新農科背景下植物病害檢測與綠色防控一流平臺培養雙創人才的探索與實踐

趙永田 王興娥 黃太鳳 劉莉梅 潘婷 趙宇

(黔南民族師范學院生物科學與農學院，貴州 都勻 558000)

2019年由教育部主辦的“新農科建設北大倉行動”提出，要通過加強創新意識、創新能力和科研素養，培養一批農科“雙創人才”，開啟了新農科人才創新型培養的新變革[1]。新農科建設是當前我國涉農院校農業人才培養體系改革的著力點，為培養什么樣的農科人才指明了道路和方向。植物保護專業作為傳統農科專業，其專業實踐性要求非常高，在人才培養的過程中難度較大[2]。培養的人才往往理論知識豐富，而動手能力欠缺，尤其是田間病蟲識別診斷能力弱，造成無法真正指導田間生產。尤其是在當前專業課總學時減少的情況下，教師一般會優先保障理論課時，而犧牲一定量的實踐課時[3]。同時，大多數課程實驗往往是驗證性實驗，對于培養學生的創新思維、開放思維較為欠缺，達不到科研素養的訓練，不利于培養創新創業型農科人才[4]。面對此種情況，如何在不改變現有實踐課時的條件下，進一步加強學生的創新思維及科研素養值得研究與探索，對于培養“雙創人才”意義重大。基于此，本項目以黔南民族師范學院建設的植物病害檢測與綠色防控創新創業實踐實訓基地為載體，開展植物病理學方向人才創新創業能力及科研訓練的探索與實踐，以期為植物保護專業“雙創人才”的培養提供理論支持與借鑒。

1 植物病害檢測與綠色防控創新創業實踐實訓基地建設背景

相比農業害蟲的識別，植物病害的診斷由于病原多為微生物而導致識別難度更大，給用藥指導帶來困難。而植物病害的識別與診斷是植保專業學生必須掌握的一項專業技能，是開展田間指導的前提。雖然各大農林高校通過觀察植物病害標本、PPT圖片展示、實驗室菌種培養觀察、田間病害識別實習、植物病害識別大賽等方式開展植物病理學的教學，訓練學生識別植物病害的基本能力。但由于課時少、菌種少、實踐實習比重有限等限制，學生的動手操作和創新訓練沒有得到真正的培養[5]。同時，各省份、各地域主栽作物不同，發生的主要病害及流行規律不同，且耐藥性不同，教材中通用的用藥推薦防治效果差，不能因地因時制宜，這些因素導致地方院校培養地方實用人才難度更大。如何在講授理論知識和傳統驗證性實驗的同時，進一步訓練學生識別與診斷本地作物主要病害的能力，同時篩選適合防治本地病害的有效殺菌劑，訓練學生的創新思維異常重要。因此，本校創建植物病害檢測與綠色防控創新創業實踐實訓基地，配備基本的病害培養、純化、鑒定及藥劑篩選設備及儀器，在植物病害實習過程中，難以識別和診斷的作物病害依托該平臺開展培養及鑒定工作，并對鑒定出的病原菌開展防治藥劑篩選，為田間用藥提供指導。

2 植物病害檢測與綠色防控創新創業實踐實訓基地開展的內容

該平臺聚焦黔南特色果蔬(刺梨、火龍果等)、中藥材(猴耳環、太子參、藥用蕨類等)、茶葉(毛尖茶、福鼎等)、食用菌等產業，以制約產業發展的亟需解決的植物病害開展科學研究、服務企業需求等，并將篩選到的綠色防控方法深入企業、農戶開展技術培訓與幫扶，具體將開展以下研究內容。

2.1 植物病害標本的制作

植物病害標本是對植物發病癥狀最直觀的記載和描述，了解田間發病情況的最好方式，是指導農業田間生產的重要參考資料[6]。植物保護專業的學生在進行植物病害的學習或研究過程中，植物病害病葉的采集和病害標本制作是首要的工作，也是植保專業學生必須掌握的一項專業技能[7]。通過該平臺，學生可以對教材中介紹的病害進行標本制作，也可以采集實驗室沒有的病害制作成標本，豐富實驗室標本數量與質量，為后期教學和科學研究提供保障。在該部分將制定植物病害采集部位、份數、采集記錄、攜帶、整理，浸漬標本和干燥標本的制作流程，標本保存及標簽等。通過該環節，可以培養學生的動手操作能力和思考能力，為后續的病害鑒定提供條件。

2.2 植物病害的分離、純化與鑒定

對于不能識別和診斷的植物病害，需要進一步分離與純化培養，并采用生物顯微鏡和分子生物學手段進行鑒定其病原。根據已有研究發現，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。通過該平臺，學生可以對采集的病部組織進行培養，掌握分離純化病原菌的操作，同時對未知菌種開展鑒定工作。這部分環節需要掌握培養基的配制、病原菌的純培養、生物顯微鏡的使用、微生物形態觀察、微生物DNA的提取、核酸序列的比對、分子進化樹的構建等。通過該環節，不僅可以培養學生實際操作能力，更為主要的是培養學生探索追求真相的科研能力。本部分的訓練不再遵從驗證性實驗的已知結果，而是真正地在探索未知的領域，極大地激發學生參與的積極性，激發了學生潛在的探索真相的求知欲。

2.3 病原菌致病檢驗

通過分離純化鑒定的病原菌，還有一個重要的工作，就是要驗證其是否具有致病性，這也是檢驗分離出的病原菌是否與采集的病部組織發病癥狀一致的關鍵步驟[10,11]。病原菌的分離純化是一個復雜的過程，大多時候分離出的病原菌不止一個，有些分離出的菌群可能不會導致作物感病，有可能是病斑攜帶的共生菌群，或植物體本身的共生菌群。因此通過科赫法則，可以把分離出的病原菌再回接到植物上，通過觀察其致病能力，再次判斷該菌群是否為致病菌，是否為引發該病害的病原。這部分需要學生掌握植物的栽培管理技術、微生物致病性接種技術等。通過該環節，學生進一步掌握土肥管理，尤其是光照、濕度等對植物的影響；掌握病原菌致病性，更好地掌握病原、環境、植物三者之間的關系。本部分工作較為繁瑣和細致，能夠較好地培養學生的科研素養。

2.4 病原菌生物學特性的研究

已有研究表明，不同的病原菌對營養物質的喜好不同，在不同的培養基、光照條件、溫度條件及pH條件中生長快慢不同，產孢不同等[12,13]。對致病菌進行營養物質(碳源、氮源等)、光照、溫度、酸堿度等生物學特性的探索，可以為致病菌的發病規律、防控手段等的研究提供理論依據[14,15]。該部分的探索，對于掌握病原菌的生長條件，尤其是調查田間發病規律具有一定的指導意義。學生在該環節可以系統學習并掌握正交試驗的設計，再與該病的田間發病條件結合起來，對于掌握該病害的發病規律具有事半功倍的效果。

2.5 病原菌防治藥劑的篩選

識別并診斷病害，熟悉病原菌的生物學特性等環節，最終的目的是找到有效的防治辦法，指導田間生產。由于各地域用藥習慣不同，導致病害的耐藥性不同，往往存在同一農藥在不同作物、不同地域的防效差異較大，因此在指導農戶田間用藥時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象推薦用藥[16,17]。再加上教材的滯后性，很多推薦的農藥甚至可能被禁用，不符合現在綠色防控的要求[18,19]。而且很多農藥更新換代較快，農藥的商品名稱較多，給農戶選藥帶來較多不便。因此，有針對性地通過抑菌試驗，篩選具有較高防效的農藥，尤其是生物農藥，符合當前“雙減”要求，可以有效獲取高效的推薦農藥種類及劑量。通過該環節，學生不僅可以掌握殺菌劑的生物活性測定實驗，而且由于采用的農藥多為新農藥，抑菌效果未知，是非驗證性實驗，所以通過這部分操作，可以獲得具有創新性的試驗結果，有效培養學生的創新意識、創新能力和科研素養。

2.6 藥劑的抑菌機制研究

殺菌劑抑菌機理的研究，可以有效發現殺菌靶標，可為同類型藥物設計提供參考，也可拓展其靶向菌群[20,21]；同時可發現耐藥機制，有效指導田間用藥，延緩菌群的耐藥性[22,23]。因此，學生對篩選出的具有高效的藥劑開展抑菌機理研究，可以進一步了解該藥防控該病的作用特性，也可能發現藥物新的作用靶標，拓寬藥物的防治菌群等。通過該環節，學生不僅可以觀察殺菌劑對菌體細胞結構、生理機制、分子機制等的影響，加深對微生物學病原體細胞結構、微生物代謝等知識的理解；更為重要的是，可以訓練學生探索未知事物的科研素養，為其接受更深層次的深造和科研工作積累經驗。

2.7 開展植物病害綠色防控科普

高校實踐平臺為開展專業科普教育提供了軟硬件資源，具有先天性優勢[24]。通過該平臺系列研究，學生可以系統掌握某病害的病原、致病性、生物學特性、防治的有效藥劑等，再結合田間病害發病規律調查及參考相關文獻，制作完整的科普資料，向農戶進行科普培訓，提高實踐運用性，指導田間生產。

3 實踐效果

該平臺創建以來，由10多位教師組建了特色果蔬、刺梨、中藥材、茶等植物病害團隊，指導學生開展病害分離鑒定及防治藥劑篩選等工作。該平臺自運營以來，結合教師的科研課題，引導學生以畢業論文的形式開展試驗探索，如選題為茶樹主要真菌病害病原分離鑒定與防治藥劑篩選、辣椒疫霉菌生物學特性及防治藥劑研究等；同時，鼓勵學生依托平臺申報大學生創新創業訓練項目，如由學生申報獲批的刺梨褐斑病病原分離鑒定與藥劑篩選、刺梨專科醫院——打通技術服務“最后一公里”等項目，以及正在申報的創新訓練項目丹皮根石油醚提取物抑菌活性物質及抑菌機理研究等；此外，學生還可以進行自由探索，對自己感興趣的校園植物病害，自己種植的陽臺花卉病害，甚至部分學生自家種植的作物病害等開展研究。通過該平臺，提高了學生畢業論文的質量，提高了參加創新創業申報的數量和質量。更為主要的是，學生會自行利用空余時間，主動思考，主動開展未知領域的研究，有效地鍛煉了學生的創新意識、創新能力和科研素養。

雖然該平臺在培養植保專業植物病理學方向“雙創人才”方面發揮了較好的示范作用，但該平臺目前最大的問題是儀器設備數量還不夠，設備經費支持有限，很大程度上依靠團隊教師申報的項目經費或獲批的大創項目經費支持學生的探索。對于自由探索的學生或者與項目關聯較遠的探索，由于經費使用的限制將會受到一定的制約，不利于學生開展自由式創新訓練。今后，將進一步申請經費支持，適當擴充儀器設備數量，提高平臺級別，為更多學生提供創新創業訓練和科研訓練機會，培養一批“雙創人才”，為地方農業產業輸入理論扎實，實踐技能強，能指導田間生產的實用人才。