О научной школе

Научная школа под руководством И.Л. Бухариной существует с 2000 г. За эти годы проведено описание жизненного состояния, физиологических особенностей особей, особенностей биохимического состава видов растений, доминирующих в составе дендрофлоры, травяного покрова насаждений города Ижевска и других промышленных центров Уральского региона. Выявлены закономерности адаптации растений к условиям техногенного стресса на примере системы разных форм и уровней адаптивных реакций растений.

С 2010 г. проводятся исследования видового состава микромицетов в корневой системе и ризосфере корней растений, видового состава симбиотрофных микромицетов, их роли в формировании устойчивости растений в условиях экологического стресса.

Коллегами по научной школе опубликовано более 250 статей, 5 монографий, иллюстрированный атлас вредителей и болезней растений в насаждениях города, более 20 методических пособий. В научной школе защищены 1 докторская и 8 кандидатских диссертаций, в настоящее время по тематике научной школы работают 5 аспирантов.

Научные исследования выполнялись при поддержке грантов:

программы Erasmus Mundus (Германия, Гумбольдский университет, 2011г.);
программы Fulbright (США, Университет Вашингтона, 2012-2013гг.);
программы DAAD (Германия, Лейбницкий научно-исследовательский институт овощных и декоративных культур, 2014);
Грант в рамках договора двустороннего сотрудничества Министерства образования и науки Российской Федерации и Министерства образования и науки Словацкой Республики (2017, 2020);
Грант РФФИ "Мой первый грант" № 14-04-31909, 2014-2015 гг.; № 16-34-00855 (2016-2018);
Грант РФФИ №19-34-50037 мол_нр Мобильность "Состояние и особенности адаптивных реакций видов рода ель в еловых насаждениях различных лесорастительных зон";
Грант РФФИ 19-04-00353 A;
Грант РФФИ № 19-316-90003 "Аспирант";
Грант РФФИ 19-34-60003/19 - "Перспектива".

Основными результатами выполнения этих грантов являются следующие знания, методики и научные закономерности:

Установлено, что в темнохвойных лесных насаждениях происходит деградация доминантного яруса и активная смена растительного сообщества. Насаждения ели характеризуются низкой полнотой основного полога, в результате чего происходит естественная сукцессионная стадия смены темнохвойного леса на мягколиственный. Совокупность данных факторов формирует благоприятный фон для распространения короеда-типографа, который (Ipstypo graphus) является основной причиной гибели ели на территории Удмуртской Республики. Одним из физиологических механизмов, являющихся ответной реакцией на внешние неблагоприятные факторы (в том числе и на повреждение органов фитофагами) является усиление процессов синтеза метаболитов, в частности танинов и смол. Результаты биохимического анализа древесины ели показали, что одним из факторов, определяющим содержание экстрактивных веществ, является жизненное состояние деревьев, причем с ухудшением состояния наблюдается существенное варьирование содержания экстрактивных веществ и увеличение доли в их составе фенольного комплекса. Вероятно, что высокое содержание танинов и смол у ослабленных деревьев свидетельствует о мобилизации внутренних ресурсов растения. Таким образом, содержание экстрактивных веществ может быть индикатором состояния ели и использовано при отборе особей для использования в качестве материала для создания устойчивых лесонасаждений в ходе лесокультурных работ.

Выявлено (с помощью метода люминесцентной микроскопии и ДНК анализа) наличие эндомикоризных грибов в корневой системе некоторых видов растений, произрастающих в насаждениях на техногенных территориях в условиях высокого уровня загрязнения почв тяжелыми металлами (Bukharina, et al., 2016), что ранее в большинстве научных публикаций считалось невозможным. Этот факт в настоящее время согласуется с рядом публикаций (Rodriguez et al., 2008, 2009; Kim et al., 2008; Веселкин, Прокина, 2016; Веселкин и др., 2017).

Адаптированы к изучаемым объектам методы молекулярного анализа ДНК грибов. Освоена методика экстрагирования и проведения анализа ДНК грибов. Освоена технология клонирования PCR продукта, подготовка плазмида и PCR-анализ. В ходе работы был установлен наиболее благоприятный экспериментальный режим амплификации ДНК для изучаемых нами объектов.

Проведен анализ биоразнообразия микромицетов в корневой системе и ризосфере корней древесных растений в насаждениях города с учетом уровня загрязнения почв (на основе ДНК анализа) (Bukharina, et al., 2016). Освоена методика оценки степени развития грибной инфекции в корневой системе растений.

Создана коллекция культур микромицетов, выделенных из корневой системы растений. У двух видов древесных растений молекулярно-генетическими методами выявлено наличие АМГ в корневой системе и ризосферной почве.

Результаты выявленного состава грибной микрофлоры корней, ризосферной почвы, выделенных изолятов грибов из корневой системы у ряда видов растений в насаждениях города с учетом уровня загрязнения почв тяжелыми металлами представлены в научном журнале, цитируемом в Scopus и WoS (Bukharina, et al., 2016). Разработана технология получения суспензионной культуры грибов и способ инокуляции растений, установлен эффект влияния инокуляции суспензионной культуры грибов на процессы формирования адаптивных реакций у растений к действию тяжелых металлов. Получен патент на изобретение № 2722206 «Способ приготовления и внесения грибного биопрепарата для повышения устойчивости растений, дата гос. регистрации в ГРИ РФ 28.05.2020, авторы Бухарина И.Л., Исламова Н.А.).

Выработан оригинальный методологический подход к выполнению научно-исследовательских работ – использование культур грибов эндофитов, выделенных из корней растений, произрастающих в экстремальных техногенных условиях, но при этом имеющих высокие баллы жизненности. Использование популяций грибов, адаптированных к стрессовым условиям, в том числе условиям загрязнения почв, расширяет возможность их использования в качестве биоресурса для разработки основ технологий повышения устойчивости растений, включая условия техногенного стресса.

Под руководством руководителя школы в Удмуртском государственном университете сформирована, материально и технически оснащена современным оборудованием учебно-научная лаборатория «Экологические биотехнологии». Она располагает помещением со стерильными условиями и оборудованием для осуществления работы с культурами микромицетов (ламинарбокс, автоклав, одноразовые расходные материалы, холодильник и морозильная камера и др.). Имеется лабораторное отделение для культивирования инокулированных растений, проведения физиолого-биохимических анализов растений, анализа степени инокуляции корневой системы (BINDER KBWF-720, микроскоп цифровой Levenhuk D870T с кинокамерой, 8 Мпикс, тринокулярный, спектрофотометр ПЭ-5400 ВИ, флюорометр Handy PEA и программное обеспечения Biolyzer 3.06., аналитические весы, водяная баня, гидропонная установка DutchPot Aero 2, комплект оборудования для экстракции ДНК и проведения ПЦР-анализа).

Реализованные научные проекты и хозяйственные договоры:

Научно-исследовательские работы по контракту с Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Удмуртской Республики: «Оценка состояния зеленых насаждений города и разработка рекомендаций по оптимальному озеленению городской территории (на примере г. Ижевска)», 2006; «Эколого-биологическая оценка состояния древесных насаждений пригородной зеленой зоны и разработка рекомендаций по созданию экологического каркаса промышленных центров (на примере г. Ижевска)», (2007);
Проведение проектно-сметных работ по Концепции «Зеленого каркаса» пригородной территории города Ижевска (2017);
Совместная научно-исследовательская работа с Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна), программа «Воздух Европы» (Протоколы о сотрудничестве №4688-4-17/17; №4823-4-18/19;№4943-4-20/22);
Инвентаризация насаждений парка Космонавтов (2011);
Проведение производственного экологического контроля (мониторинга) по проекту «Рекультивация полигона ТБО по Сарапульскому тракту» (заказчик - Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды Администрации г. Ижевска, 2019, 2021 гг.);
Исследовательские работы по оценке состояния растительности и растительных сообществ для установления степени токсичности и процесса восстановления почвенного покрова в вегетационный период, мониторингу эрозионных процессов в ходе биологического этапа рекультивации полигона ТБО по Сарапульскому тракту от 14.04.2020 г. № 1-полигон (заказчик - Администрация г. Ижевска);
Мероприятия по компенсационному озеленению (возмещению ущерба окружающей среде при вырубке зеленых насаждений на объекте): «Заключение русла реки Карлутка в коллектор на участке с кадастровыми номерами 18:26:020164:52 и 18:26:020164:53», договор от 03.12.2020 г. №А/02-2020/404;
Разработка таксации существующих зеленых насаждений и ее согласование с Главным управлением архитектуры и градостроительства Администрации города Ижевска, для строительства объекта: «Предприятие общественного питания, расположенное на земельном участке с кадастровым номером 18:26:020164:84 по ул. 10 лет Октября в городе Ижевске». Договор от 29.04.2021 г. № 142;
Оказание инжиниринговых услуг по разработке таксации существующих зеленых насаждений для строительства объекта: «Жилой комплекс на ул. Камбарская в Первомайском районе г. Ижевска. Договор от 02.03.2021 г. № 52;
Мероприятия по компенсационному озеленению (возмещению ущерба окружающей среде при вырубке зеленых насаждений) на объекте: «Жилой комплекс на ул. Репина в Индустриальном районе г. Ижевска. Многоквартирные жилые дома № 1, 2, 3, 4». Договор от 10.02.2021 г № К/05-2021/42.
НИР на разработку «Материал рекультивационный, полученный в результате обработки и утилизации отходов грохочения твердых коммунальных отходов» и договор на разработку технической документации (договор с ООО «МСК», 2021);
Система оценки состояния и степени аварийности древесных растений (договор № 168 от 31.05.2022 г.);
Муниципальный контракт № 10 от 27.06.2022 г. на проведение научно-исследовательской работы «Создание автоматизированной информационной системы мониторинга состояния и содержания зеленых насаждений по результатам инвентаризации и паспортизации на основе таксационной оценки и анализа научных исследований состояния растений с разработкой эскизных проектов (концепций) благоустройства и озеленения на 2-ух пилотных участках городской территории» (2022 г.).

Направления исследований:

Изучение возможности использования перспективных видов древесных растений при создании смешанных и чистых искусственных насаждений, в т. ч. с участием видов интродуцентов
Выявление морфологических и биохимических показателей семенных растений для формирования искусственных насаждений с заданными свойствами (качество древесины, устойчивость и др. параметры)
Мониторинг и паспортизация зеленых насаждений городов; разработка инструментария мониторинга и таксации древесных насаждений с использованием цифровых технологий
Роль инокуляции растений эндофитными корневыми микромицетами на формирование устойчивости к экстремальным факторам окружающей среды