кейсі: стресс төзімділігі және сапа генетикасы

Barley plays a significant role in Kazakhstan, supporting diversification and providing resilience in dryland systems. Genetic and physiological work relevant to Kazakhstan includes analyses of salinity responses and grain quality traits, as well as association mapping under stress conditions (Almerekova et al., 2021). Because barley often has smaller breeding populations than wheat and can be targeted to well-defined stress environments, it is well positioned to benefit from genomics-enabled breeding approaches. In particular, barley represents an attractive candidate for a second wave of genomic prediction initiatives, where training populations can be constructed with high-quality phenotypes under drought and salinity, enabling more efficient selection for stability and grain quality (Kushanova et al., 2023).Ячмень играет заметную роль в Казахстане, поддерживая диверсификацию и обеспечивая устойчивость в засушливых агросистемах. Генетические и физиологические исследования, релевантные для Казахстана, включают анализы реакции на засоление и признаков качества зерна, а также ассоциативное картирование в условиях стресса (Almerekova et al., 2021). Поскольку селекционные популяции ячменя часто меньше, чем у пшеницы, и могут быть нацелены на хорошо определённые стрессовые среды, культура хорошо подходит для внедрения геномно‑ориентированных подходов. В частности, ячмень является привлекательным кандидатом для «второй волны» проектов геномного прогнозирования, где обучающие популяции можно сформировать на основе высококачественных фенотипов в условиях засухи и засоления, повышая эффективность отбора по стабильности и качеству зерна (Kushanova et al., 2023).Арпа Қазақстанда маңызды рөл атқарады: ол әртараптандыруды қолдап, қуаң аймақтық жүйелерде төзімділік береді. Қазақстан үшін өзекті генетикалық және физиологиялық зерттеулерге тұздануға жауап реакцияларын және дән сапасы белгілерін талдау, сондай‑ақ стресс жағдайында ассоциациялық карталау жатады (Almerekova et al., 2021). Арпада селекциялық популяциялар көбіне бидайға қарағанда шағын және нақты анықталған стресс орталарға бағытталуы мүмкін болғандықтан, бұл дақыл геномикаға негізделген селекциялық тәсілдерді енгізуге өте қолайлы. Әсіресе арпа геномдық болжаудың «екінші толқынына» тартымды кандидат: мұнда құрғақшылық пен тұздану жағдайында жоғары сапалы фенотиптерге сүйенген оқыту популяцияларын құрып, тұрақтылық пен дән сапасы бойынша іріктеуді тиімдірек етуге болады (Kushanova et al., 2023).

Case Rice: Salinity and Irrigated-System TraitsКейс «Рис»: солеустойчивость и признаки орошаемых систем«Күріш» кейсі: тұзға төзімділік және суармалы жүйе белгілері

Rice breeding in Kazakhstan is strongly shaped by salinity in irrigated production areas. Studies that focus on selecting parental material and evaluating combining ability under salt stress align well with the needs of irrigated systems, where managed-stress screening can be implemented more consistently than in rainfed systems (Bataeva et al., 2017). Rice, therefore, offers an opportunity for relatively rapid progress through targeted deployment of salt tolerance loci and stable performance selection under field-relevant salinity regimes.Селекция риса в Казахстане в значительной степени определяется засолением в орошаемых зонах выращивания. Исследования, сфокусированные на подборе родительского материала и оценке комбинирующей способности при солевом стрессе, хорошо соответствуют потребностям орошаемых систем, где управляемый стресс‑скрининг можно проводить более последовательно, чем в богарных условиях (Bataeva et al., 2017). Следовательно, рис предоставляет возможность относительно быстрого прогресса за счёт целевого внедрения локусов солеустойчивости и отбора по стабильной продуктивности при полевых уровнях засоления.Қазақстанда күріш селекциясы суармалы өндіріс аймақтарындағы тұздану факторымен қатты айқындалады. Тұз стрессі жағдайында ата‑аналық материалды іріктеуге және комбинациялық қабілетті бағалауға бағытталған зерттеулер суармалы жүйелердің қажеттіліктерімен жақсы үйлеседі, өйткені мұнда басқарылатын стресс‑скринингті суарылмайтын (богар) жағдайларға қарағанда тұрақтырақ ұйымдастыруға болады (Bataeva et al., 2017). Сондықтан күріш тұзға төзімділік локустарын мақсатты түрде енгізу және далалық деңгейге сай тұздану режимдерінде тұрақты өнімділік бойынша іріктеу арқылы салыстырмалы түрде жылдам ілгерілеуге мүмкіндік береді.

Case Soybean: Genomic Resources and Adaptation BreedingКейс «Соя»: геномные ресурсы и селекция на адаптацию«Соя» кейсі: геномдық ресурстар және бейімделуге селекция

Soybean is expanding in Kazakhstan, and a key enabling milestone is the availability of whole-genome resequencing analyses of Kazakhstan soybean accessions in a global context (Zatybekov et al., 2025). Such resources provide a strong foundation for haplotype-informed breeding and help define which genetic variants are present locally, which are missing, and which can be introduced through targeted crossing. Because soybean has a globally mature genomic toolkit and well-developed genetic resources, Kazakhstan can adopt advanced methods relatively quickly, provided that local adaptation targets (maturity, heat stress, drought risk, and irrigation response) are clearly defined.Производство сои в Казахстане расширяется, и ключевой «включающий» рубеж — появление анализов полногеномного ресеквенирования казахстанских образцов сои в глобальном контексте (Zatybekov et al., 2025). Такие ресурсы создают прочную основу для гаплотип‑информированной селекции и помогают определить, какие генетические варианты представлены локально, какие отсутствуют и какие можно целенаправленно интрогрессировать через скрещивания. Поскольку у сои имеется зрелый мировой геномный инструментарий и хорошо разработанные генетические ресурсы, Казахстан может относительно быстро внедрять продвинутые методы при условии чёткого определения целей локальной адаптации (скороспелость/сроки созревания, тепловой стресс, риск засухи и реакция на орошение).Соя өндірісі Қазақстанда кеңеюде, ал негізгі мүмкіндік беретін белес — қазақстандық соя үлгілерінің әлемдік гермплазма контекстіндегі толықгеномдық қайта секвенирлеу талдауларының қолжетімді болуы (Zatybekov et al., 2025). Мұндай ресурстар гаплотипке негізделген селекция үшін мықты база береді және жергілікті деңгейде қандай генетикалық варианттар бар екенін, қайсысы жоқ екенін және оларды мақсатты будандастыру арқылы енгізуге болатынын анықтауға көмектеседі. Сояда жаһандық деңгейде қалыптасқан геномдық құралдар мен жақсы дамыған генетикалық ресурстар болғандықтан, Қазақстан жергілікті бейімделу нысандары (пісу мерзімі, жылу стрессі, қуаңшылық тәуекелі және суару режиміне жауап) нақты айқындалған жағдайда озық әдістерді салыстырмалы түрде тез енгізе алады.

Case Chickpea and Other Pulses: Diversity, Adaptation, and Market-Aligned TraitsКейс «Нут и другие зернобобовые»: разнообразие, адаптация и рыночно‑ориентированные признаки«Ноқат және басқа бұршақ тұқымдастар» кейсі: әртүрлілік, бейімделу және нарыққа бағытталған белгілер

Pulse crop research in Kazakhstan is expanding, including the characterization of local chickpea collections and practical selection work under conditions in southeast Kazakhstan (Zatybekov et al., 2025). The immediate breeding opportunity for pulses is to define locally adapted ideotypes that integrate maturity timing, heat and drought resilience, disease resistance, and seed quality traits aligned with market requirements (Zatybekov et al., 2025). Pulses also offer a strategic advantage for breeding modernization because their production expansion creates demand for varieties tailored to specific regions and export standards, encouraging faster adoption of new cultivars when they deliver clear economic benefits.Исследования по зернобобовым культурам в Казахстане расширяются, включая характеристику местных коллекций нута и практические селекционные работы в условиях юго‑востока Казахстана (Zatybekov et al., 2025). Ближайшая селекционная возможность для зернобобовых — сформулировать локально адаптированные идеотипы, объединяющие сроки созревания, устойчивость к жаре и засухе, устойчивость к болезням и показатели качества семян, соответствующие требованиям рынка (Zatybekov et al., 2025). Зернобобовые также дают стратегическое преимущество для модернизации селекции: рост их производства создаёт спрос на сорта, адаптированные к конкретным регионам и экспортным стандартам, что ускоряет внедрение новых сортов при наличии очевидных экономических преимуществ.Қазақстанда бұршақ тұқымдас дақылдар бойынша зерттеулер кеңеюде; бұған жергілікті ноқат коллекцияларын сипаттау және Қазақстанның оңтүстік‑шығысындағы жағдайларда жүргізілетін практикалық іріктеу жұмыстары кіреді (Zatybekov et al., 2025). Бұршақ тұқымдастар үшін жақын мерзімдегі селекциялық мүмкіндік — пісу уақыты, ыстық пен қуаңшылыққа төзімділік, ауруларға төзімділік және нарық талаптарына сай тұқым сапасы белгілерін біріктіретін жергілікті бейімделген идеотиптерді айқындау (Zatybekov et al., 2025). Сонымен бірге бұршақ тұқымдастар селекцияны жаңғыртуда стратегиялық артықшылық береді: өндірістің өсуі нақты өңірлер мен экспорт стандарттарына бейімделген сорттарға сұраныс туғызады, бұл айқын экономикалық пайда беретін жаңа сорттардың тезірек енгізілуін ынталандырады.

Priority Traits for Kazakhstan: A Breeding Target Map (2026–2035)Приоритетные признаки для Казахстана: карта селекционных целей (2026–2035)Қазақстан үшін басым белгілер: селекциялық нысана картасы (2026–2035)

Across cereals and legumes, Kazakhstan's breeding priorities converge on a small set of high-value targets: stable yield under variable moisture and temperature, resistance to major diseases, and grain or seed quality traits demanded by processors and export markets. However, the trait emphasis differs by crop and production zone. Spring bread wheat in northern rainfed environments requires drought tolerance, heat tolerance, stable yield, grain quality, and durable resistance to rust diseases. Durum wheat breeding must combine yield with quality traits important for pasta markets, while also strengthening disease resistance. Barley improvement should focus on tolerance to drought and salinity while maintaining quality attributes relevant for feed and malting. Rice breeding priorities are dominated by salinity tolerance and stable productivity under irrigated management. Soybean improvement should emphasize adaptation to maturity, yield, protein and oil quality, and stress resilience. Pulses require integrated packages for drought and heat resilience, early maturity, disease resistance, and seed quality aligned with market classes.Для зерновых и зернобобовых Казахстана селекционные приоритеты сходятся к небольшому набору наиболее ценных целей: стабильная урожайность при переменной обеспеченности влагой и температурой, устойчивость к основным болезням и признаки качества зерна или семян, требуемые переработчиками и экспортными рынками. Однако акцент по признакам различается по культурам и зонам производства. Для яровой мягкой пшеницы в северных богарных условиях ключевы засухо‑ и жароустойчивость, стабильная урожайность, качество зерна и долговременная устойчивость к ржавчинам. В селекции твёрдой пшеницы необходимо сочетать урожайность с качественными показателями, важными для макаронных рынков, одновременно усиливая устойчивость к болезням. Улучшение ячменя должно фокусироваться на толерантности к засухе и засолению при сохранении качественных признаков для кормового и солодовенного использования. Приоритеты риса определяются солеустойчивостью и стабильной продуктивностью в орошаемых системах. Улучшение сои должно учитывать адаптацию по скороспелости, урожайность, качество белка и масла и стрессоустойчивость. Для зернобобовых требуется интегрированный «пакет» признаков: устойчивость к засухе и жаре, раннеспелость, устойчивость к болезням и качество семян, соответствующее товарным классам.Дәнді және бұршақ тұқымдастар бойынша Қазақстанның селекциялық басымдықтары аз ғана жоғары құндылықты нысандарға тоғысады: ылғал мен температураның құбылмалы жағдайында тұрақты өнім, негізгі ауруларға төзімділік және өңдеушілер мен экспорт нарықтары талап ететін дән/тұқым сапасы белгілері. Дегенмен белгілердің басымдығы дақыл мен өндіріс аймағына қарай өзгереді. Солтүстік өңірдің суарылмайтын жағдайындағы жаздық жұмсақ бидайға құрғақшылыққа төзімділік, ыстыққа төзімділік, тұрақты өнім, дән сапасы және тат ауруларына берік төзімділік қажет. Қатты бидай селекциясы макарон нарықтары үшін маңызды сапа белгілерін өніммен үйлестіріп, ауруларға төзімділікті күшейтуі тиіс. Арпаны жақсарту құрғақшылық пен тұздануға төзімділікке, сонымен бірге жемшөп және уыттық бағыт үшін сапа белгілерін сақтауға бағытталуы керек. Күріш селекциясының басымдықтарын суармалы жүйелердегі тұзға төзімділік және тұрақты өнім айқындайды. Сояны жақсарту пісу мерзіміне бейімделу, өнім, ақуыз‑май сапасы және стресс төзімділігін қамтуы тиіс. Бұршақ тұқымдастарға құрғақшылық‑ыстыққа төзімділік, ерте пісу, ауруларға төзімділік және нарықтық кластарға сай тұқым сапасын біріктіретін кешенді «пакет» қажет.

Technology Forecast: What Will Matter MostТехнологический прогноз: что будет наиболее важноТехнологиялық болжам: ең маңыздысы не болады

In the near term, the most realistic and cost-effective modernization pathway is broad deployment of marker-assisted selection. Marker-assisted selection is particularly effective for traits controlled by major genes or well-characterized genomic regions, including many disease resistance genes and certain quality traits. In Kazakhstan, where wheat disease resistance has strong institutional support, marker-assisted selection can deliver immediate gains by improving the efficiency of gene pyramiding, enabling early-generation selection, and reducing reliance on late-stage phenotyping alone (Morgounov et al., 2024). Priority actions include standardizing trait-linked marker panels for key resistance and quality targets, and establishing quality control protocols for marker-based seed purity testing and variety identity verification. These steps connect genomics directly to the seed system and adoption pipeline, where economic impact is realized.В ближайшей перспективе наиболее реалистичный и экономически эффективный путь модернизации — широкое внедрение маркер‑ассистированной селекции (MAS). MAS особенно результативна для признаков, контролируемых мажорными генами или хорошо охарактеризованными геномными регионами, включая многие гены устойчивости к болезням и некоторые качественные признаки. В Казахстане, где селекция устойчивости пшеницы к болезням имеет сильную институциональную поддержку, MAS может дать быстрый эффект, повышая эффективность пирамидирования генов, позволяя проводить раннегенерационный отбор и снижая зависимость от одного лишь позднего фенотипирования (Morgounov et al., 2024). Приоритетные действия включают стандартизацию панелей маркеров для ключевых целей по устойчивости и качеству, а также создание протоколов контроля качества для маркер‑ориентированного тестирования сортовой чистоты и верификации идентичности сортов. Эти шаги напрямую связывают геномику с семенной системой и внедрением, где и реализуется экономический эффект.Жақын мерзімде жаңғыртудың ең шынайы әрі шығын‑тиімді жолы — маркерлік селекцияны (MAS) кеңінен енгізу. MAS негізгі гендермен немесе жақсы сипатталған геномдық аймақтармен бақыланатын белгілер үшін әсіресе тиімді, бұған ауруларға төзімділік гендерінің көпшілігі және кейбір сапалық белгілер кіреді. Қазақстанда бидайдың ауруларға төзімділігі бойынша селекцияға институционалдық қолдау күшті болғандықтан, MAS гендерді «пирамида» түрінде біріктіру тиімділігін арттырып, ерте ұрпақтарда іріктеуге мүмкіндік беріп және кеш кезеңдегі фенотиптеуге ғана тәуелділікті азайту арқылы жедел нәтиже бере алады (Morgounov et al., 2024). Басым әрекеттерге төзімділік пен сапаның негізгі нысандары үшін маркерлік панельдерді стандарттау және сорт тазалығын маркерлік тестілеу мен сорттық сәйкестікті растауға арналған сапаны бақылау протоколдарын енгізу жатады. Бұл қадамдар геномиканы экономикалық әсер іске асатын тұқым жүйесі мен енгізу конвейерімен тікелей байланыстырады.

Genomic selection is increasingly recognized as a major driver of accelerated genetic gain because it allows selection on genomic estimated breeding values rather than waiting for complete multi-year phenotyping (Crossa et al., 2017). For Kazakhstan, the most valuable application is multi-environment prediction: selecting lines that are likely to be stable across varying rainfall and temperature conditions. A practical implementation pathway begins with wheat and barley training populations anchored in multi-location testing networks, where historical data and new standardized phenotyping can be combined. Sparse testing strategies, in which not all lines are tested across all environments, can reduce field costs while expanding the number of genotypes evaluated through prediction.Геномная селекция (GS) всё чаще рассматривается как ключевой драйвер ускоренного генетического прогресса, поскольку позволяет отбирать по геномным оценкам племенной ценности (GEBV), не дожидаясь завершения многолетнего фенотипирования (Crossa et al., 2017). Для Казахстана наиболее ценное применение — мультиэкологическое прогнозирование: отбор линий, которые, вероятно, будут стабильны при разных режимах осадков и температуры. Практический путь внедрения начинается с пшеницы и ячменя, опираясь на обучающие популяции, связанные с сетями много-локационных испытаний, где можно объединить исторические данные и новое стандартизированное фенотипирование. Стратегии «разреженного» тестирования, когда не все линии испытываются во всех средах, позволяют снизить полевые затраты и одновременно расширить число генотипов, оцениваемых через прогноз.Геномдық селекция (GS) генетикалық прогресті жеделдетудің негізгі драйвері ретінде барған сайын мойындалуда, өйткені ол көпжылдық фенотиптеу толық аяқталғанын күтпей‑ақ, геномдық бағаланған селекциялық құндылық (GEBV) бойынша іріктеуге мүмкіндік береді (Crossa et al., 2017). Қазақстан үшін ең құнды қолдану — көп ортадағы болжау: әртүрлі жауын‑шашын және температура режимдерінде тұрақты болатын линияларды таңдау. Іске асырудың практикалық жолы бидай мен арпадан басталады; мұнда көп орындық сынақ желілеріне тіркелген оқыту популяциялары арқылы тарихи деректерді және жаңа стандартталған фенотиптеуді біріктіруге болады. «Сиретілген» сынақ стратегиялары (барлық линияларды барлық ортада сынамау) далалық шығынды азайтып, бір мезгілде болжау арқылы бағаланатын генотиптер санын көбейтуге мүмкіндік береді.

Accelerated generation advance through controlled-environment protocols can reduce breeding cycle length by enabling multiple generations per year (Watson et al., 2018; Ghosh et al., 2018). This approach is especially valuable when the breeding cycle time is a binding constraint on genetic gain. In Kazakhstan, the most effective strategy is to combine accelerated generation advance with marker-assisted selection and genomic prediction, thereby increasing both selection intensity and cycle speed while maintaining field validation in target environments. As crop genomics moves from single-reference genomes to pangenomes that capture broader species diversity, breeding can increasingly focus on haplotypes and structural variation relevant to adaptation and disease resistance (Tiwari et al., 2024). This trend is particularly important for wheat and barley, where structural variation can strongly affect agronomic traits. Kazakhstan can leverage this shift by expanding local resequencing efforts and connecting them to phenotypic data, enabling more informed parental selection and introgression strategies based on haplotype composition rather than single-marker selection alone.Ускоренное продвижение поколений с использованием протоколов контролируемой среды может сократить длительность селекционного цикла, обеспечивая получение нескольких поколений в год (Watson et al., 2018; Ghosh et al., 2018). Этот подход особенно полезен, когда именно время цикла ограничивает генетический прогресс. В Казахстане наиболее эффективная стратегия — сочетать ускоренное продвижение поколений с MAS и геномным прогнозированием, повышая интенсивность отбора и скорость цикла при сохранении полевой валидации в целевых средах. По мере перехода геномики культур от одиночных референс‑геномов к пангеномам, отражающим более широкое видовое разнообразие, селекция всё больше будет опираться на гаплотипы и структурную вариабельность, релевантные адаптации и устойчивости к болезням (Tiwari et al., 2024). Эта тенденция особенно важна для пшеницы и ячменя, где структурные варианты могут существенно влиять на агрономические признаки. Казахстан может использовать этот сдвиг, расширяя локальные программы ресеквенирования и связывая их с фенотипическими данными, чтобы более информированно выбирать родителей и проектировать интрогрессии на основе гаплотипного состава, а не одиночных маркеров.Бақыланатын орта протоколдары арқылы ұрпақ алмасуын жеделдету селекциялық цикл ұзақтығын қысқартып, жылына бірнеше ұрпақ алуға мүмкіндік береді (Watson et al., 2018; Ghosh et al., 2018). Бұл тәсіл әсіресе цикл уақыты генетикалық прогресті шектейтін жағдайда тиімді. Қазақстанда ең нәтижелі стратегия — ұрпақ алмасуын жеделдетуді MAS және геномдық болжаумен үйлестіріп, іріктеу қарқындылығы мен цикл жылдамдығын арттыру, бірақ мақсатты ортада далалық валидацияны сақтап қалу. Дақыл геномикасы бір ғана референс‑геномнан түр ішіндегі алуан түрлілікті кеңірек қамтитын пангеномдарға ауысқан сайын, селекция бейімделу мен ауруларға төзімділікке қатысты гаплотиптер мен құрылымдық варианттарға көбірек сүйенеді (Tiwari et al., 2024). Бұл үрдіс әсіресе бидай мен арпа үшін маңызды, өйткені құрылымдық варианттар агрономиялық белгілерге айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Қазақстан бұл өзгерісті жергілікті қайта секвенирлеу бағдарламаларын кеңейтіп және оларды фенотиптік деректермен байланыстыру арқылы пайдаланып, ата‑аналық формаларды таңдауды және интрогрессия дизайнын жеке маркерлерге емес, гаплотиптік құрамға негіздеп тиімдірек жүргізе алады.

System Bottlenecks and Make-or-Break EnablersСистемные узкие места и ключевые факторы успехаЖүйелік тар орындар және табыстың шешуші тетіктері

Genomic methods cannot outperform poor phenotyping. Kazakhstan's modernization will therefore depend on improved phenotyping capacity across environments, including managed-stress screening sites for drought, heat, and salinity. Equally important is harmonizing protocols, including growth-stage definitions, trait-measurement standards, and disease-scoring systems. Data interoperability requires databases that ensure findability, accessibility, interoperability, and reusability through consistent metadata and curation practices, but these systems must remain practical and usable for breeders. Genetic progress has a limited impact if improved varieties are not multiplied, certified, and adopted at scale. Strengthening seed multiplication, certification, and traceability is essential, and marker-based purity testing can support reliable variety identity throughout the seed chain. Breeding targets must also align with end-use requirements, including grain protein and gluten-related traits for wheat and market-class traits for pulses, to ensure that new varieties deliver economic value that motivates adoption. High-performing breeding pipelines require integrated teams that include breeders, quantitative geneticists, molecular biologists, plant pathologists, agronomists, and data specialists. Kazakhstan already has specialized competence in wheat disease genetics and marker-assisted selection; scaling advanced breeding approaches requires sustained training and stable platforms that connect genotyping, phenotyping, and decision support.Геномные методы не могут компенсировать слабое фенотипирование. Следовательно, модернизация в Казахстане будет зависеть от усиления фенотипирования в разных средах, включая площадки управляемого стресса для засухи, жары и засоления. Не менее важна гармонизация протоколов: определения стадий развития, стандарты измерения признаков и системы оценки болезней. Совместимость данных требует баз данных, обеспечивающих принцип FAIR (findable, accessible, interoperable, reusable) через единые метаданные и практики курирования, но такие системы должны оставаться удобными для селекционеров. Генетический прогресс имеет ограниченный эффект, если улучшенные сорта не размножаются, не сертифицируются и не внедряются в масштабе. Поэтому критично укреплять семенное размножение, сертификацию и прослеживаемость, а маркер‑ориентированное тестирование чистоты может поддержать надёжную сортовую идентичность по всей семенной цепочке. Селекционные цели должны согласовываться с требованиями конечного использования, включая белок и глютен‑связанные признаки у пшеницы и товарные классы у зернобобовых, чтобы новые сорта обеспечивали экономическую ценность и мотивировали внедрение. Высокоэффективные селекционные конвейеры требуют интегрированных команд, включающих селекционеров, количественных генетиков, молекулярных биологов, фитопатологов, агрономов и специалистов по данным. В Казахстане уже есть специализированные компетенции по генетике болезней пшеницы и MAS; масштабирование продвинутых подходов требует устойчивого обучения и стабильных платформ, связывающих генотипирование, фенотипирование и поддержку принятия решений.Геномдық әдістер әлсіз фенотиптеуді «өтей» алмайды. Сондықтан Қазақстандағы жаңғырту әртүрлі ортада фенотиптеу әлеуетін күшейтуге, соның ішінде құрғақшылық, ыстық және тұздану үшін басқарылатын стресс алаңдарын дамытуға тәуелді болады. Сондай‑ақ протоколдарды үйлестіру маңызды: даму сатыларын анықтау, белгілерді өлшеу стандарттары және ауруларды бағалау жүйелері. Деректердің өзара үйлесімділігі бірыңғай метадеректер мен кураторлық тәжірибелер арқылы FAIR қағидаттарын (табылатын, қолжетімді, өзара үйлесімді, қайта пайдаланылатын) қамтамасыз ететін дерекқорларды талап етеді, бірақ мұндай жүйелер селекционерлер үшін практикалық әрі қолайлы болуы тиіс. Егер жақсартылған сорттар көбейтілмесе, сертификатталмаса және кең ауқымда енгізілмесе, генетикалық прогрестің әсері шектеулі болады. Сондықтан тұқым көбейту, сертификаттау және қадағалану жүйесін күшейту қажет, ал маркерлік тазалық тестілеуі тұқым тізбегінің барлық кезеңінде сорттық сәйкестікті сенімді ұстап тұруға көмектеседі. Селекциялық нысаналар соңғы пайдаланудың талаптарымен үйлесуі тиіс: бидайда ақуыз және глютенге қатысты белгілер, ал бұршақ тұқымдастарда нарықтық кластар. Бұл жаңа сорттардың экономикалық құндылығын арттырып, енгізуге ынталандырады. Жоғары өнімді селекциялық конвейерлер селекционерлерді, сандық генетиктерді, молекулалық биологтарды, фитопатологтарды, агрономдарды және деректер мамандарын біріктіретін интеграцияланған командаларды қажет етеді. Қазақстанда бидай ауруларының генетикасы мен MAS бойынша маманданған құзыреттер бар; озық тәсілдерді ауқымдау үшін тұрақты оқыту және генотиптеу‑фенотиптеу‑шешім қолдауын байланыстыратын тұрақты платформалар қажет.

A Practical Roadmap for Kazakhstan (2026–2035)Практическая дорожная карта для Казахстана (2026–2035)Қазақстан үшін практикалық жол картасы (2026–2035)

Phase I (2026–2028): Consolidate and StandardizeФаза I (2026–2028): Консолидация и стандартизацияI фаза (2026–2028): Біріктіру және стандарттау

The first phase should focus on practical standardization. This includes national marker panels for cereals and legume disease resistance and key quality targets, applied routinely in breeding cycles. It also includes establishing reference phenotyping corridors representing the main target environments, such as northern rainfed cereal zones, southeastern cropping systems, and salinity-affected irrigated zones. Finally, shared training populations should be built for wheat, barley, and at least one pulse crop to enable early genomic prediction efforts.Первая фаза должна сосредоточиться на практической стандартизации. Это включает национальные панели маркеров для устойчивости к болезням у зерновых и зернобобовых и ключевых качественных признаков, которые рутинно применяются в селекционных циклах. Также необходимо создать «коридоры» эталонного фенотипирования, представляющие основные целевые среды, такие как северные богарные зерновые зоны, юго‑восточные агросистемы и засолённые орошаемые зоны. Наконец, следует сформировать общие обучающие популяции для пшеницы, ячменя и как минимум одной зернобобовой культуры, чтобы запустить ранние проекты геномного прогнозирования.Бірінші кезең практикалық стандарттауға бағытталуы тиіс. Бұған дәнді және бұршақ тұқымдастардың ауруларға төзімділігі мен негізгі сапа белгілеріне арналған ұлттық маркерлік панельдерді селекциялық циклдерде жүйелі қолдану кіреді. Сондай‑ақ негізгі мақсатты орталарды көрсететін эталондық фенотиптеу «дәліздерін» құру қажет: солтүстік суарылмайтын дәнді аймақтар, оңтүстік‑шығыс егіншілік жүйелері және тұзданған суармалы зоналар. Соңында, көп ортадағы геномдық болжауды бастау үшін бидай, арпа және кемінде бір бұршақ тұқымдас дақыл бойынша ортақ оқыту популяцияларын құру керек.

Phase II (2028–2031): Scale Prediction and Accelerate CyclesФаза II (2028–2031): Масштабирование прогнозирования и ускорение цикловII фаза (2028–2031): Болжауды ауқымдау және циклдерді жеделдету

The second phase should scale genomic prediction in major cereal species, emphasizing multi-environment modeling and yield stability. At the same time, accelerated generation advance should be integrated into pre-breeding and early-generation selection to shorten cycle time, while maintaining rigorous field validation in representative environments.Вторая фаза должна масштабировать геномное прогнозирование у основных зерновых культур, делая акцент на мультиэкологическом моделировании и стабильности урожайности. Параллельно ускоренное продвижение поколений следует интегрировать в предпосевное улучшение и раннегенерационный отбор, чтобы сократить длительность цикла, при этом сохраняя строгую полевую проверку в репрезентативных средах.Екінші кезең негізгі дәнді дақылдарда геномдық болжауды ауқымдауға, көп орта моделдеуге және өнім тұрақтылығына басымдық беруге тиіс. Сонымен қатар цикл уақытын қысқарту үшін ұрпақ алмасуын жеделдетуді алдын‑ала селекцияға және ерте ұрпақтардағы іріктеуге енгізу қажет, бірақ өкілдік ортада қатаң далалық тексеруді сақтаған жөн.

Phase III (2031–2035): Precision Breeding and New Trait FrontiersФаза III (2031–2035): Точная селекция и новые горизонты признаковIII фаза (2031–2035): Дәл селекция және жаңа белгі бағыттары

The third phase should expand haplotype-informed selection enabled by resequencing and pangenome resources, strengthening parental selection and introgression design. Speed breeding technology can become increasingly relevant for trait validation and potentially cultivar development, contingent on regulatory and market dynamics. Pulses should be expanded as climate-smart rotation crops supported by locally adapted varieties that deliver stable performance and consistent market quality.Третья фаза должна расширить гаплотип‑информированный отбор, основанный на ресеквенировании и пангеномных ресурсах, усиливая выбор родителей и проектирование интрогрессий. Технологии speed breeding могут стать всё более актуальными для валидации признаков и, потенциально, для создания сортов — в зависимости от регуляторной и рыночной динамики. Зернобобовые следует развивать как климатически «умные» культуры севооборота, поддерживаемые локально адаптированными сортами, обеспечивающими стабильную продуктивность и согласованное рыночное качество.Үшінші кезең қайта секвенирлеу және пангеном ресурстары арқылы мүмкін болған гаплотипке негізделген іріктеуді кеңейтіп, ата‑аналық формаларды таңдауды және интрогрессия дизайнын күшейтуі тиіс. Speed breeding технологиясы белгілерді валидациялау және, ықтимал түрде, сорт шығару үшін де өзектілігін арттыра алады — бұл ретте реттеушілік және нарықтық динамика ескеріледі. Бұршақ тұқымдастарды климатқа «ақылды» ауыспалы егіс дақылдары ретінде кеңейтіп, тұрақты өнім мен бірізді нарықтық сапаны беретін жергілікті бейімделген сорттармен қолдау қажет.

ConclusionsВыводыҚорытынды

ReferencesЛитератураӘдебиеттер

1. Abugalieva, A.I., Turuspekov, Y.K., Didorenko, S.V. (2019). Molecular genetic diversity of spring wheat germplasm from Kazakhstan. Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 23, 45–54. DOI: 10.18699/VJ19.463
2. Almerekova S., Genievskaya Y., Abugalieva S., Sato K., Turuspekov Y. Population structure and genetic diversity of two-rowed barley accessions from Kazakhstan based on SNP genotyping data. Plants 2021, 10(10), 2025. DOI: 10.3390/plants10102025.
3. Amalova, A., Abugalieva, S., Chudinov, V., Sereda, G., Tokhetova, L., Abdikhalyk, A., Turuspekov, Y. (2021a). Genome-wide association study of yield components in spring wheat harvested under two water regimes in Northern Kazakhstan. PeerJ, 9, e11857. DOI: 10.7717/peerj.11857
4. Amalova, A., Abugalieva, S., Chudinov, V., Sereda, G., Tokhetova, L., Abdikhalyk, A., Turuspekov, Y. (2021b). QTL mapping of agronomic traits in wheat using the Avalon × Cadenza population grown in Kazakhstan. PeerJ, 9, e10733. DOI: 10.7717/peerj.10733
5. Amalova, A., Yermekbayev, K., Griffiths, S., Winfield, M.O., Morgounov, A., Abugalieva, S., Turuspekov, Y. (2023). Population structure of modern winter wheat accessions from Central Asia. Plants, 12, 2233. DOI: 10.3390/plants12122233
6. Anilkumar C., Sunitha N.C., Devate N.B., et al. (2022). Advances in integrated genomic selection for rapid genetic gain in crop improvement: a review. Planta, 256, 87. DOI: 10.1007/s00425-022-03996-y
7. Anuarbek S., Abugalieva S., Pecchioni N., Laidò G., Maccaferri M., Tuberosa R., et al. Quantitative trait loci for agronomic traits in tetraploid wheat for enhancing grain yield in Kazakhstan environments. PLoS ONE 2020, 15(6), e0234863. DOI: 10.1371/journal.pone.0234863.
8. Araus, J.L., Kefauver, S.C., Zaman-Allah, M., Olsen, M.S., Cairns, J.E. (2018). Translating high-throughput phenotyping into genetic gain. Trends in Plant Science, 23, 451–466. DOI: 10.1016/j.tplants.2018.02.001
9. Bataeva D.S., Usenbekov B.N., Rysbekova A.B., et al. Estimation and selection of parental forms for breeding Kazakhstan salt-tolerant rice varieties. Agricultural Biology 2017, 52(3), 544–552. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.544rus.
10. Crossa, J., Pérez-Rodríguez, P., Cuevas, J., et al. (2017). Genomic selection in plant breeding: methods, models, and perspectives. Trends in Plant Science, 22, 961–975. DOI: 10.1016/j.tplants.2017.08.011
11. FAO (2010). The Second Report on the State of the World's Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Rome. ISBN 978-92-5-106534-1.
12. FAO & OECD (2018). Seed systems and seed security: improving farmer access to quality seed. FAO, Rome. ISBN 978-92-5-130039-8.
13. Genievskaya Y., Pecchioni N., Laidò G., Anuarbek S., Rsaliyev A., Chudinov V., Zatybekov A., Turuspekov Y., Abugalieva S. Genome-wide association study of leaf rust and stem rust seedling and adult resistances in tetraploid wheat accessions harvested in Kazakhstan. Plants 2022, 11, 1904. DOI: 10.3390/plants11151904.
14. Genievskaya, Y., Almerekova, S., Abugalieva, S., Abugalieva, A., Sato, K., Turuspekov, Y. (2023a). Identification of SNPs associated with grain quality traits in spring barley grown in Southeastern Kazakhstan. Agronomy, 13, 1560. DOI: 10.3390/agronomy13061560
15. Genievskaya, Y., Abugalieva, S., Turuspekov, Y., et al. (2023b). Identification of QTLs associated with powdery mildew resistance in spring barley under conditions of Southeastern Kazakhstan. Plants, 12, 2375. DOI: 10.3390/plants12122375
16. Ghosh S., Watson A., Gonzalez-Navarro O.E., et al. Speed breeding in growth chambers and glasshouses for crop breeding and model plant research. Nature Protocols 2018, 13, 2944–2963. DOI: 10.1038/s41596-018-0072-z.
17. Government of the Republic of Kazakhstan (2024). Comprehensive Plan for the Development of Breeding and Seed Production for 2024–2028. Astana.
18. Hickey, J.M., Chiurugwi, T., Mackay, I., Powell, W., et al. (2017). Genomic prediction unifies animal and plant breeding programs. Nature Genetics, 49, 1297–1303. DOI: 10.1038/ng.3920
19. IPCC (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Cambridge University Press, Cambridge. DOI: 10.1017/9781009157896
20. Kushanova R.Zh., Baidyussen A.A., Sereda G.A., Jatayev S.A., Sereda T.G. Spring barley hybrids assessment for biological and economic features under drought conditions of Northern and Central Kazakhstan. SABRAO Journal of Breeding and Genetics 2023, 55(3), 850–863. DOI: 10.54910/sabrao2023.55.3.20.
21. Louwaars, N.P., de Boef, W.S., Edeme, J., et al. (2013). Plant breeding and seed systems. The Journal of Agricultural Science, 151, 1–12. DOI: 10.1017/S0021859612000404
22. Malysheva A., Kokhmetova A., Urazaliev R., Kumarbayeva M., Keishilov Z., Nurzhuma M., Bolatbekova A., Kokhmetova A. Phenotyping and identification of molecular markers associated with leaf rust resistance in the wheat germplasm from Kazakhstan, CIMMYT and ICARDA. Plants 2023, 12, 2786. DOI: 10.3390/plants12152786.
23. Ministry of Agriculture of the Republic of Kazakhstan (2023). Analytical report on the state of breeding and seed production in Kazakhstan. Astana.
24. Morgounov A., Babkenov A., Ben C., Chudinov V., Dolinny Y., Dreisigacker S., Fedorenko E., Gentzbittel L., Rasheed A., Savin T., Shepelev S., Zhapayev R., Shamanin V. Molecular markers help with breeding for agronomic traits of spring wheat in Kazakhstan and Siberia. Genes 2024, 15(1), 86. DOI: 10.3390/genes15010086.
25. National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan (2022). State of Agricultural Science and Innovation in Kazakhstan. Almaty.
26. OECD (2021). Agricultural Policy Monitoring and Evaluation: Kazakhstan. OECD Publishing, Paris. DOI: 10.1787/2d810e01-en
27. Savin, T., Turuspekov, Y., Amalova, A., et al. (2025). Spring Wheat Breeding in Northern Kazakhstan: Drivers of Diversity and Performance. Crops, 5, 63. DOI: 10.3390/crops5050063
28. Tajibayev D., Mukin K., Babkenov A., Chudinov V., Dababat A.A., Jiyenbayeva K., Kenenbayev S., Savin T., Shamanin V., Tagayev K., et al. Exploring the agronomic performance and molecular characterization of diverse spring durum wheat germplasm in Kazakhstan. Agronomy 2023, 13(7), 1955. DOI: 10.3390/agronomy13071955.
29. Tiwari V.K., Saripalli G., Sharma P.K., Poland J. Wheat genomics: genomes, pangenomes, and beyond. Trends in Genetics 2024, 40(11), 982–992. DOI: 10.1016/j.tig.2024.07.004.
30. Turuspekov, Y.K., Didorenko, S.V., Abugalieva, A.I. (2016). Genetic diversity of wheat accessions revealed by molecular markers. Plant Biotechnology Reports, 10, 201–210. DOI: 10.1007/s11816-016-0401-7
31. Turuspekov, Y.K., Abugalieva, A.I., Didorenko, S.V. (2017). Molecular breeding perspectives for wheat improvement in Kazakhstan. Acta Biologica Sibirica, 3, 45–56. DOI: 10.14258/abs.v3i3.2607
32. Turuspekov, Y., Baibulatova, A., Yermekbayev, K., et al. (2017). GWAS for plant growth stages and yield components in spring wheat harvested in three regions of Kazakhstan. BMC Plant Biology, 17, 179. DOI: 10.1186/s12870-017-1131-2
33. Varshney, R.K., Roorkiwal, M., Sorrells, M.E. (2021). Designing future crops: genomics-assisted breeding comes of age. Trends in Plant Science, 26, 631–649. DOI: 10.1016/j.tplants.2021.03.010
34. Watson A., Ghosh S., Williams M.J., Cuddy W.S., Simmonds J., Rey M.-D., Kumar U., Ramirez-Gonzalez R.H., Lowe K., Steed A. Speed breeding is a powerful tool to accelerate crop research and breeding. Nature Protocols 2018, 13, 2944–2963. DOI: 10.1038/s41596-018-0062-2.
35. World Bank (2025). Research and development expenditure (% of GDP). World Bank Open Data. https://data.worldbank.org/indicator/GB.XPD.RSDV.GD.ZS
36. Yermagambetova, M., Abugalieva, S., Turuspekov, Y., Almerekova, S. (2023). Illumina sequencing data of the complete chloroplast genome of Juniperus seravschanica from Kazakhstan. Data in Brief, 47, 108866. DOI: 10.1016/j.dib.2022.108866
37. Zatybekov, A., Abugalieva, S., Didorenko, S., et al. (2017). GWAS of agronomic traits in soybean collection included in breeding pool in Kazakhstan. BMC Plant Biology, 17, 177. DOI: 10.1186/s12870-017-1125-0
38. Zatybekov A., Genievskaya Y., Anuarbek S., Kudaibergenov M., Turuspekov Y., Abugalieva S. Phenotypic and genetic diversity of chickpea (Cicer arietinum L.) accessions from Kazakhstan. Diversity 2025, 17(9), 664. DOI: 10.3390/d17090664.
39. Zatybekov A., Genievskaya Y., Fang C., Abugalieva S., Turuspekov Y. Uncovering the genetic landscape of soybean accessions from Kazakhstan in comparison with global germplasm using whole genome resequencing. BMC Genomics 2025, 26, 802. DOI: 10.1186/s12864-025-12024-8.