讓分子檢測技術滲入植物病理學本科課程體系

劉曉妹 丁曉帆 林春花

摘 要：分子檢測技術已在植物病害診斷方面取得了大量研究成果，但在本科教學中缺乏滲入。利用這些先進的技術激發植保本科新生的專業興趣，將其引入到植保學科主干課程的理論課、實驗課、課程論文、畢業論文等教學環節，不僅可以為本科生打下前瞻性的專業基礎知識，架起科研成果應用于田間地頭的橋梁，而且可以開拓學生專業素養的視野，提高學生追蹤新知識、新技術的能力。

關鍵詞：分子檢測；植物病理學；本科；課程

分子生物學是生命科學領域最具活力的學科前沿，其研究方法與技術是二十一世紀生命科學研究的重要基礎和支撐，在創新型生物學專業人才培養中起著重要作用。隨著它的不斷發展，其理論、技術和方法已滲透到了醫學、農學、動物學、植物保護學等各級學科，在醫學領域，分子生物學與臨床醫學交叉滲透后產生的臨床分子診斷學，十多年前就已在國內不少高等醫學院校開設，目前已成為高校教學中探討教學方法最熱門的課程之一。[1-2]

分子生物學滲透到植物保護學科后，大量學者針對一些生產上發生的重大病蟲害研發出了各種靈敏度很高的分子檢測技術，但可惜的是，這些快速、準確、先進的檢測技術大多停留在實驗室、論文中，并沒有被很好地引入到本科教學用于培養新型植保人才，正是因為大多數在農業生產一線工作的本科生不懂這些先進的技術，也使得這些技術在田間地頭的應用受到了很大的限制。與依據病害癥狀和病原形態學進行植物病害診斷的傳統方法相比，分子檢測技術不僅能實現病害的潛育期診斷，還能實現一次性檢測多種病害的病原物，尤其對于與缺素癥易混淆的植物病毒病，分子檢測技術的準確性和靈敏性更顯示出了極大的優勢。早期準確診斷是有效防控植物病害和減少農藥使用量的前提，分子檢測技術是實現病害早期快速診斷的先進手段，同時，分子生物學技術也是鑒定病原物種類的先進手段。目前PCR儀及相關試劑已經國產化，隨著進一步的研發與市場競爭，分子檢測成本將會大幅下降，分子檢測技術走出高校科研院校，走向基層各領域是未來發展的必然趨勢。在新形勢下，如何培養前瞻性的植保本科應用型人才，從新生入學教育開始，激發學生的專業興趣、建設好承載先進專業知識和技能的植保課程無疑是有效途徑之一。

一、引入植保專業本科新生入學教育

新生入學教育是大學新生入校后的“第一堂課”，一般除了介紹校史校情、校紀校規、安全法制、職業生涯規劃等，還要介紹專業學科。[3]專業學科一般包括學科內涵與外延、發展的歷程、校友名人、招生情況與就業去向、專業課程設置、課程考核管理辦法等。入學前報考志愿時，很多新生對所報專業并不是很了解，甚至只是聽外行一知半解的介紹，尤其是一些被調劑的學生，對被錄取的專業了解更少，導致不少新生對專業不感興趣，若在介紹專業課程時能引入幾個先進經典的分子檢測技術案例，讓新生了解到植保不只是“看病、抓蟲、打藥那”么簡單，不只是用眼用手，它也涉及高精尖技術，也會像醫院一樣用到先進的技術和設備，引導新生了解植保專業高新發展的方向，培養他們對植保專業的仰視感，激發新生的專業興趣和學習欲望。在選擇案例時，最好選擇幾個用常規方法難以識別和對生產影響較大的病害，如香蕉枯萎病、柑橘黃龍病、檳榔黃化病等。因新生對這些病害了解甚少，所以介紹時，除了介紹其對農業生產的影響外，可對比介紹一下用傳統方法識別這些病害的難度，而用分子檢測技術檢測的快速性、準確性和靈敏性，讓學生了解到雖然植物不會像病人一樣描述病情，也無脈可把，但通過他們所學的專業技術，可以實現植物病害的早期準確診斷，達到提前預防或治療，降低經濟損失的目的。通過引入經典案例，讓新生對獲取這些“未卜先知”的專業技能充滿期待，從大學之初在心里樹立起專業自豪感。

二、引入植保及其他農科相關專業課程體系

隨著分子生物學和基因工程技術的迅速發展，國內外在病害診斷方面已研發出了一系列靈敏度高、準確性強的快速檢測技術，如選擇性培養基檢測技術、ELISA系列檢測技術、常規PCR技術、巢式PCR技術、免疫捕捉PCR技術、多重PCR技術、反轉錄PCR技術、環介導等溫擴增技術、熒光實時定量PCR技術、基因芯片技術等。這些技術也已在各種熱帶作物病害的研究中得到了廣泛的應用，實現了70余種重要熱作病害病原物的快速檢測[4-9]，如橡膠樹棒孢霉葉斑病、木薯細菌性萎蔫病、非洲木薯花葉病、芒果細菌性黑斑病、芒果畸形病、柑橘黃龍病等等[4-8]?？梢?，先進快速的檢測技術在熱區植物病害的檢測研究方面已逐漸成熟。但可惜的是在現有出版的各類本科教材中卻極少被編入，更缺乏一本集中熱區植物病害分子診斷的專業參考書，因此查閱大量中外文文獻，搜集熱帶作物病害的分子檢測技術，結合教師多年的教學和實踐經驗，甄別優劣，精選實用的檢測案例，集成編著一本《熱區植物病害診斷檢測技術》教學參考書是非常有必要的。目前筆者已組織相關教師編寫完了初稿，正在勘正出版。這將會為今后植保、農學、園藝、林學、設施農業等專業的課程體系提供教學資源，便于授課教師引入相關案例到相應課程。

（一）引入理論課

在熱區，植保專業的主要課程有普通植物病理學、熱帶作物病理學、熱帶果樹病理學、農業植物病理學、熱帶花卉病理學、植物檢疫學、菌物學、植物病原細菌學、植物病原線蟲學、植物病毒學等10余門，農學、園藝、林學等專業也有如作物病蟲害防治、熱帶園藝植物病蟲害防治、林業病理學等植保相關課程，如何克服以往課程教學中缺乏新核心競爭力知識點，將層出不窮的新知識恰當地引入本科課程體系是一個值得研究的課題。針對這些專業開設一門“熱區植物病害診斷檢測技術”選修課是比較直接的辦法，但涉及的癥狀、病原知識點會與上述課程重復，更可能因為專業課學時受限很難開設，所以倡導教師將相關內容納入上述主要課程的理論教學中是比較可行的方法。那么如何有效引入本科課程教學呢？因受學時限制，在各門課中的每個病害都引入講解分子檢測技術是不大可能，也是沒有必要的，所以精選案例很重要，比如在普通植物病理學專業基礎課程中，可以提及一下分子檢測技術的種類和特點，在熱帶作物病理學、熱帶果樹病理學、農業植物病理學、熱帶花卉病理學、植物檢疫學、菌物學、植物病原細菌學、植物病原線蟲學、植物病毒學等專業課程中，可分別選擇木薯細菌性萎蔫病，檳榔黃化病，香蕉枯萎病、芒果細菌性黑斑病、芒果畸形病、柑橘黃龍病、菠蘿凋萎病，蔬菜青枯病、瓜類細菌性果斑病，蘭花病毒病，橡膠樹南美葉疫病、非洲木薯花葉病，香蕉細菌性枯萎病、香蕉細菌性萎蔫病，香蕉穿孔線蟲病，在講解完癥狀、病原識別后穿插介紹分子檢測技術。有些病害已報道了多種分子檢測技術，篩選時可優先考慮多重PCR檢測技術，如柑橘黃龍病、柑橘衰退病毒病、柑橘裂皮病和柑橘碎葉病多重PCR一步檢測法，[5]或者精選一些先進的檢測技術，采用遞進式講解，如柑橘黃龍病、檳榔黃化病、木薯非洲花葉病等，可以先從簡單的ELISA或常規PCR技術講起，再介紹巢式PCR、LAMP、熒光實時PCR檢測技術，讓學生體會各種檢測技術的優勢。在其他專業有關植保的課程中也可以選擇1-2個精選案例介紹，以便拓寬學生的知識視野。

（二）引入實驗課

實驗課是培養學生實際動手能力、學會使用儀器設備、掌握檢測技術的重要途徑和手段。分子檢測所用儀器設備比較先進，實驗經費相比一般的病理學實驗要多，所以不可能在上述植保主干課程都開設相關實驗，但可以考慮在某門課，如植物檢疫學開設一個“利用分子技術檢測田間潛育期病害樣品中的病原物種類”的示范性綜合實驗，實驗對象可以結合熱區主栽作物上的重要病害選擇香蕉枯萎病、柑橘黃龍病、柑橘潰瘍病、水稻白葉枯?。ǚN子）等檢疫性病害，也可以為了方便獲取實驗材料選擇橡膠樹炭疽病、芒果細菌性黑斑病、蔬菜青枯病等常發生的重大病害，精選經典的PCR檢測案例，在預實驗基礎上，編寫實驗指導，開設示范性實驗，讓學生學會分子檢測的操作流程及操作注意事項，學會使用相關的系列儀器設備。

（三）引入課程論文和畢業論文

分子檢測技術層出不窮，為了更好的掌握最新的研究進展，同時補充理論課上沒有充足學時介紹分子檢測技術的不足，可以考慮采用布置課程論文的方式，指導學生查閱國內外文獻、整理檢測技術，為日后走上工作崗位培養獲取新知識的自主學習能力。其次也可以結合教師的科研項目，對尚未建立快速檢測技術的熱區重要病害，組建興趣研究小組、或組織參與“挑戰杯”大賽，或在開展畢業論文時，涉及一些研發或應用分子檢測技術的實驗，幫助學生建立科研思維和培養科研能力。

三、結語

總之，為了培養出能適應社會發展新趨勢所需的新型植保人才，我們必須從課程內容體系著手開拓學生的視野，為本科生打下前瞻性的專業基礎知識，培養學生追蹤新知識、新技術的能力和專業素養，使其走上工作崗位后，能直接用先進技術解決生產一線的問題，或至少知道那些部門可以開展分子檢測，在生產上遇到疑難雜癥又無法自行檢測時能尋找到有效的解決途徑，也可以激勵有深造意識的學生走上科研之道。同時促進教師熟悉專業前沿知識和技術研究進展，明確尚未實現分子檢測技術的熱區作物重要病害種類，在今后申請科研項目、指導畢業論文、組建創新團隊等工作方面，有更開闊的思路。當然，隨著現代分子生物學的迅猛發展，多種新理論和新技術不斷融合創新，分子檢測技術也在發生著日新月異的更新，培養專業能力強、綜合素質高的多元化植保人才也會不斷遇到新的機會和挑戰，因此在今后的教學中我們仍舊需要積極探索。

參考文獻：

[1]袁仕善，唐小異，楊盛清，等.《分子診斷學》課程教學探討[J].國際檢驗醫學雜志，2016.

[2]熊偉，周靜華，等.醫學檢驗專業臨床分子生物學檢驗課程的教學反思[J].基礎醫學教育，2016.

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[6]劉金香，周常勇，唐科志，等.應用多重PCR技術同步檢測柑橘4種重要嫁接傳播病原（英文）[J].植物病理學報，2014.

[7]蒲金基，漆艷香，謝藝賢，等.NY/T2257 2012杧果細菌性黑斑病原菌分子檢測技術規范[NY].北京：中國農業出版社，2012.

[8]張永江，馬潔，李桂芬，等.應用納米磁珠實時熒光PCR檢測非洲木薯花葉病毒[J].中國農學通報，2013.

作者簡介：劉曉妹（1973-），甘肅武山人，博士，教授，研究方向：農作病理學教學和科研工作；丁曉帆（1979-），廣東潮州人，碩士，副教授，研究方向：植物線蟲學教學和科研工作；林春花（1980-），福建屏南人，博士，副研究員，研究方向：熱作病理學教學和科研工作。