Vom Labor aufs Feld: Ein Student der Zhejiang-Universität ist entschlossen, „Infektionskrankheiten“ im Weizen zu besiegen

Weiches Brot, zähe Nudeln

Duftende Dampfbrötchen und knusprige Kekse

......

Das sind die Lebensmittel, die wir lieben

Alle stammen von einer einzigen Getreideart ab: Weizen.

Doch dieses Grundnahrungsmittel

Es ist jedoch stark von der Fusarium-Welke betroffen

Bedrohungen für die Ernährungssicherheit und Lebensmittelsicherheit meines Landes

Wie man die Weizen-"Epidemie" löst

Sollen die Leute unbedenkliche Nudeln essen?

Hochschule für Landwirtschaft und Biotechnologie, Zhejiang-Universität

Ressourcennutzung und Pflanzenschutz

Sun Jiaxin, Masterstudentin des Jahres 2021

Schlagen Sie einen biologischen Kontrollplan vor, bei dem Bakterien mit Bakterien behandelt werden.

Erfolgreich aus Weizenfeldboden isoliert

Biokontrollstämme zur effizienten Vorbeugung und Bekämpfung von Weizenschorf

In der Grundlagenforschung und der industriellen Anwendung

Beide zeigen großes Potenzial

Zur Vorbeugung und Bekämpfung von Weizen-Infektionskrankheiten

Ein „neues Rezept“ vorgeschlagen

Wählen Sie sorgfältig "gute Setzlinge" aus und graben Sie sie aus, um Krankheiten vorzubeugen

„Die Situation sieht deutlich besser aus als vor dem Einsatz der Fungizide. Die Symptome von Fäule und Rotschimmel sind deutlich schwächer.“ Nachdem er das letzte Bündel Weizen eingesammelt hatte, stand Sun Jiaxin mit einem zufriedenen Lächeln im Gesicht auf.

Im Jahr 2021 hatte Sun Jiaxin gerade sein Studium an der Zhejiang-Universität begonnen. Er widmete sich mit Hingabe dem Studium der Landwirtschaft und wollte sein Fachwissen stets nutzen, um etwas für die landwirtschaftliche Produktion des Landes zu tun. Er wandte seine Aufmerksamkeit dem Weizen zu, einer wichtigen Nahrungsmittelpflanze in meinem Land.

Die Fusarium-Welke des Weizens ist eine schwerwiegende Pilzkrankheit, die derzeit die Entwicklung der Weizenindustrie meines Landes einschränkt. Die durchschnittliche jährliche Erkrankungsfläche beträgt landesweit etwa 20 % der gesamten Anbaufläche und stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit der Weizenproduktion dar. Gleichzeitig produziert der Erreger bei der Infektion von Weizen Pilzgifte wie Vomitoxin und gefährdet so die Lebensmittelsicherheit. Diese Krankheit wurde vom Ministerium für Landwirtschaft und ländliche Angelegenheiten als Pflanzenkrankheit der Klasse I eingestuft.

Die biologische Schädlingsbekämpfung ist ein wichtiges Konzept im Bereich des Pflanzenschutzes. Dabei geht es um den Einsatz nützlicher Organismen zur Hemmung schädlicher Organismen und damit zur Verhinderung schädlicher Auswirkungen von Krankheiten auf Nutzpflanzen.

Mit Ährenfusarium infizierte Weizenpflanzen und -körner

Sun Jiaxin erkannte das Potenzial und die Aussichten der Methoden der „biologischen Bekämpfung“ im Bereich der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten. Mit der Unterstützung von Professor Ma Zhonghua, dem Leiter des Forschungsteams für Weizenkrankheiten am College für Landwirtschaft und Biotechnologie, und unter der Anleitung seines Betreuers Professor Chen Yun begann er mit der Durchführung einschlägiger Forschungen zum Thema „Erforschung und Nutzung biologischer Kontrollressourcen für Weizen-Fusarium-Schorf“.

Aller Anfang ist schwer. Um umfangreichere Bakterienstämme mit potenziellem Antagonismus gegen Fusarium fusiformis zu sammeln, reiste Sun Jiaxin von März bis Mai 2022 in 19 Landkreise und Städte in den Provinzen Jiangsu und Anhui, um Reis-, Weizen- und Maisstrohproben von lokalen landwirtschaftlichen Versuchsfeldern zu sammeln.

Unter diesen Proben isolierte Sun Jiaxin insgesamt 6.622 kultivierbare Mikroorganismen. Nachdem er die antibakterielle Aktivität von mehr als 6.000 Stämmen ausgewertet hatte, stellte er positiv überrascht fest, dass mehr als 600 Stämme eine antibakterielle Wirkung hatten, von denen 12 in der Wissenschaft weniger gut erforscht waren. Diese 12 Bakterienstämme wurden zu Sun Jiaxins wichtigsten Forschungsobjekten.

Kultivierung einiger Bakterienarten

„Das Isolieren und Screening von Stämmen ist eine sehr repetitive Arbeit und kann manchmal sehr langweilig sein, aber ich dachte, wenn ich es schon machen muss, dann muss ich es auch gut machen, also habe ich durchgehalten.“ Sun Jiaxin sagte es bewegt, als er sich an den Versuchsablauf erinnerte.

Sein Betreuer, Professor Chen Yun, verfolgte stets aufmerksam seinen experimentellen Fortschritt, besprach die Ergebnisse mit ihm und machte Vorschläge für das nächste Experiment, während er ihm gleichzeitig geistige Ermutigung und Unterstützung gab. Ich habe viele Nährmedien hergestellt und manchmal habe ich die Nährmedien nicht rechtzeitig gewechselt. Lehrer Chen erinnerte mich immer daran, meine bisherige Arbeit nicht zu verschwenden. Er sorgte sich auch um mein Leben. Wenn er merkte, dass es mir nicht gut ging, hörte er mit der Arbeit auf und unterhielt sich mit mir, um mich zu trösten.

In Weizenfeldern verwurzelt, Screening für "wirksame Medikamente" gegen Ährenfusarium

Die beste Methode, experimentelle Ergebnisse zu testen, ist die Praxis. Neben der Kultivierung und Isolierung von Bakterienstämmen im Labor ermutigte Professor Chen Yun Sun Jiaxin auch, tief in die Weizenfelder vorzudringen, um die krankheitsvorbeugende Wirkung der Stämme vor Ort zu testen. „Dies ist der Schlüssel zur Lösung industrieller Probleme und zur Entwicklung praxistauglicher Technologien.“

Um die besten Präventions- und Kontrolleffekte zu erzielen, nutzte Sun Jiaxin von April bis Juni 2023 das Zeitfenster der Weizenblüte, um gegen die Zeit anzutreten. Er besuchte innerhalb kürzester Zeit erneut die Weizen-Versuchsfelder in den Provinzen Anhui, Jiangsu und Shandong, sprühte die vorbereiteten Pilzmittel auf den Weizen auf den Versuchsfeldern, beobachtete die tatsächliche krankheitsvorbeugende Wirkung und überprüfte die Wirksamkeit der Stämme.

„Wir besuchten innerhalb eines Monats mehrere Testgelände in drei Provinzen. Einen Monat später, als der Weizen reif war, sammelten wir das mit Pilzen besprühte Stroh ein und filterten die Pilze heraus, wobei die praktische Wirkung auf der Feldleistung des Weizens beruhte.“ Sun Jiaxin erinnert sich: „Zwischen dem Besprühen und der statistischen Überprüfung der Krankheitssituation lag zwar ein Monat, aber da wir Pilotprojekte auf Weizenfeldern in drei verschiedenen Provinzen durchführen mussten, mussten wir oft nach Jiangsu zurückfahren, um direkt nach dem Besprühen der Pilze in Shandong statistische Erhebungen über die biologische Bekämpfungswirkung auf Weizenfeldern durchzuführen.“ Während dieser Zeit trug Sun Jiaxin im Wesentlichen jeden Tag verschiedene landwirtschaftliche Geräte bei sich und ging durch die Weizenfelder. Oft blieb er mit beiden Beinen auf dem Boden und verbrachte den ganzen Tag auf den Feldern.

Sun Jiaxin sammelt Stroh

Das Spannende ist, dass nach experimenteller Überprüfung die krankheitsvorbeugende und toxinreduzierende Wirkung von sechs Streptomyces-Stämmen unter den Bakterien über 70 % lag; Die Wirksamkeit der biologischen Schädlingsbekämpfung durch den Penicillium-Stamm Pa810 im Feld lag ebenfalls über 50 %. Dies ist das erste Mal, dass diese Pilzart zur Vorbeugung und Bekämpfung der Mutterkornkrankheit eingesetzt werden kann. Damit steht eine neue Möglichkeit zur biologischen Bekämpfung der Mutterkornkrankheit zur Verfügung.

Gleichzeitig entwickelte Sun Jiaxin unter Anleitung seines Tutors eine Technologie zur koordinierten Vorbeugung und Kontrolle der Mutterkornkrankheit durch biologische Schädlingsbekämpfung und chemische Fungizide. Die Wirksamkeit der Feldprävention lag bei über 85 % und der Einsatz chemischer Pestizide wurde um mehr als 20 % reduziert. Diese Leistung wurde als hervorragende praktische Leistung für Absolventen eines Berufsabschlusses in der Provinz Zhejiang ausgezeichnet. Professor Chen Yun kombinierte diese Leistung mit seiner langjährigen Erfahrung in der biologischen Schädlingsbekämpfung und fasste sie in einem Bericht zusammen, der die Aufmerksamkeit der zuständigen nationalen Behörden auf sich zog. „Der größte Wert von Intellektuellen besteht darin, das, was sie gelernt und erforscht haben, in den Dienst nationaler Strategien zu stellen und praktische Bedürfnisse zu erfüllen.“ Sun Jiaxin war sehr stolz, als er über diese Leistung sprach.

Datendiagramm der Forschungsergebnisse (teilweise)

Obwohl Sun Jiaxin viel zu tun hatte, bot die Arbeit im Freien auch eine andere Erfahrung. Es besteht ein großer Unterschied zwischen der Feldarbeit auf dem Weizenfeld und der Grundlagenforschung im Labor. Er muss alle Angelegenheiten, einschließlich der Vorbereitung der Ausrüstung, des Transports, der Kommunikation und der Koordination, selbstständig erledigen. „Dadurch wurde meine Fähigkeit, meine Zeit zu planen, bis zu einem gewissen Grad geschult“, sagte Sun Jiaxin über die Vorteile dieser Erfahrung.

Basierend auf starren Bedürfnissen zeigen neue Landwirte ihre starke Verantwortung

Die landwirtschaftliche Produktion ist ernsthaften Bedrohungen durch Krankheiten und Insektenbefall ausgesetzt. Zwar konnten durch den langfristigen Einsatz herkömmlicher chemischer Pestizide Krankheiten wirksam unter Kontrolle gebracht werden, doch brachte er auch viele negative Auswirkungen mit sich, darunter übermäßige Pestizidrückstände in landwirtschaftlichen Produkten, ökologische Umweltschäden und Resistenzen gegen Krankheitserreger.

Darüber hinaus steigt die öffentliche Nachfrage nach der Sicherheit landwirtschaftlicher Produkte und dem Schutz der Umwelt, und die grüne Landwirtschaft entwickelt sich allmählich zur Hauptrichtung der weltweiten landwirtschaftlichen Entwicklung. Die Nutzung nützlicher mikrobieller Ressourcen zur biologischen Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten ist eine wichtige Maßnahme zur umweltfreundlichen Bekämpfung von Pflanzenschädlingen und eine wichtige Unterstützung für die Entwicklung einer umweltfreundlichen Landwirtschaft.

Sun Jiaxin kommt vom Land. Da er auf dem Feld aufgewachsen ist, kennt er die Arbeit auf dem Bauernhof und hegt eine starke Leidenschaft für die Agrarwissenschaften. Er begann mit dem Erlernen der agronomischen Grundkenntnisse und wollte das Gelernte in der tatsächlichen Produktion anwenden. Er weiß sehr gut, dass jede wissenschaftliche Forschung ein langwieriger Prozess ist. Neben der Berücksichtigung der unzähligen praktischen Probleme gibt es auch eine Kluft zwischen Theorie und Praxis, die die Geduld und die Fähigkeit des Forschers zur Reflexion und Zusammenfassung auf die Probe stellt.

Erst letztes Jahr beantragte Sun Jiaxin die Umstellung von seinem Master- auf einen Doktortitel, nicht nur um seine Forschungskarriere zu „erneuern“, sondern auch um seinen Traum zu verwirklichen, zur landwirtschaftlichen Produktion beizutragen.

Die Forschung im Bereich der biologischen Abwehr erfordert einen gewissen Aufwand, um Ergebnisse zu erzielen. Ich habe mich für ein Doktorandenprogramm entschieden, weil ich meine Forschung zu meinem Thema an einer hochrangigen Forschungsplattform wie der Zhejiang-Universität vertiefen und wirklich Ergebnisse erzielen wollte, die den Bedürfnissen des Landes und der Bevölkerung entsprechen. Ich möchte nicht überstürzt aufhören und nur oberflächlich bleiben. Sagte Sun Jiaxin bestimmt.

Sun Jiaxin beobachtet die Stammkultur.

Neben seiner eigenen Entwicklung ist es Sun Jiaxin auch ein Anliegen, seine Liebe zur Agronomie an seine jüngeren Klassenkameraden weiterzugeben. Er unterstützte Studenten und Doktoranden unter der Leitung von Professor Chen Yun bei der Durchführung eines innovativen Projekts mit dem Titel „Vorbeugung der Roten Krankheit mit Rotem Herzen – Entwicklung eines neuen Heilmittels gegen Weizenfusariumschorf“, das den Sonderpreis im Sonderwettbewerb „Ankündigung und Befehl“ 2024 des 19. „Challenge Cup“, des nationalen Wettbewerbs für außerschulische akademische und wissenschaftliche Arbeiten von College-Studenten, gewann.

Derzeit leitet Sun Jiaxin zwei Studenten bei der Durchführung wissenschaftlicher Forschungsausbildungs- und Abschlussprojekte, wobei er die Erfahrungen, die er in Experimenten gesammelt hat, an sie weitergibt und den Weg für ihre zukünftige Entwicklung ebnet. „Während ich ihnen beibrachte, wie man Experimente durchführt, habe ich auch viel von ihnen gelernt. Es war ein Prozess des gegenseitigen Lernens und Lehrens.“

Sun Jiaxin wächst mit Zuversicht und erforscht die Wahrheit durch Experimente. Er wird seinen Forschungsweg fortsetzen und die biologischen Kontrollressourcen für Weizen mit den Bestrebungen, die ihm am Herzen liegen, erforschen und nutzen.

(Quelle: Zhejiang-Universität)