草種檢驗中心助力草類植物種子學實驗教學體系建立和實施

劉亞潔 胡小文 韓云華

（蘭州大學農業農村部牧草與草坪草種子質量監督檢驗測試中心（蘭州）/草業科學國家級實驗教學示范中心/草地農業科技學院，蘭州 730020）

草類植物種子學是研究草類植物種子的特性特征、生理功能、生命活動規律以及生產應用和實踐的科學，是一門理論與實踐并重的專業基礎課[1-2]。與其相配套的實驗課主要讓學生掌握不同草類種子的形態構造特征，常用種子生理特性的測定方法以及草種子標準檢驗程序和規范操作。通過實驗課程的學習和實踐，使學生加深對種子生物學、種子生態學、種子學應用和種子質量檢驗等基礎理論的理解和認識，使學生建立起種子質量與種子的形態特征、生理特性密切相關，并受多種因素的影響，適宜的加工貯藏措施有利于種子質量保持的概念，為相關課程的學習和未來科學研究打下良好的基礎。

蘭州大學草類植物種子學實驗課教學團隊現有成員3 人，長期從事中心質量管理體系建立和運行、草類植物種子質量檢驗及定級、檢驗檢測技術研發等。歷經多年的發展，依托中心的平臺優勢，結合學校的教學資源，團隊逐步建立了以草種檢驗技術為基礎，內容擴展延伸到專業綜合性實驗和研究性實驗，以及實踐性實訓實習的多層次立體化教學體系。在該實驗教學體系的建立和實施過程中，草種檢驗中心發揮了舉足輕重的作用。

1 提供硬件和軟件支撐，助力基礎性實驗的實施

基礎性實驗以大綱規定的基本內容和要求為目標，強調基本原理和基本實驗技能的掌握[3]。本實驗課大綱要求學生掌握不同草類植物種子的形態構造特征，并準確識別常見的草類種子。草種檢驗中心是通過農業農村部機構審查認可和國家資質認定的4 個部級草種質檢中心之一，承擔草種子質量監督檢驗和日常委托檢驗，檢驗種子種類不僅包括常見的牧草與草坪草種子，如紫花苜蓿、披堿草、早熟禾等，還包括觀賞草和藥用植物種子等。在多年的草種檢驗實踐工作中，中心人員不斷將送檢的不同種或者不同品種的草種子制成標本，尤其是西北地區的優勢草種，在顯微鏡下拍攝種子的形態結構并對其形態特征進行詳細描述，到目前為止已收集涵蓋GB/T 2930—2017《草種子檢驗規程》中收錄的149 個屬229 個種的草種子，還有其他一些常見的農作物和林木種子。根據實驗教學要求，團隊成員將這些標本分為豆科、禾本科和其他科三大類，每一類再按屬分類整理，并在標本瓶上粘貼二維碼，通過掃描二維碼，可以在手機或其他設備上查看這些種子的基本形態描述和種子的顯微高清圖片，有助于學生掌握不同草類種子的形態特征和組織解剖特征，正確識別常見草種，及在種子凈度和其他植物種子檢驗中對種子種類進行準確鑒定。

草類植物種子學實驗的一個基本組成部分就是草種子檢驗，草種子檢驗要求必須嚴格按照GB/T 2930—2017《草種子檢驗規程》或其他標準的規定進行操作，在檢驗過程中不能憑靠自己的感覺或經驗，也不允許有任何偏離或不符合，這對于初次接觸種子檢驗的學生是非常困難的。根據實驗課大綱要求，學生要掌握草種子凈度、發芽、水分和其他植物種子數測定這4 個常規項的分析原則、檢驗程序和結果計算。本實驗課教學團隊的3 個成員長期從事草種子檢驗工作，并獲得了農業農村部或省級的草種檢驗員證，在田間和室內特別是4 個常規項檢驗中具有豐富的實踐經驗和規范熟練的操作技能，在實驗教學過程中不僅可以隨時指出學生操作上的疏漏和不規范，還可以督促學生養成細致耐心的良好實驗習慣。

草類植物種子學實驗除了種子識別和種子檢驗內容外，還包括種子的生理特性測定，所以在基礎性實驗的內容設置方面，還加入了種子發芽率衍生指標（發芽勢、發芽指數等）測定、種子活力和生活力測定、種子ɑ-淀粉酶活性測定等。種子發芽率衍生指標測定過程中發芽床和發芽方法的選擇，以及發芽過程中的注意事項都可以參考GB/T 2930.4—2017《草種子檢驗規程 發芽試驗》。種子生活力測定的四唑染色法，其溶液配制、程序和方法等均可以參照GB/T 2930.5—2017《草種子檢驗規程 生活力的生物化學（四唑）測定》?；盍y定方法可以參考《國際種子檢驗規程》和DB 62/T 2632—2015《苜蓿種子活力測定 電導率法》。上述實驗內容對于沒有仔細學習過《草種子檢驗規程》《國際種子檢驗規程》及其他標準的學生來說，順利實施的難度非常大，并且在實驗條件選擇方面需要進行大量的預實驗，嚴重浪費人力和物力。而草種檢驗中心在上述項目的檢驗中積累了大量經驗，為這些實驗的順利開展提供了技術支撐。

2 支持專業綜合性實驗的開展

綜合性實驗是指運用綜合知識對學生實驗技能和方法進行綜合訓練的實驗。綜合性實驗是在學生具有一定基礎知識和基本操作技能后才開設的，要求在知識內容和實驗手段兩個方面具有綜合性[3]。針對上述各基礎性實驗相互獨立，知識內容系統性不強，對草類植物種子學支撐不足等問題，開展了綜合性實驗教學。通過不同質量種子的生理特征差異這條主線將各實驗聯系起來，由中心提前準備質量高和低的2 個種子批盲樣，每個實驗都針對2 個種子批開展，完成不同質量種子生理特性指標的測定，如發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、活力、生活力、ɑ-淀粉酶活性等，學會應用上述指標的測定結果綜合分析不同批次種子的質量差異，判斷2 個種子批的質量高低，并與在種子質量檢驗中得到的定級結果進行比較，增強學生從多角度解決問題的能力。

此外，還可以根據草種檢驗特點，將不同檢驗項目有機結合起來，如將草種子凈度分析、發芽試驗、水分測定和其他植物種子數測定這4 個常規項檢驗的單獨實驗組合成綜合性實驗，讓學生做出實驗設計并構建流程圖，按照GB/T 2930—2017《草種子檢驗規程》的規定和程序完成各項目檢驗并進行結果計算，最后填寫種子質量分析報告。另外，可以針對其他項檢驗如種子生活力、活力和重量測定，讓學生綜合應用上述檢驗結果從不同角度判斷種子的相應指標是否達到國家規定的標準?？傊?，綜合性實驗體現了實驗內容的復合性、實驗儀器的多樣性、實驗過程的綜合性，有助于培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力、查閱資料能力、運用多學科知識解決問題的能力[4]。

3 促進研究性實驗的實施

為培養“新農科”背景下知農愛農且能服務我國草種產業振興、掌握草種子科學與技術專業知識的高素質綜合性創新型人才，需要在草類植物種子學實驗教學專業性、前沿性和實用性的基礎上，把如何讓學生提高分析問題、解決問題的創新能力作為實驗教學的重點[5]。因此可以將最新科研成果、相關研究進展和解決實際問題的研究內容引入實驗教學，比如在種子發芽過程中，經常出現豆科種子有硬實、禾本科有新鮮未發芽種子的現象，讓學生針對上述問題查閱相關文獻自主設計實驗方案，研究選擇合適的方法破除硬實和生理性休眠，以及如何利用植物激素調控種子休眠。某些草類種子還存在不同種屬之間形態相似，僅從外觀特征難以準確鑒定的問題，這需要對形態相似的不同種屬種子甚至相同種屬不同品種之間的種子進行鑒定，對品種純度進行測定，這些問題也可以設計成研究性實驗內容供學生選擇。

草種檢驗中心除了日常的檢驗工作外，還長期開展草種檢驗檢測技術研發、種質資源建設和育種等研究，并申請了多項發明專利、行業標準和地方標準。草種檢驗中心依據GB/T 2930.4—2017《草種子檢驗規程 發芽試驗》的規定及其他科研成果在破除休眠硬實方面進行了大量研究并積累了豐富經驗，同時在種及品種測定方面開展了大量工作，如GB/T 2930.7—2017《草種子檢驗規程 種及品種測定》中提到的聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定豌豆、黑麥草和燕麥品種純度，超薄層等電聚焦電泳法測定玉米品種真實性及雜交種純度等。草種檢驗中心研發的苜蓿與草木樨種子熒光鑒別提供了一種定量鑒定兩種種子混雜的方法，還有紫花苜蓿和草木樨幼苗、高丹草和高粱幼苗的分子測定方法。此外草種檢驗中心正在研發多光譜技術在種子質量檢驗中的應用。這些技術方法和經驗不僅可以指導學生如何進行實驗設計，促進實驗順利開展實施，還可以引導吸納感興趣的學生參與到相關科學研究中來，拓展學生的知識面，提升學生的科研思維與動手能力，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的創新和科學探究精神，為開展現代草類植物種子學、種質創新和品種選育方面的科學研究打下良好的基礎。

4 作為實踐教學環節的實訓實習基地

實踐出真知，實踐教學是對理論和實驗教學的發展和升華，能夠充分鍛煉學生的實際運用能力以及對基本知識體系的牢固掌握程度[6]。依托中心的硬件資源，草類植物種子學實驗課將課堂搬到了實踐環境。通過實地參觀實習，使學生和中心零距離接觸，由相關專業人員介紹檢驗設備和工作流程，并以模擬真實檢驗環境為基礎，開展扦樣、室內檢驗操作及種子質量判定。通過各個環節的實訓實踐，使學生對各檢驗檢測項目的分析原則、基本程序、規程標準和方法、結果計算和表示，以及檢驗儀器的使用操作等都有一個明確清晰的認識和掌握，并學會分析各項指標的實際意義。這種實地實境操作可以促進學生更加深刻領會學習內容，提升學習效果，從枯燥乏味的被動接收知識的課堂學習變成生動的實踐過程。種子檢驗工作要求檢驗員具有嚴謹的工作態度和標準規范的職業道德素養，在檢驗時完全按照規程或標準的要求實施，并對檢測數據進行細致入微的分析，才能保證出具報告結果的準確性和有效性。學生到草種檢驗中心的真實工作環境中實踐實習，可以充分感受到嚴肅認真的環境氛圍，培養學生的職業責任感和敬業精神。

此外，為培養和加強學生實踐能力，學校支持、鼓勵學生積極參加創新創業比賽、莙政項目、學科競賽等多種渠道和多種形式的實踐教學活動，在此過程中草種檢驗中心可以充分發揮自身的獨特優勢提供相應的實驗條件，進行訓練和指導以完成計劃任務。本校學生參加第一屆全國大學生草學類本科專業技能大賽牧草和草坪草植物種子凈度分析比賽時，正是以中心為培訓基地進行實地模擬訓練并榮獲一等獎。通過對競賽結果的后續宣傳，可以穩固學生的專業思想，對激發學生學習興趣和熱情有很好的引領作用。這種在真實環境進行的現場實訓實習，實現了教學過程的實踐性、開放性和職業性，提高了學生學習知識、獲取知識與應用知識的能力，以及職業能力和社會能力[7]。

5 結語

草類植物種子學實驗不僅要為學生以后從事種子經營、種子檢驗等奠定良好的專業技術基礎，還要為我國草種業研究提供具備科學精神和基礎科學素養的科研后備人才。草種檢驗中心發揮自身強大的專業技術和研發優勢，助力草類植物種子學實驗實踐環節，結合多種形式的實驗教學活動，創新教學實踐內容，實現了基礎、前沿、實際的有機結合，以及實驗教學與科研、生產實踐的緊密結合，激發了學生主動學習探索問題的熱情，加深了學生對所學知識的理解與應用，提高了學生的動手能力、實踐認知能力、思考分析能力以及探究創新能力，對培養高技能、高素質的綜合性人才起到了積極的推動作用。