趙永田 王興娥 黃太鳳 劉莉梅 潘婷 趙宇

(黔南民族師范學(xué)院生物科學(xué)與農(nóng)學(xué)院，貴州 都勻 558000)

2019年由教育部主辦的“新農(nóng)科建設(shè)北大倉(cāng)行動(dòng)”提出，要通過(guò)加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)，培養(yǎng)一批農(nóng)科“雙創(chuàng)人才”，開(kāi)啟了新農(nóng)科人才創(chuàng)新型培養(yǎng)的新變革[1]。新農(nóng)科建設(shè)是當(dāng)前我國(guó)涉農(nóng)院校農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)體系改革的著力點(diǎn)，為培養(yǎng)什么樣的農(nóng)科人才指明了道路和方向。植物保護(hù)專業(yè)作為傳統(tǒng)農(nóng)科專業(yè)，其專業(yè)實(shí)踐性要求非常高，在人才培養(yǎng)的過(guò)程中難度較大[2]。培養(yǎng)的人才往往理論知識(shí)豐富，而動(dòng)手能力欠缺，尤其是田間病蟲(chóng)識(shí)別診斷能力弱，造成無(wú)法真正指導(dǎo)田間生產(chǎn)。尤其是在當(dāng)前專業(yè)課總學(xué)時(shí)減少的情況下，教師一般會(huì)優(yōu)先保障理論課時(shí)，而犧牲一定量的實(shí)踐課時(shí)[3]。同時(shí)，大多數(shù)課程實(shí)驗(yàn)往往是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、開(kāi)放思維較為欠缺，達(dá)不到科研素養(yǎng)的訓(xùn)練，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型農(nóng)科人才[4]。面對(duì)此種情況，如何在不改變現(xiàn)有實(shí)踐課時(shí)的條件下，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及科研素養(yǎng)值得研究與探索，對(duì)于培養(yǎng)“雙創(chuàng)人才”意義重大?；诖?，本項(xiàng)目以黔南民族師范學(xué)院建設(shè)的植物病害檢測(cè)與綠色防控創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地為載體，開(kāi)展植物病理學(xué)方向人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及科研訓(xùn)練的探索與實(shí)踐，以期為植物保護(hù)專業(yè)“雙創(chuàng)人才”的培養(yǎng)提供理論支持與借鑒。

1 植物病害檢測(cè)與綠色防控創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)背景

相比農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的識(shí)別，植物病害的診斷由于病原多為微生物而導(dǎo)致識(shí)別難度更大，給用藥指導(dǎo)帶來(lái)困難。而植物病害的識(shí)別與診斷是植保專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)專業(yè)技能，是開(kāi)展田間指導(dǎo)的前提。雖然各大農(nóng)林高校通過(guò)觀察植物病害標(biāo)本、PPT圖片展示、實(shí)驗(yàn)室菌種培養(yǎng)觀察、田間病害識(shí)別實(shí)習(xí)、植物病害識(shí)別大賽等方式開(kāi)展植物病理學(xué)的教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生識(shí)別植物病害的基本能力。但由于課時(shí)少、菌種少、實(shí)踐實(shí)習(xí)比重有限等限制，學(xué)生的動(dòng)手操作和創(chuàng)新訓(xùn)練沒(méi)有得到真正的培養(yǎng)[5]。同時(shí)，各省份、各地域主栽作物不同，發(fā)生的主要病害及流行規(guī)律不同，且耐藥性不同，教材中通用的用藥推薦防治效果差，不能因地因時(shí)制宜，這些因素導(dǎo)致地方院校培養(yǎng)地方實(shí)用人才難度更大。如何在講授理論知識(shí)和傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生識(shí)別與診斷本地作物主要病害的能力，同時(shí)篩選適合防治本地病害的有效殺菌劑，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維異常重要。因此，本校創(chuàng)建植物病害檢測(cè)與綠色防控創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地，配備基本的病害培養(yǎng)、純化、鑒定及藥劑篩選設(shè)備及儀器，在植物病害實(shí)習(xí)過(guò)程中，難以識(shí)別和診斷的作物病害依托該平臺(tái)開(kāi)展培養(yǎng)及鑒定工作，并對(duì)鑒定出的病原菌開(kāi)展防治藥劑篩選，為田間用藥提供指導(dǎo)。

2 植物病害檢測(cè)與綠色防控創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地開(kāi)展的內(nèi)容

該平臺(tái)聚焦黔南特色果蔬(刺梨、火龍果等)、中藥材(猴耳環(huán)、太子參、藥用蕨類等)、茶葉(毛尖茶、福鼎等)、食用菌等產(chǎn)業(yè)，以制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的亟需解決的植物病害開(kāi)展科學(xué)研究、服務(wù)企業(yè)需求等，并將篩選到的綠色防控方法深入企業(yè)、農(nóng)戶開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)與幫扶，具體將開(kāi)展以下研究?jī)?nèi)容。

2.1 植物病害標(biāo)本的制作

植物病害標(biāo)本是對(duì)植物發(fā)病癥狀最直觀的記載和描述，了解田間發(fā)病情況的最好方式，是指導(dǎo)農(nóng)業(yè)田間生產(chǎn)的重要參考資料[6]。植物保護(hù)專業(yè)的學(xué)生在進(jìn)行植物病害的學(xué)習(xí)或研究過(guò)程中，植物病害病葉的采集和病害標(biāo)本制作是首要的工作，也是植保專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)專業(yè)技能[7]。通過(guò)該平臺(tái)，學(xué)生可以對(duì)教材中介紹的病害進(jìn)行標(biāo)本制作，也可以采集實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有的病害制作成標(biāo)本，豐富實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本數(shù)量與質(zhì)量，為后期教學(xué)和科學(xué)研究提供保障。在該部分將制定植物病害采集部位、份數(shù)、采集記錄、攜帶、整理，浸漬標(biāo)本和干燥標(biāo)本的制作流程，標(biāo)本保存及標(biāo)簽等。通過(guò)該環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和思考能力，為后續(xù)的病害鑒定提供條件。

2.2 植物病害的分離、純化與鑒定

對(duì)于不能識(shí)別和診斷的植物病害，需要進(jìn)一步分離與純化培養(yǎng)，并采用生物顯微鏡和分子生物學(xué)手段進(jìn)行鑒定其病原。根據(jù)已有研究發(fā)現(xiàn)，很多不同地域或不同作物的同一病害的病原可能不止一種，這為防治該病害帶來(lái)了困難，也給診斷增加了難度[8,9]。因此，分離鑒定病原顯得尤為重要，意義重大。通過(guò)該平臺(tái)，學(xué)生可以對(duì)采集的病部組織進(jìn)行培養(yǎng)，掌握分離純化病原菌的操作，同時(shí)對(duì)未知菌種開(kāi)展鑒定工作。這部分環(huán)節(jié)需要掌握培養(yǎng)基的配制、病原菌的純培養(yǎng)、生物顯微鏡的使用、微生物形態(tài)觀察、微生物DNA的提取、核酸序列的比對(duì)、分子進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建等。通過(guò)該環(huán)節(jié)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力，更為主要的是培養(yǎng)學(xué)生探索追求真相的科研能力。本部分的訓(xùn)練不再遵從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的已知結(jié)果，而是真正地在探索未知的領(lǐng)域，極大地激發(fā)學(xué)生參與的積極性，激發(fā)了學(xué)生潛在的探索真相的求知欲。

2.3 病原菌致病檢驗(yàn)

通過(guò)分離純化鑒定的病原菌，還有一個(gè)重要的工作，就是要驗(yàn)證其是否具有致病性，這也是檢驗(yàn)分離出的病原菌是否與采集的病部組織發(fā)病癥狀一致的關(guān)鍵步驟[10,11]。病原菌的分離純化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，大多時(shí)候分離出的病原菌不止一個(gè)，有些分離出的菌群可能不會(huì)導(dǎo)致作物感病，有可能是病斑攜帶的共生菌群，或植物體本身的共生菌群。因此通過(guò)科赫法則，可以把分離出的病原菌再回接到植物上，通過(guò)觀察其致病能力，再次判斷該菌群是否為致病菌，是否為引發(fā)該病害的病原。這部分需要學(xué)生掌握植物的栽培管理技術(shù)、微生物致病性接種技術(shù)等。通過(guò)該環(huán)節(jié)，學(xué)生進(jìn)一步掌握土肥管理，尤其是光照、濕度等對(duì)植物的影響；掌握病原菌致病性，更好地掌握病原、環(huán)境、植物三者之間的關(guān)系。本部分工作較為繁瑣和細(xì)致，能夠較好地培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。

2.4 病原菌生物學(xué)特性的研究

已有研究表明，不同的病原菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的喜好不同，在不同的培養(yǎng)基、光照條件、溫度條件及pH條件中生長(zhǎng)快慢不同，產(chǎn)孢不同等[12,13]。對(duì)致病菌進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(碳源、氮源等)、光照、溫度、酸堿度等生物學(xué)特性的探索，可以為致病菌的發(fā)病規(guī)律、防控手段等的研究提供理論依據(jù)[14,15]。該部分的探索，對(duì)于掌握病原菌的生長(zhǎng)條件，尤其是調(diào)查田間發(fā)病規(guī)律具有一定的指導(dǎo)意義。學(xué)生在該環(huán)節(jié)可以系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)，再與該病的田間發(fā)病條件結(jié)合起來(lái)，對(duì)于掌握該病害的發(fā)病規(guī)律具有事半功倍的效果。

2.5 病原菌防治藥劑的篩選

識(shí)別并診斷病害，熟悉病原菌的生物學(xué)特性等環(huán)節(jié)，最終的目的是找到有效的防治辦法，指導(dǎo)田間生產(chǎn)。由于各地域用藥習(xí)慣不同，導(dǎo)致病害的耐藥性不同，往往存在同一農(nóng)藥在不同作物、不同地域的防效差異較大，因此在指導(dǎo)農(nóng)戶田間用藥時(shí)不能依靠教材中推薦的種類，也不能完全依靠商品登記的防治對(duì)象推薦用藥[16,17]。再加上教材的滯后性，很多推薦的農(nóng)藥甚至可能被禁用，不符合現(xiàn)在綠色防控的要求[18,19]。而且很多農(nóng)藥更新?lián)Q代較快，農(nóng)藥的商品名稱較多，給農(nóng)戶選藥帶來(lái)較多不便。因此，有針對(duì)性地通過(guò)抑菌試驗(yàn)，篩選具有較高防效的農(nóng)藥，尤其是生物農(nóng)藥，符合當(dāng)前“雙減”要求，可以有效獲取高效的推薦農(nóng)藥種類及劑量。通過(guò)該環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅可以掌握殺菌劑的生物活性測(cè)定實(shí)驗(yàn)，而且由于采用的農(nóng)藥多為新農(nóng)藥，抑菌效果未知，是非驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，所以通過(guò)這部分操作，可以獲得具有創(chuàng)新性的試驗(yàn)結(jié)果，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。

2.6 藥劑的抑菌機(jī)制研究

殺菌劑抑菌機(jī)理的研究，可以有效發(fā)現(xiàn)殺菌靶標(biāo)，可為同類型藥物設(shè)計(jì)提供參考，也可拓展其靶向菌群[20,21]；同時(shí)可發(fā)現(xiàn)耐藥機(jī)制，有效指導(dǎo)田間用藥，延緩菌群的耐藥性[22,23]。因此，學(xué)生對(duì)篩選出的具有高效的藥劑開(kāi)展抑菌機(jī)理研究，可以進(jìn)一步了解該藥防控該病的作用特性，也可能發(fā)現(xiàn)藥物新的作用靶標(biāo)，拓寬藥物的防治菌群等。通過(guò)該環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅可以觀察殺菌劑對(duì)菌體細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理機(jī)制、分子機(jī)制等的影響，加深對(duì)微生物學(xué)病原體細(xì)胞結(jié)構(gòu)、微生物代謝等知識(shí)的理解；更為重要的是，可以訓(xùn)練學(xué)生探索未知事物的科研素養(yǎng)，為其接受更深層次的深造和科研工作積累經(jīng)驗(yàn)。

2.7 開(kāi)展植物病害綠色防控科普

高校實(shí)踐平臺(tái)為開(kāi)展專業(yè)科普教育提供了軟硬件資源，具有先天性優(yōu)勢(shì)[24]。通過(guò)該平臺(tái)系列研究，學(xué)生可以系統(tǒng)掌握某病害的病原、致病性、生物學(xué)特性、防治的有效藥劑等，再結(jié)合田間病害發(fā)病規(guī)律調(diào)查及參考相關(guān)文獻(xiàn)，制作完整的科普資料，向農(nóng)戶進(jìn)行科普培訓(xùn)，提高實(shí)踐運(yùn)用性，指導(dǎo)田間生產(chǎn)。

3 實(shí)踐效果

該平臺(tái)創(chuàng)建以來(lái)，由10多位教師組建了特色果蔬、刺梨、中藥材、茶等植物病害團(tuán)隊(duì)，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展病害分離鑒定及防治藥劑篩選等工作。該平臺(tái)自運(yùn)營(yíng)以來(lái)，結(jié)合教師的科研課題，引導(dǎo)學(xué)生以畢業(yè)論文的形式開(kāi)展試驗(yàn)探索，如選題為茶樹(shù)主要真菌病害病原分離鑒定與防治藥劑篩選、辣椒疫霉菌生物學(xué)特性及防治藥劑研究等；同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生依托平臺(tái)申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，如由學(xué)生申報(bào)獲批的刺梨褐斑病病原分離鑒定與藥劑篩選、刺梨?？漆t(yī)院——打通技術(shù)服務(wù)“最后一公里”等項(xiàng)目，以及正在申報(bào)的創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目丹皮根石油醚提取物抑菌活性物質(zhì)及抑菌機(jī)理研究等；此外，學(xué)生還可以進(jìn)行自由探索，對(duì)自己感興趣的校園植物病害，自己種植的陽(yáng)臺(tái)花卉病害，甚至部分學(xué)生自家種植的作物病害等開(kāi)展研究。通過(guò)該平臺(tái)，提高了學(xué)生畢業(yè)論文的質(zhì)量，提高了參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)申報(bào)的數(shù)量和質(zhì)量。更為主要的是，學(xué)生會(huì)自行利用空余時(shí)間，主動(dòng)思考，主動(dòng)開(kāi)展未知領(lǐng)域的研究，有效地鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。

雖然該平臺(tái)在培養(yǎng)植保專業(yè)植物病理學(xué)方向“雙創(chuàng)人才”方面發(fā)揮了較好的示范作用，但該平臺(tái)目前最大的問(wèn)題是儀器設(shè)備數(shù)量還不夠，設(shè)備經(jīng)費(fèi)支持有限，很大程度上依靠團(tuán)隊(duì)教師申報(bào)的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)或獲批的大創(chuàng)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持學(xué)生的探索。對(duì)于自由探索的學(xué)生或者與項(xiàng)目關(guān)聯(lián)較遠(yuǎn)的探索，由于經(jīng)費(fèi)使用的限制將會(huì)受到一定的制約，不利于學(xué)生開(kāi)展自由式創(chuàng)新訓(xùn)練。今后，將進(jìn)一步申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)支持，適當(dāng)擴(kuò)充儀器設(shè)備數(shù)量，提高平臺(tái)級(jí)別，為更多學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和科研訓(xùn)練機(jī)會(huì)，培養(yǎng)一批“雙創(chuàng)人才”，為地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)輸入理論扎實(shí)，實(shí)踐技能強(qiáng)，能指導(dǎo)田間生產(chǎn)的實(shí)用人才。