核技术在农业中的应用

西北农林科技大学和技术选修课作业

核技术的应用对农业科技进步的影响

摘要：

作为核技术和平利用的重要组成部分核技术农业应用已被公认为农业科技领域的高新技术。从20世纪50年代后期开始农业核技术广泛应用于诱变育种、农产品辐照加工、农业资源与环境、动物保健以及病虫害防治等领域取得了巨大的成就。核技术的应用加快了农业科技进步，显著地促进了农业生产的可持续发展。

关键词：核农学；展望

一、核农学进展

1.诱变育种与作物改良

经过40余年的研究与实践.诱变育种已成为核农学中最成熟的领域。全国有50多个研究所一直从事诱变育种研究.并形成了完善的(全国性)研究协作与学术交流网络。

20世纪60年代初期.育成并推广了第一批突变品种。截至2001年.通过辐射或辐射与其它技术相结合.中国已在42种植物上育成了625个突变品种约占世界突变品种(系)总数的四分之一。所涉及的植物包括粮食作物、纤维作物、油料作物、蔬菜、果树、花卉以及其他经济作物。诱变育种为中国的农业生产，特别是粮食、棉花和油料的生产做出了重要贡献。种植突变品种年增产粮棉油36-40亿公斤年经济效益约33亿元口在过去的十年中，主要农作物的诱变育种取得了重要成就而且无性繁殖植物、经济作物以及微生物的诱变育种工作日益受到重视。同时.育种目标也由突出高产转向品质产量并重。为了获得更高的突变频率、扩大突变谱及提高突变体的选择效率.还对诱变方法技术进行了大量的研究。相关研究包括辐射敏感性、原始材料、不同诱变剂的效果及复合诱变处理的效果评价等方面。

随着核技术与空间技术的发展，越来越多的新诱变剂(如离子束、电子束、磁化处理以及空间处理)被用于诱变育种实践。运用离子束注入技术已在水稻、小麦、蔬菜、油料作物以及微生物上获得60多个突变体，其中20多个在生产上推广应用。利用可返回式卫星和高空气球，深入研究了空间环境对植物和微生物的影响。利用该技术已在水稻、油菜、红小豆、甜椒、黄瓜、马铃薯、蘑菇上获得了20多个突变体其中包括小麦和水稻不育系.大果甜椒和大粒红小豆等。

2.食品和农产品辐照

经过40多年的实践.我国已经建立了超过50个装源量在10万居里以上的辐照设施，分布在24个省的36个城市，全国有200多个单位从事相关的食品辐照研究。主要辐照产品包括:大蒜、脱水蔬菜、调味品、香料中草药以及保健食品。近年来，辐照食品发展迅速2002年辐照食品量达到10万吨。官方的调查结果显示.公众对辐照食品的接受程度高达70%。中国已经成为世界上最大的辐照食品生产者之一。

近年来，为了达到辐照食品相关国际法规的要求中国加强了对辐照食品的管理。1996年颁布了经过修订的辐照食品卫生管理办法。迄今为止.中国卫生部已颁布了6大类辐照食品的国家卫生标准.共计有18种辐照食品获得批准.包括马铃薯、洋葱、大蒜、米、花生、蘑菇、香肠、苹果、包装鸡、花粉、杏仁、番茄、猪肉、荔枝、柑橘、马铃薯酒和熟肉制品。此外.也已颁布了有关设施和剂量的一系列

标准。

为促进辐照食品的进一步发展我国组织进行了剂量效应、质量、包装材料、诱变评价、公众接受性及辐照食品经济评价等方面的广泛的研究。2001年成立了食品辐照咨询磋商专家小组(EGCCFI)。2002年.辐照产品国家检验与测试中心在北京建立。此外还进行了在农产品贸易中利用辐照技术作为一种检疫手段的相关研究。

3.核技术在农业资源和环境管理中的应用

在农业资源、环境保护和可持续农业等研究领域，核示踪技术得到了越来越广泛的应用。现已研发了超过40种示踪核素。以核示踪技术为基础，我国科学家研究提出了适合不同耕作体系和不同生产地区的综合植物营养和土壤管理系统。据不完全统计.在过去10年中.这些技术的推广增产了190万吨粮食.带来了28亿元的经济效益。

在植物营养和土壤管理领域的大量研究工作旨在寻找营养元素在植物——土壤系统中吸收、迁移和分布的规律并评价在不同作物和土壤中肥料的效应。对植物氮需求量的研究结果对确定肥料施用量有指导作用。应用包括遗传学方法等多种技术手段研究了抗氨菌株的基因结构及其表达机制，进而成功地研发出一种新型的生物肥料业已在盐碱地的示范试验中取得良好的效果。此外一种具有固氮、生长刺激及抑制病害等多种作用的生物肥料也正在研究中。

多种标记化合物为环境污染的监测提供了高灵敏度的检测手段。迄今为止已成功合成了80多种农用标记化合物用于研究和生产.包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、代谢中间体和生物制剂等类型。中子活化分析(NAA)、放射自显影、放射性免疫测定(日}A)以及液体闪烁技术为研究环境污染提供了便利的分析手段。标记化合物和相关分析测试方法的发展.促进了对环境和农产品中化学残留物的检测研究。针对农用化合物.尤其是杀虫剂及其残留对生物、土壤和地下水的影响，由重金属、无机物和有机物造成的复合污染也进行了研究。在上述研究结果的基础上.颁布了一系列旨在保证各种农用化合物合理使用的法规和指南。

4.动物生产与卫生管理

利用核技术方法改进营养管理措施有效提高了家畜生产力，明显改善了动物产品质量。在动物生理、繁殖能力和疾病诊断的研究中放射性免疫测定(RIA)和酶联免疫吸收剂测定的应用取得了丰硕成果。RIA技术已成为许多家畜养殖场中测定动物性激素水平的基本技术有关研究显示了翠丸激素和体形、体重及精子活力之间的显著相关性。RIA还应用于检测兽药的治疗效果诊断生殖紊乱和不育性。利用放射性碘诊断猪、羊和马的甲状腺紊乱和肾病.其结果非常准确。

在我国近年来生物技术的飞速发展促进了核技术在控制和消除恶性动物疾病方面的应用。放射性同位素标记和分子技术的结合提供了高灵敏度且快速的诊断方法.以及有效并且安全的疫苗。RIA试剂盒与尸C日技术也被用于重要病毒性和细菌性疾病的诊断和治疗。此外.在昆虫生态行为，杀虫剂药物毒理.水生动物的营养代谢、内分泌和疾病控制等方面的研究中，相关的核技术也得到了应用。

5.利用昆虫不育技术治理农业害虫

昆虫不育技术是害虫综合防治系统的重要组成部分。通过持续释放人工饲养的不育昆虫能够抑制、控制及消除目标害虫。中国的引丁研究始于20世纪60

年代.目前研究已扩展到20种农业害虫包括亚洲玉米螟、松毛虫和棉铃虫等重要农业害虫。

以下研究的内容包括辐照效应、雄性不育的遗传学和细胞学机制、适合的辐照时期和剂量、人工饲养方法、释放方法和调查等。对于人工大量饲养、交配行为以及辐照昆虫的竞争力等我国科学家研究了一些实用的技术程序。在释放实验中研究了辐照昆虫与野生昆虫的适合比率以及对目标昆虫的效应。

在贵州省一个118公顷的柑橘园中连续三年的辐照后柑橘小食蝇的释放实验取得了极好的效果，受害果实率从5%下降到0.1%。在吉林省的一个孤立的小岛上.释放了超过100万头辐照的玉米螟后.害虫的群体大幅度降低。相对于将会导致抗药性和环境污染的化学方法，引丁表现了明显的优越性。我国科学家现已将棉铃虫作为利用引下防治的新目标。已经建设了笼养系统，就适宜辐照剂量、交配行为、性竞争能力及人工饲养等方面进行了研究。其结果显示出引丁在棉铃虫的综合防治方面具有极大的潜力。

二、核农学展望

在过去的近半个世纪中所取得的巨大成就，证明了核技术在解决某些重要农业问题方面具有其独特优势。在作物育种、食品和农产品加工、害虫和病害控制以及资源与环境保护方面都有其不同于其它技术的特点及优势。可以预见核技术与其他技术相结合，在解决一些威胁国家粮食安全和农业可持续发展的重要问题上将得到日益广泛的应用。对新技术的渴求与市场的高利润导向将促进核农学的快速发展。

1.基于核技术和生物技术的诱变育

种作为一种遗传操作技术将用于创造优质、高产、抗逆的粮食、油料及经济植物新品种。进一步研究新型诱变因素(如离子束、同步辐射、零磁空间和空间技术等)及其诱变方法.并结合生物技术扩大突变谱提高选择效率。

2.辐照食品和农产品的产业化步伐大大加快。在减少农产品的产后损失开发高附加值的农产品方面的应用范围进一步拓展。进一步研究适于国际贸易中检疫处理的辐照方法。

3.核素示踪及相关技术将在农业资源与环境研究领域(包括高产优质耕作系统、植物营养管理、农业生化与水资源、土壤侵蚀与放射生态等)起到越来越重要的作用。对更敏感的专用示踪剂的需求将促进新的标记方法和分析方法的研究与应用。

4.进一步改进核素示踪、放射免疫、酶联免疫尸CR技术.并用于开发新型饲料、评价动物营养及疾病诊断，评价家畜对不同饲喂方法的反应。利用核技术建立某些危险且传播广泛的疾病的诊断方法程序建立更好的作物一动物生产制度。

5.分子方法与昆虫不育技术结合，促进遗传改性分离技术的开发利用。进一步研究人工饲养技术、适宜辐照技术、遗传不育的机理以及释放技术。在昆虫不育技术的基础上. 将强调对害虫或检疫性昆虫的综合防治。