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Frontier Technology Education Workshop

植物病害保护电子标本的制作

作者

崔亮 闫国庆 史庆潇 龚攀 孙正祥 邓建新

长江大学农学院 湖北 荆州 434025

1、植物病害电子标本在学习中的应用

在学习普通植物病理学的植物病害课堂中,教学内容非常丰富。在教学中教师不仅要讲述病害的发生及特点,还常常要列举相关的植物病害实例和病原形态。但单靠语言描述,学生很难立体、直观地感受到植物病害发生情况。所以需要借助植物病害电子标本的制作,让学生在课后能自主的去田间或是网上了解相关知识,让课堂上学到的知识丰满起来。学生能动地学习,让植物病害知识的学习更准确、更有趣,为进一步的学习奠定基础。例如,在学习子囊菌门的核盘菌属时,课本或是老师会这样向我们讲述:寄主表面形成圆形、圆柱形等形状的菌核,菌核黑色,外部为褐色的拟薄壁组织,内部为淡黄色至白色的疏丝组织。面对如此抽象的描述,学生只能凭借想象去理解,自然会感到陌生和枯燥,但是在学生电子标本制作过程中,在看到一些植物发病照片、病原菌形态等内容之后,再与文字相照应,就能清晰地认识到核盘菌的特征,从而认识到子囊菌的特征,以及相关植物病害的实例。课堂的知识与课外的学习相结合,能够极大的扩充教学内容,让学生建立崭新的科学认识。整章教学内容,教师可以借助电子标本的细微展示,明确各种概念,让学生从宏观上建立植物病害的逻辑关系图,把容易混淆之处落实于图片的对比参照[1]。

2、植物病害电子标本的制作技术

植物病害电子标本以图片的形式保存,并附有相关植物病害的详细文字描述。植物病害电子标本可分为以下步骤:

(1)素材资料的收集

植物病害标本的图片采集主要有两种方法,一是野外采集,即在田间或者野外拍摄目标病害植株发病部位、整株植物、植物生境等图片,并将发病部位带回实验室制作病原玻 行观察和相关图片拍摄,二是在学校的图书馆或电子数字资源查找相关的文献,收集植物病害照片。采集的照片需要展现典型的病害特征,可以拍摄多张照片,以反应不同地方,不同生长情况的植株发病情况。

除了图片采集,还需搜集寄生植物、病害名称、病原菌落特征、分生孢子形态,以及菌落的介绍和症状的描述等信息,用于植物病害介绍。

(2)电子标本的制作

用Photoshop 或其他制图软件,将采集到的病株和病原标本图片处理成统一尺寸标准规格的图片;并在图片的适当位置注明图片的内容和出处,若是自己拍摄的还需标注上拍摄时间、地点、植物部位和物种名称(中文名和学名)形态特征等信息,也可用箭头或数字突出典型的症状部位。

(3)标本介绍的制作

根据搜集到的文献资料以及所学知识,可从植物发病症状、发病历期、病原菌特征及孢子形态,以及分子鉴定等方面入手,从微观到宏观细致描述植物病害。描述过程中文字需与图片相对应,同时须注明所引用参考文献。

(4)后期标本的保存

病株电子标本制作好后,根据寄主植物类别,进行多级分类,如蔬菜病害可细分为茄科植物病害、十字花科植物病害、豆科植物病害等,而茄科植物又可下分为马铃薯病害、番茄病害、茄子病害等。每个植物病害标本分为三个部分:病害介绍、标本图片、所引用的文献的PDF 文件,将三者置于同一文件夹,并以“植物病害名+病原名+拉丁名+制作人+图片采集时间”的格式命名,统一保存到磁盘中。其中标本图片也可根据植物的不同发病部位以及不同的发病时期进行分类整理。

(5)电子标本库的更新和维护

电子标本库的内容不是一成不变,在采集的更优的标本素材需进行添加或替换,若是发现相关病害描述出现错误或是对该病害有了新的研究成果也许及时调整,以保证电子标本的准确性和先进性。

(6)标本库的展示

在进行电子标本的制作中,我也诞生了一些想法,即通过建立微信公众号,发布制作的电子标本;也可以制作相关网站,建立电子标本数据库系统,数据库的开发可选择开源数据库(MySQL)+开源脚本(PHP/Ajax/JQuery),轻量级 Web GIS (Google Map + Google Earth + KML);XML + Xpath[2]。

3、电子标本相较于实体标本的优缺点 与植株实体标本相比,电子标本具有以下优

(1)便捷性。如需制作寄生植物菟丝子标本,则要经过挖掘植物、标本夹压制、经常翻叠草纸、将标本同定于特殊容器中保存等一系列复杂步骤,整个过程需要十余天乃至更长,而制作电子标本当天就可完成。制成电子标本也同样能展现其外部形态,但制作流程却要简单得多。

(2)植株无害性。制作电子标本不会对植株个体产生影响;只需在植株的受侵害部位拍摄保存,且能够长时间保存;而实体标本往往要以植株生命为代价保存。

(3)观察便捷性。电子标本相对于实体标本更方便观察,可以在线上供所有学生同时观察;同时电子标本可以通过邮件等形式进行传输和共享,打破了空间壁垒。

(4)经久性。植物电子标本保留了植株最原始的状态,以数字技术保存其最清晰的方面,其色彩永远是鲜艳如初;而实体标本易变形,在时间的作用下会变得发暗、霉变。

电子标本的缺点:

虽然电子标本有着独特的优势和现实意义,但其根本仍然是一种平面影像资料,缺乏立体感。在标本的新旧类型的比较鉴定、从标本中提取样本和病原、不同种类或不同地区的实体标本形态区别等方面电子标本不能完全取代实体标本[3]。

4、结语

电子标本的制作不仅是传统标本技术的数字化革新,更是科学研究与知识传播方式的深刻变革。它以零损耗的存储特性,多维度的展示功能和跨时空的共享能力,打破了实体标本在保存、观察和交流中的局限。为生物多样性研究、信息化教育和文化传承开辟了新途径。从微观细胞到宏观生态,每一份电子标本都是对生命形态的精准记录与永恒留存。随着科学的进步,电子标本将以更智能、更方便的形态进入科研与教育领域,成为连接过去、现在、未来的桥梁。

电子标本在教育领域上可以更加方便知识的输出,丰富教学的课堂,动态解剖模型让生物教学突破二维平面的局限;在学习方面与书本的知识相结合可以更加深学生的认知,提高学生对于生物学的兴趣和爱好。电子标本制作不仅延续着人类认识自然的永恒追求,更开启了生物多样性保护的新维度。

参考文献

【1】 鲁敏,李成,布凤琴,等. 园林植物标本的采集制作技术与实验教学应用[J]. 山东建筑大学学报,2009,24(6):598-602. DOI:10.3969/j.issn.1673-7644.2009.06.022.

【2】 郝培应,朱斌,王飞娟.植物电子标本库建设的若干问题探析[J].高教论坛,2013(11):43-45.黄 辉 . 应 用 植 物 电 子 标 本 库 的 教 学 案 例 研 究 [J]. 成 才 之 路 ,2015(26):94.DOI:10.3969/j.issn.1008-3561.2015.26.087.

基金项目:省教育厅教学研究项目,“基于植物病害标本学生库建设的实践教学改革”(2022265); .41λ 新农科建设为导向的植物保护专业课程实践教学改革研究”(2023271)。

作者简介:崔亮(2005—),男,江西赣州人,植物保护专业2023级学生;

邓建新(1982—),男,陕西华阴人,教授,主要从事植物病理教学相关工作。