第八章核技术在农业领域中的应用

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1、核技术在农业领域的应用姜林•“核农学”（NuclearAgriculture）。它主要研究核素和核辐射及相关核技术在农业科学和农业生产中的应用及其作用机理，可分为核辐射技术及其在农业中的应用和核素示踪技术及其在农业中的应用。•核技术是增加农业产量、提高农产品品质的最有效手段之一，可为农业提供优质良种、控制病虫害、评估肥效、控制农药残余、保持营养品质、延长储存时间、鉴定粮食品质等。核农学是核技术在农业领域的应用所形成的一门交叉学科，主要涉及辐射诱导育种，昆虫辐射不育，肥料、农药、水等的示踪，辐射保鲜，农用核仪器仪表等内容。•全球通过辐射育种方式培

2、育了2376个品种，我国占全球的四分之一以上。•保藏技术具有节约能源，卫生安全，保持食品原来的色、香、味和改善品质等特点，应用越来越广泛，技术也日趋成熟；•昆虫辐射不育技术是目前可以灭绝某一虫种的有效手段。同位素示踪技术能够比较真实地反映某一元素（或化合物）在生物体内的代谢过程或农业环境的物理化学行为，它所具有的优点是目前其它方法不能替代的。第一节辐射育种技术辐射育种（Radioactivebreedingtechniques）是利用射线处理动植物及微生物，使生物体的主要遗传物质—脱氧核糖核酸产生基因突变或染色体畸变，导致生物体有关性状的变异，

3、然后通过人工选择和培育使有利的变异遗传下去，使作物（或其它生物）品种得到改良并培育出新品种。这种利用射线诱发生物遗传性的改变，经人工选择培育新的优良品种的技术就称为辐射育种。•1934年，印尼科学家托伦纳利用Ｘ射线照射烟草，育成烟草新品种，一、开创了农作物辐射育种的新纪元。辐•1958年，美国国家原子能实验中心开展了大规模田间辐射育种研究。射•日本用射线对水稻农林8号进行田间照射，获得545个突变体，提高了蛋白质的含量。育•1964年美国利用热中子辐射，培育出抗倒伏、早熟、高产的“路易种斯”软粒小麦。1986年意大利用热中子辐射培育出抗倒伏、丰

4、产的的硬粒小麦。前苏联育成的“新西伯利亚67”小麦良种，具有抗寒、早发熟、优质的特点；展•日本育成的矮秆抗倒伏水稻良种，年收益达10亿日元以上；历•美国育成的抗枯萎病的胡椒和薄荷良种，几乎占据全美栽种面积，程年产值达2000万美元。•法国水稻良种“岱尔塔”等均有很大的经济意义。•中国自50年代后半叶以来，已先后育成水稻、小麦、大一、豆等各种作物品种品系20多个，其中用射线照射“南大辐2419”育成良种“鄂麦6号”；用射线照射“科字6号”获射得优良稻种“原丰早”使成熟期提早45天。80年代以来定向控制突变成为辐射育种工作的中心课题。90年代，辐育

5、射育种进入了一个更加快速发展阶段。种•年增产粮食30亿千克～40亿千克，皮棉4亿千克～4.5亿千的克，油料2.5亿千克～3亿千克，经济效益达30亿元～40亿发元。“鲁棉一号”棉花，“原丰早”水稻和“铁丰18号”展大豆等，玉米“鲁原4号”、小麦“山东辐63”、三系杂交历水稻“Ⅱ优838”、“扬稻6号”程二、辐射育种•打破性状连锁、实现基因重组、突变频率高、突变类型的多、变异性状稳定快、方法简便且缩短育种年限等特点。基本原理•一是直接作用，入射粒子或射线使大分子发生电离或激发；电•二是间接作用，与生物体中的水分子作用，使发生电离或激发。离•相对贡献

6、取决于：辐射的性质、靶的大小和状态、组织含水量、照射时的温度、氧的存在等。辐射所致突变的βH0OHO可H能机β制（一）DNA分•脱氧核糖核酸是是遗传信息的载体，指导着蛋白质和酶子的生物合成，主宰着细胞的各种功能。DNA的变化是一切结育种的物质基础。辐射诱发突变的遗传效应是由于辐射能使生物体内各种分子发生电离和激发，导致DNA分子结构的构变化，造成基因突变和染色体畸变，从而引起遗传因子发生变改变并以新的遗传因子传给后代。化1.电•DNA损伤的类型主要包括碱基变化、链断裂和交联等。离辐射引起DNA损DNA分子的辐射损伤伤的类型1.电离a)碱基变化：

7、碱基环破坏；碱基脱落丢失；碱基替代；形成嘧辐啶二聚体等。射b)DNA链断裂：磷酸二酯键断裂，脱氧核糖分子破坏，碱基破引坏或脱落等都可以引起核苷酸链断裂。SSBs，DSBs。单链断起裂发生频率为双链断裂的10-20倍，但还比较容易修复；对大D多数单倍体细胞（如细菌）一次双链断裂就是致死事件。Nb)DNA交联（DNAcross-linkage）：DNA分子受损伤后，在A碱基之间或碱基与蛋白质之间形成了共价键，而发生DNA-损DNA交联和DNA-蛋白质交联。会影响细胞的功能和DNA复制。伤的类型NHN78OCH3nnHNHN956546-pNHN14

8、O31H232NNHOHHHG（电离态）胸腺嘧啶T鸟嘌呤G碱基的电离效应2.基因突变（Genemutation）•碱基对的增添、缺失或改变，引起的基因