讓分子檢測(cè)技術(shù)滲入植物病理學(xué)本科課程體系

劉曉妹 丁曉帆 林春花

摘 要：分子檢測(cè)技術(shù)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(xué)中缺乏滲入。利用這些先進(jìn)的技術(shù)激發(fā)植保本科新生的專業(yè)興趣，將其引入到植保學(xué)科主干課程的理論課、實(shí)驗(yàn)課、課程論文、畢業(yè)論文等教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅可以為本科生打下前瞻性的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，架起科研成果應(yīng)用于田間地頭的橋梁，而且可以開(kāi)拓學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的視野，提高學(xué)生追蹤新知識(shí)、新技術(shù)的能力。

關(guān)鍵詞：分子檢測(cè)；植物病理學(xué)；本科；課程

分子生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域最具活力的學(xué)科前沿，其研究方法與技術(shù)是二十一世紀(jì)生命科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)和支撐，在創(chuàng)新型生物學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)中起著重要作用。隨著它的不斷發(fā)展，其理論、技術(shù)和方法已滲透到了醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、動(dòng)物學(xué)、植物保護(hù)學(xué)等各級(jí)學(xué)科，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，分子生物學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)交叉滲透后產(chǎn)生的臨床分子診斷學(xué)，十多年前就已在國(guó)內(nèi)不少高等醫(yī)學(xué)院校開(kāi)設(shè)，目前已成為高校教學(xué)中探討教學(xué)方法最熱門的課程之一。[1-2]

分子生物學(xué)滲透到植物保護(hù)學(xué)科后，大量學(xué)者針對(duì)一些生產(chǎn)上發(fā)生的重大病蟲(chóng)害研發(fā)出了各種靈敏度很高的分子檢測(cè)技術(shù)，但可惜的是，這些快速、準(zhǔn)確、先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)大多停留在實(shí)驗(yàn)室、論文中，并沒(méi)有被很好地引入到本科教學(xué)用于培養(yǎng)新型植保人才，正是因?yàn)榇蠖鄶?shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線工作的本科生不懂這些先進(jìn)的技術(shù)，也使得這些技術(shù)在田間地頭的應(yīng)用受到了很大的限制。與依據(jù)病害癥狀和病原形態(tài)學(xué)進(jìn)行植物病害診斷的傳統(tǒng)方法相比，分子檢測(cè)技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)病害的潛育期診斷，還能實(shí)現(xiàn)一次性檢測(cè)多種病害的病原物，尤其對(duì)于與缺素癥易混淆的植物病毒病，分子檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性和靈敏性更顯示出了極大的優(yōu)勢(shì)。早期準(zhǔn)確診斷是有效防控植物病害和減少農(nóng)藥使用量的前提，分子檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)病害早期快速診斷的先進(jìn)手段，同時(shí)，分子生物學(xué)技術(shù)也是鑒定病原物種類的先進(jìn)手段。目前PCR儀及相關(guān)試劑已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，隨著進(jìn)一步的研發(fā)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，分子檢測(cè)成本將會(huì)大幅下降，分子檢測(cè)技術(shù)走出高校科研院校，走向基層各領(lǐng)域是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在新形勢(shì)下，如何培養(yǎng)前瞻性的植保本科應(yīng)用型人才，從新生入學(xué)教育開(kāi)始，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣、建設(shè)好承載先進(jìn)專業(yè)知識(shí)和技能的植保課程無(wú)疑是有效途徑之一。

一、引入植保專業(yè)本科新生入學(xué)教育

新生入學(xué)教育是大學(xué)新生入校后的“第一堂課”，一般除了介紹校史校情、校紀(jì)校規(guī)、安全法制、職業(yè)生涯規(guī)劃等，還要介紹專業(yè)學(xué)科。[3]專業(yè)學(xué)科一般包括學(xué)科內(nèi)涵與外延、發(fā)展的歷程、校友名人、招生情況與就業(yè)去向、專業(yè)課程設(shè)置、課程考核管理辦法等。入學(xué)前報(bào)考志愿時(shí)，很多新生對(duì)所報(bào)專業(yè)并不是很了解，甚至只是聽(tīng)外行一知半解的介紹，尤其是一些被調(diào)劑的學(xué)生，對(duì)被錄取的專業(yè)了解更少，導(dǎo)致不少新生對(duì)專業(yè)不感興趣，若在介紹專業(yè)課程時(shí)能引入幾個(gè)先進(jìn)經(jīng)典的分子檢測(cè)技術(shù)案例，讓新生了解到植保不只是“看病、抓蟲(chóng)、打藥那”么簡(jiǎn)單，不只是用眼用手，它也涉及高精尖技術(shù)，也會(huì)像醫(yī)院一樣用到先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，引導(dǎo)新生了解植保專業(yè)高新發(fā)展的方向，培養(yǎng)他們對(duì)植保專業(yè)的仰視感，激發(fā)新生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)欲望。在選擇案例時(shí)，最好選擇幾個(gè)用常規(guī)方法難以識(shí)別和對(duì)生產(chǎn)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(duì)這些病害了解甚少，所以介紹時(shí)，除了介紹其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響外，可對(duì)比介紹一下用傳統(tǒng)方法識(shí)別這些病害的難度，而用分子檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的快速性、準(zhǔn)確性和靈敏性，讓學(xué)生了解到雖然植物不會(huì)像病人一樣描述病情，也無(wú)脈可把，但通過(guò)他們所學(xué)的專業(yè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)植物病害的早期準(zhǔn)確診斷，達(dá)到提前預(yù)防或治療，降低經(jīng)濟(jì)損失的目的。通過(guò)引入經(jīng)典案例，讓新生對(duì)獲取這些“未卜先知”的專業(yè)技能充滿期待，從大學(xué)之初在心里樹(shù)立起專業(yè)自豪感。

二、引入植保及其他農(nóng)科相關(guān)專業(yè)課程體系

隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在病害診斷方面已研發(fā)出了一系列靈敏度高、準(zhǔn)確性強(qiáng)的快速檢測(cè)技術(shù)，如選擇性培養(yǎng)基檢測(cè)技術(shù)、ELISA系列檢測(cè)技術(shù)、常規(guī)PCR技術(shù)、巢式PCR技術(shù)、免疫捕捉PCR技術(shù)、多重PCR技術(shù)、反轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)、環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)、熒光實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)、基因芯片技術(shù)等。這些技術(shù)也已在各種熱帶作物病害的研究中得到了廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了70余種重要熱作病害病原物的快速檢測(cè)[4-9]，如橡膠樹(shù)棒孢霉葉斑病、木薯細(xì)菌性萎蔫病、非洲木薯花葉病、芒果細(xì)菌性黑斑病、芒果畸形病、柑橘黃龍病等等[4-8]。可見(jiàn)，先進(jìn)快速的檢測(cè)技術(shù)在熱區(qū)植物病害的檢測(cè)研究方面已逐漸成熟。但可惜的是在現(xiàn)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(qū)植物病害分子診斷的專業(yè)參考書(shū)，因此查閱大量中外文文獻(xiàn)，搜集熱帶作物病害的分子檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合教師多年的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，甄別優(yōu)劣，精選實(shí)用的檢測(cè)案例，集成編著一本《熱區(qū)植物病害診斷檢測(cè)技術(shù)》教學(xué)參考書(shū)是非常有必要的。目前筆者已組織相關(guān)教師編寫(xiě)完了初稿，正在勘正出版。這將會(huì)為今后植保、農(nóng)學(xué)、園藝、林學(xué)、設(shè)施農(nóng)業(yè)等專業(yè)的課程體系提供教學(xué)資源，便于授課教師引入相關(guān)案例到相應(yīng)課程。

（一）引入理論課

在熱區(qū)，植保專業(yè)的主要課程有普通植物病理學(xué)、熱帶作物病理學(xué)、熱帶果樹(shù)病理學(xué)、農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)、熱帶花卉病理學(xué)、植物檢疫學(xué)、菌物學(xué)、植物病原細(xì)菌學(xué)、植物病原線蟲(chóng)學(xué)、植物病毒學(xué)等10余門，農(nóng)學(xué)、園藝、林學(xué)等專業(yè)也有如作物病蟲(chóng)害防治、熱帶園藝植物病蟲(chóng)害防治、林業(yè)病理學(xué)等植保相關(guān)課程，如何克服以往課程教學(xué)中缺乏新核心競(jìng)爭(zhēng)力知識(shí)點(diǎn)，將層出不窮的新知識(shí)恰當(dāng)?shù)匾氡究普n程體系是一個(gè)值得研究的課題。針對(duì)這些專業(yè)開(kāi)設(shè)一門“熱區(qū)植物病害診斷檢測(cè)技術(shù)”選修課是比較直接的辦法，但涉及的癥狀、病原知識(shí)點(diǎn)會(huì)與上述課程重復(fù)，更可能因?yàn)閷I(yè)課學(xué)時(shí)受限很難開(kāi)設(shè)，所以倡導(dǎo)教師將相關(guān)內(nèi)容納入上述主要課程的理論教學(xué)中是比較可行的方法。那么如何有效引入本科課程教學(xué)呢？因受學(xué)時(shí)限制，在各門課中的每個(gè)病害都引入講解分子檢測(cè)技術(shù)是不大可能，也是沒(méi)有必要的，所以精選案例很重要，比如在普通植物病理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程中，可以提及一下分子檢測(cè)技術(shù)的種類和特點(diǎn)，在熱帶作物病理學(xué)、熱帶果樹(shù)病理學(xué)、農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)、熱帶花卉病理學(xué)、植物檢疫學(xué)、菌物學(xué)、植物病原細(xì)菌學(xué)、植物病原線蟲(chóng)學(xué)、植物病毒學(xué)等專業(yè)課程中，可分別選擇木薯細(xì)菌性萎蔫病，檳榔黃化病，香蕉枯萎病、芒果細(xì)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(xì)菌性果斑病，蘭花病毒病，橡膠樹(shù)南美葉疫病、非洲木薯花葉病，香蕉細(xì)菌性枯萎病、香蕉細(xì)菌性萎蔫病，香蕉穿孔線蟲(chóng)病，在講解完癥狀、病原識(shí)別后穿插介紹分子檢測(cè)技術(shù)。有些病害已報(bào)道了多種分子檢測(cè)技術(shù)，篩選時(shí)可優(yōu)先考慮多重PCR檢測(cè)技術(shù)，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(cè)法，[5]或者精選一些先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，采用遞進(jìn)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(jiǎn)單的ELISA或常規(guī)PCR技術(shù)講起，再介紹巢式PCR、LAMP、熒光實(shí)時(shí)PCR檢測(cè)技術(shù)，讓學(xué)生體會(huì)各種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在其他專業(yè)有關(guān)植保的課程中也可以選擇1-2個(gè)精選案例介紹，以便拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

（二）引入實(shí)驗(yàn)課

實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、學(xué)會(huì)使用儀器設(shè)備、掌握檢測(cè)技術(shù)的重要途徑和手段。分子檢測(cè)所用儀器設(shè)備比較先進(jìn)，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)相比一般的病理學(xué)實(shí)驗(yàn)要多，所以不可能在上述植保主干課程都開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，但可以考慮在某門課，如植物檢疫學(xué)開(kāi)設(shè)一個(gè)“利用分子技術(shù)檢測(cè)田間潛育期病害樣品中的病原物種類”的示范性綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象可以結(jié)合熱區(qū)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、水稻白葉枯病（種子）等檢疫性病害，也可以為了方便獲取實(shí)驗(yàn)材料選擇橡膠樹(shù)炭疽病、芒果細(xì)菌性黑斑病、蔬菜青枯病等常發(fā)生的重大病害，精選經(jīng)典的PCR檢測(cè)案例，在預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，開(kāi)設(shè)示范性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分子檢測(cè)的操作流程及操作注意事項(xiàng)，學(xué)會(huì)使用相關(guān)的系列儀器設(shè)備。

（三）引入課程論文和畢業(yè)論文

分子檢測(cè)技術(shù)層出不窮，為了更好的掌握最新的研究進(jìn)展，同時(shí)補(bǔ)充理論課上沒(méi)有充足學(xué)時(shí)介紹分子檢測(cè)技術(shù)的不足，可以考慮采用布置課程論文的方式，指導(dǎo)學(xué)生查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、整理檢測(cè)技術(shù)，為日后走上工作崗位培養(yǎng)獲取新知識(shí)的自主學(xué)習(xí)能力。其次也可以結(jié)合教師的科研項(xiàng)目，對(duì)尚未建立快速檢測(cè)技術(shù)的熱區(qū)重要病害，組建興趣研究小組、或組織參與“挑戰(zhàn)杯”大賽，或在開(kāi)展畢業(yè)論文時(shí)，涉及一些研發(fā)或應(yīng)用分子檢測(cè)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生建立科研思維和培養(yǎng)科研能力。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，為了培養(yǎng)出能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展新趨勢(shì)所需的新型植保人才，我們必須從課程內(nèi)容體系著手開(kāi)拓學(xué)生的視野，為本科生打下前瞻性的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生追蹤新知識(shí)、新技術(shù)的能力和專業(yè)素養(yǎng)，使其走上工作崗位后，能直接用先進(jìn)技術(shù)解決生產(chǎn)一線的問(wèn)題，或至少知道那些部門可以開(kāi)展分子檢測(cè)，在生產(chǎn)上遇到疑難雜癥又無(wú)法自行檢測(cè)時(shí)能尋找到有效的解決途徑，也可以激勵(lì)有深造意識(shí)的學(xué)生走上科研之道。同時(shí)促進(jìn)教師熟悉專業(yè)前沿知識(shí)和技術(shù)研究進(jìn)展，明確尚未實(shí)現(xiàn)分子檢測(cè)技術(shù)的熱區(qū)作物重要病害種類，在今后申請(qǐng)科研項(xiàng)目、指導(dǎo)畢業(yè)論文、組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等工作方面，有更開(kāi)闊的思路。當(dāng)然，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，多種新理論和新技術(shù)不斷融合創(chuàng)新，分子檢測(cè)技術(shù)也在發(fā)生著日新月異的更新，培養(yǎng)專業(yè)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的多元化植保人才也會(huì)不斷遇到新的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)，因此在今后的教學(xué)中我們?nèi)耘f需要積極探索。

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作者簡(jiǎn)介：劉曉妹（1973-），甘肅武山人，博士，教授，研究方向：農(nóng)作病理學(xué)教學(xué)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(chóng)學(xué)教學(xué)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(xué)教學(xué)和科研工作。