核技术在农业领域的应用

第八章核技术在农业领域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、农药、水等的示踪，辐射保鲜，农用核仪器仪表等内容。

中国作为人口大国，解决温饱问题、提高粮食品质、保障人民营养，是农业科技工作的核心，核农学为解决上述核心问题提供有力的科学支撑；无论是新品种的培育，还是土肥管理，以及农产品保鲜等，都离不开核技术。

辐射育种是核农学的重要组成部分，我国在这一应用方面居世界领先地位。

全球通过辐射育种方式培育了2376个品种，我国建立了完整的辐射育种程序，培育了645个，占全球的四分之一以上。

与此同时，创造出两千多份优异突变新种质、新材料，其中相当一部分已被作为原始材料用于新品种选育，为确保我国粮食安全提供了可靠保障。

辐射诱变良种作物每年为中国增产粮食近4.0×109kg、棉花约1.8×108kg、油量7.5×107kg。

今后的发展趋势是扩大应用领域，加强定向诱发突变，提高诱变率和辐射育种基础理论研究。

辐照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现代生物防治虫害的一项新技术，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。

该技术在农业上的应用，解决了农业生产中的土壤、肥料、植物保护、动植物营养代谢等领域的技术关键问题。

它对揭示农牧渔业生产规律，改进传统栽培养殖技术，具有重要作用；最近几十年来发展起来的射线检测技术，其方法简单，检测迅速，特别是可以在不破坏待测样品的状况下进行连续监测，在农业应用中有着特别重要的意义。

核技术在农业领域的应用
核技术在农业领域的应用
一、什么是核技术
核技术是指运用放射性元素和核反应堆，利用原子能来解决社会经济和科学研究问题的一种复杂的技术，其主要应用是放射治疗和放射诊断、放射性核素调查分析、核聚变能等领域。

二、核技术在农业领域的应用
1、土壤分析：利用示踪剂技术，可以快速、准确地确定土壤的养分和植物生长状况，从而指导农作物施肥，改善土壤质量。

2、放射性核素调查分析：可以利用放射性核素测量和分析技术，充分发挥核技术在农业中的作用，可用来检测各种农作物营养元素的含量，从而指导农田施肥，提高作物产量。

3、核技术在生物改造方面的应用：核技术可以用来改造农作物，提高作物抗逆性，增加农作物产量，改善作物品质，减少农业生产投入和改善农民生活水平。

三、核技术在农业领域的优势
1、核技术可以提高农作物的品质，增加农作物产量，减少农业生产投入，从而提高农民的收入和改善民众的生活水平。

2、核技术的使用能够提高农业的生产效率，减少农业生产的投入，从而节约社会资源，降低农业生产成本，提高农作物品质，提高农民收入。

3、核技术的应用能够改善土壤质量，减少水土污染，改善环境
质量，保护生物多样性，改善农田环境，提高资源利用率，实现可持续农业发展。

四、结论
核技术在农业领域的应用具有许多优势，可以提高农作物的品质、增加农作物产量，改善土壤质量，减少水土污染，改善环境质量，保护生物多样性，改善农田环境，提高资源利用率，实现可持续农业发展。

核技术在农业领域的应用引言核技术，指通过利用和研究原子核及其变化特性而应用于各个领域的技术。

在农业领域，核技术的应用已经取得了显著的成果。

本文将介绍核技术在农业领域的应用及其对农业发展的贡献。

核技术在种植业中的应用核辐照技术核辐照技术是一种利用辐射对作物进行杀虫、杀菌和贮藏保鲜的方法。

它通过照射作物或种子，使得该作物或种子的DNA发生突变，从而达到改良作物品质的目的。

核辐照技术可以提高作物的产量和品质，抑制作物疾病的发生，延长作物的保鲜期等。

核示踪技术核示踪技术是一种利用放射性同位素标记物质，通过检测标记物质在作物中的分布和迁移情况，从而研究作物的养分吸收、传输和转化过程。

核示踪技术可以帮助农民了解作物的养分需求，优化施肥方案，提高施肥效率，减少农作物对环境的污染。

核能肥料核能肥料是一种利用放射性同位素标记氮肥或磷肥，通过测定标记同位素在作物体内的分布情况，从而研究作物对肥料的吸收和利用效率。

核能肥料可以帮助农民科学施肥，提高氮肥或磷肥的利用率，减少肥料的浪费和环境污染。

核技术在畜牧业中的应用核素标记技术核素标记技术是一种利用放射性同位素标记饲料或药物，通过测定标记同位素在动物体内的分布和代谢情况，从而研究动物的饲料消化、代谢和药物利用情况。

核素标记技术可以帮助畜牧业者科学饲养动物，优化饲料配方，改善饲料利用效率，提高动物生产性能。

核医学影像技术核医学影像技术是一种利用放射性同位素标记药物，通过检测标记药物在动物体内的分布和代谢情况，从而研究动物的器官功能和疾病诊断。

核医学影像技术可以帮助兽医科学诊断动物疾病，指导治疗措施，提高兽医诊断水平。

核技术在农业环境保护中的应用核能测土仪核能测土仪是一种利用放射性同位素检测土壤中的养分含量和污染物含量的仪器。

它可以帮助农民了解土壤的养分水平，调整土壤施肥方案，减少肥料的过量施用和土壤养分的流失。

此外，核能测土仪还可以检测土壤中的重金属等有害物质，帮助农民进行农产品安全检测。

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。

核电技术在农业领域的应用探索随着人口的不断增加和全球气候变化的影响，农业可持续发展成为一个重要的议题。

为了满足食品的需求、减少对土地和水资源的压力，并降低对环境的损害，农业领域需要寻找新的技术手段。

核电技术作为一种清洁、高效的能源形式，正被越来越多的人认识到它在农业领域的潜力。

本文将探索核电技术在农业领域的应用。

首先，核电技术可以提供稳定的能源供应，以满足农业生产的需求。

现代农业对能源的需求非常大，包括灌溉、农机作业、温室供暖等。

传统的能源形式（如燃煤、燃油）不仅污染环境，而且供应不稳定。

而核电技术可以提供持久稳定的能源供应，确保农业生产的顺利进行。

核电站的建设和运营成本虽然高，但可以获得长期稳定的能源供应，降低农业生产的成本，提高效率。

其次，核电技术可以解决农业水资源短缺的问题。

在干旱缺水地区，农业发展受到了限制。

核电技术的一项应用是海水淡化，可以将咸水转化为淡水，为农业提供水资源。

海水淡化技术虽然存在成本较高的问题，但随着技术的不断进步和成本的降低，这一问题可以得到解决。

利用核电技术进行海水淡化，不仅可以增加农业用水的供应量，同时也可以降低对地下水资源的过度开采，保护环境。

另外，核电技术在农业领域还可以应用于土壤改良和肥料生产。

土壤是农业生产的基础，而且被污染或贫瘠的土壤会影响农作物的产量和质量。

核能可以用于辐射杀虫和杀菌，以灭除土壤中的病虫害和杂草。

此外，核技术还可以用于肥料生产，通过改变肥料的成分或结构，提高其对农作物的营养价值。

利用核能进行土壤改良和肥料生产，不仅可以提高农产品的产量和质量，还可以减少对化学农药和化肥的使用，保护环境和人类健康。

此外，核电技术在农业领域的应用还包括农产品的储存和保鲜。

农产品的储存和保鲜是农业生产过程中重要的环节，对产品的保质期和品质有直接影响。

核技术可以用于食品辐射处理，延长农产品的保鲜期。

辐射处理可以杀灭食品中的微生物，抑制食品腐败，延长食品的货架寿命。

核能在农业和食品生产中的应用核能作为一种清洁、高效的能源形式，其在农业和食品生产领域的应用正逐渐引起人们的关注。

本文将探讨核能在农业和食品生产中的应用方式，并分析其优势和潜在问题。

一、核能在育种和基因改良中的应用核能技术可以通过辐射诱变来加速植物和动物的进化过程，从而实现育种和基因改良。

辐射诱变是指利用核能辐射把生物体的基因结构改变，使其在性状上发生突变。

这一技术可以提高作物的产量和抗性，改善品质和耐候性，从而增加农作物的种植效益。

二、核能在水资源利用中的应用核能驱动的海水淡化设施可以将咸水转化为淡水，从而提供更多的饮用水和灌溉水资源，改善水资源短缺问题。

核能海水淡化技术相比传统方法具有更高的能效和更低的成本，能够有效应对全球水资源紧张形势。

三、核能在农业生产和食品加工中的应用核能技术可以应用于农业生产的多个环节，比如土壤改良、农作物储藏和保鲜以及食品加工等。

通过利用核能辐射杀灭害虫和病菌，可以降低农药使用量，减少对环境和人体健康的不良影响。

同时，核能技术还可以用于食品辐照处理，延长食物的保鲜期并有效杀灭细菌，从而减少食品损耗和食源性疾病的发生率。

四、核能在温室农业和养殖业中的应用核能可以为温室农业和养殖业提供所需的供热和供电。

核能供热系统可以稳定供应温室养殖环境所需的温度，提高作物和动物的生产效率。

同时，核能供电可以保证温室和养殖场的正常运行，提供稳定的电力资源。

五、核能应用中的问题和挑战尽管核能在农业和食品生产领域具有诸多优势，但其应用也面临一些问题和挑战。

首先，核能技术的成本较高，需要大规模的投资和建设。

其次，核能的安全性和环境影响也是人们关注的焦点。

核能事故可能会对农田和水源造成污染，并对人类健康产生潜在风险。

因此，在核能应用中应加强相关技术的安全性和环境保护措施，并建立有效的监管体系。

综上所述，核能在农业和食品生产中的应用具有广阔的前景和巨大的发展潜力。

通过推动核能技术的创新和应用，可以提高农业生产效率、改善食品安全质量并减少环境污染，为可持续发展做出积极贡献。

核技术调查报告核技术调查报告随着科技的不断发展，核技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

核技术在医疗、能源、农业等领域都发挥着重要作用。

为了更好地了解核技术的应用和发展现状，我们进行了一项核技术调查。

本报告将对核技术的应用领域、优势和挑战进行探讨。

一、核技术在医疗领域的应用核技术在医疗领域发挥着重要作用。

例如，放射性同位素可以用于诊断和治疗疾病。

核医学技术通过注射放射性同位素，可以追踪和检测人体内部的疾病情况，提供更准确的诊断结果。

此外，放射治疗也是一种常见的癌症治疗方法。

通过运用核技术，医生可以精确地照射肿瘤细胞，最大程度地减少对健康组织的损害。

二、核技术在能源领域的应用核技术在能源领域也发挥着重要作用。

核能是一种清洁、高效的能源形式。

核反应堆中的核裂变反应可以产生大量的能量，用于发电。

相比传统的化石燃料发电方式，核能发电不会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。

此外，核能的能源密度高，可以提供持续稳定的电力供应。

然而，核能发展也面临着一些挑战。

核能的安全问题是公众关注的焦点之一。

核反应堆的安全性是保障核能发展的关键。

事故如切尔诺贝利核电站事故和福岛核事故给人们留下了深刻的印象。

因此，确保核能的安全运营和处理核废料的问题是亟待解决的。

三、核技术在农业领域的应用核技术在农业领域也发挥着重要作用。

核技术可以用于改良农作物品种，提高农作物的产量和抗病能力。

通过辐射诱变，科学家可以改变植物的遗传特性，培育出更适应环境的新品种。

此外，核技术还可以用于检测食品中的放射性物质，确保食品的安全。

然而，核技术在农业领域的应用也存在一些争议。

一些人担心辐射会对农产品的质量和人体健康产生负面影响。

因此，加强对辐射剂量的监测和控制，以及加强对农产品的质量检测是保障农业核技术应用的重要措施。

综上所述，核技术在医疗、能源和农业领域都有着重要的应用。

核技术的发展带来了许多优势，但也面临着一些挑战。

为了更好地推动核技术的发展，我们应加强对核技术的研究和监管，确保其安全和可持续发展。

核能与核技术应用核能是指把放射性同位素的衰变过程中释放的能量控制并利用的一种能源形式。

而核技术则是指应用核能进行各种工业、农业、医疗和科研活动的技术手段。

核能与核技术的应用在许多领域都起到了重要的作用，本文将分析核能与核技术在能源领域、医疗领域和农业领域的应用。

一、能源领域的核能作为一种清洁、高效的能源形式，在能源领域有着广泛的应用。

核电站是其中最典型的例子，通过核裂变反应产生的高温和高压蒸汽驱动涡轮机发电，为人们提供稳定的电力供应。

核电站不仅具有高效率和长期供应能力的优势，而且排放的气体和温室效应较低，对环境友好。

除了核电站，核技术在能源领域的其他应用也发挥着重要的作用。

核燃料循环技术通过长寿命废弃物的再处理和回收，使得核能的资源利用率更高。

核能的应用还延伸到核聚变技术领域，通过模拟太阳能的能量转化方式，实现了高温、高能的核聚变反应，从而为未来的清洁能源提供了一种解决方案。

二、医疗领域的核技术在医疗领域的应用也非常广泛。

放射性同位素的治疗被广泛应用于癌症的治疗过程中，通过选择适当的放射性同位素进行放射治疗，可以精确地破坏恶性肿瘤细胞，减少对正常组织的伤害。

同时，核医学技术也可以通过放射性同位素的注射和扫描，帮助医生准确地检测人体内部的疾病和异常情况，从而更好地进行诊断和治疗。

在医学影像技术方面，核技术也有着重要的应用。

核医学影像技术通过注射放射性同位素标记的示踪剂，可以在体内观察器官和组织的功能、代谢和血流等情况。

这种技术对于心脏病、肿瘤等疾病的早期诊断具有重要意义，为医生提供了更准确的治疗方案。

三、农业领域的核能和核技术在农业领域的应用主要包括种子辐照和食品辐照技术。

通过辐照处理的种子可以提高作物的产量和质量，增强抗病虫害的能力，从而提高农作物的生产效益。

食品辐照技术可以杀灭微生物和害虫，延长食品的保质期，减少食品损耗，保证食品的安全和品质。

此外，核技术还在水资源管理、土壤肥力检测和害虫防治等方面发挥着重要作用。

核技术应用核技术是指利用核反应进行能量转换或产生放射性同位素的一种技术。

它在许多领域都有广泛的应用，包括能源、医疗、农业和环境保护等方面。

本文将分别介绍核技术在这些领域的具体应用，并探讨其对社会发展的影响。

一、能源方面核技术在能源领域的应用主要集中在核能发电方面。

核能发电的核心是核裂变反应，通过控制和利用核反应堆中大量的裂变链式反应产生的热能，进而产生高温高压的蒸汽，推动涡轮发电机转动，最终转化为电能输出。

核能发电的优势在于燃料资源丰富，能够提供持续稳定的电力供应，并且减少了对传统化石能源的依赖。

二、医疗方面核技术在医疗领域的应用主要包括核医学、辐射治疗和放射性同位素的应用。

核医学利用放射性同位素的放射性来进行医学检查和诊断，如放射性同位素心肌灌注显像、骨扫描等。

此外，核技术还可以用于辐射治疗，即利用放射线对肿瘤进行治疗。

核技术在医疗方面的应用不仅提高了医学诊断和治疗的准确性和效果，也为疾病的早期诊断和治疗提供了重要的手段。

三、农业方面核技术在农业领域的应用主要涉及种子辐照育种、食品辐照、土壤改良和害虫防治等方面。

种子辐照育种利用辐射对种子进行照射，以改变其遗传特性，培育出具有优良性状的新品种。

食品辐照可以有效杀灭细菌、真菌和害虫，延长食品的保鲜期，并提高食品的品质和安全性。

土壤改良则是利用辐射来控制有害微生物，提高土壤质量，增加作物产量。

害虫防治主要是利用辐射来消灭农田中的害虫，减少化学农药的使用。

四、环境保护方面核技术在环境保护领域的应用主要涉及核废料处理、环境监测和污染治理等方面。

核废料处理是指对核能发电过程中产生的废物进行处理和处置，以减少对环境的污染和危害。

环境监测利用核技术对大气、水体和土壤等环境进行监测和评估，以提供科学依据和技术支持。

污染治理则是利用核技术对污染物进行处理和净化，以保护环境和生态系统的健康和可持续发展。

总结起来，核技术作为一种高新技术，在能源、医疗、农业和环境保护等领域都有着重要的应用价值。

核科学百年讲座第八讲　核科学技术在农业领域的应用3刘　军 许甫荣 郑春开(北京大学物理学院技术物理系　北京　100871)摘　要 主要介绍核辐射和核示踪技术在农业生产中的应用,简单介绍我国核农业发展情况.核辐射农业应用分小节介绍辐射育种、昆虫辐射不育、食品辐射储藏保鲜与低剂量辐射刺激生物生长几个方面的基本原理、发展历史和它们在农业生产中的应用.核示踪农业应用简单介绍核示踪技术在土壤和肥料科学以及与农业相关的植物学、动物学、生物技术等领域的应用.关键词 核科学,核辐射,核示踪,核农学Nuclear science in the 20th century———nuclear agricultural scienceL IU J un XU Fu 2Rong ZHEN G Chun 2K ai(Depart ment of Technical Physics ,School of Physics ,Peking U niversity ,Beijing 100871,China )Abstract Nuclear science and technology have been successfully applied to many subjects ,nuclear agricul 2ture being one of the most important applications.We present a general review of the applications of nuclear ra 2diation and nuclear tracer techniques in agriculture.The development of nuclear agriculture in China is also re 2viewed briefly.K ey w ords nuclear science ,nuclear radiation ,nuclear tracing ,nuclear agriculture3　国家自然科学基金(批准号:10075070)资助项目2002-11-17收到初稿,2003-01-14修回　通讯联系人.E 2mail :frxu @ 1896年,法国科学家贝克勒尔(Becquerel H )发现了铀的天然放射性,揭开了原子能时代的序幕.随后,核辐射的生物学效应立即引起了科学家们的关注,开始了核技术在生物学和农业科学中的应用研究.原子核科学技术和农业科学技术相互渗透、相互结合在20世纪20年代末形成了一门综合性科学技术.70年代初期,法国和印度的核研究机构分别提出“放射农学”(Radioagronomie )和“核农学科学”(Nuclear Agricultural Sciences )的概念.至此,这门综合科学技术为大众接受.80年代初,我国科技工作者开始将这门学科称为“核农学”,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.目前就其研究方法和应用机理来说主要分为核辐射和核素示踪应用两大部分.核辐射技术在农业中的应用领域主要有辐射育种、昆虫辐射不育、食品辐射储藏保鲜与低剂量辐射刺激生物生长等.核素示踪技术在农业中的应用领域主要有土壤和肥料科学、植物学、动物学和生物技术等.1　核辐射的农业应用快速运动的带电粒子通过物质时,遇到物质原子中的电子和原子核,会同他们发生碰撞,进行能量的传递和交换,主要结果是使物质原子发生了电离或激发,形成正离子和负离子或激发态原子.带有电荷的核辐射粒子能够直接使原子电离或激发,称为・355・　32卷(2003年)8期直接致电离粒子.而中性的核辐射粒子,由于没有电荷不能直接使原子发生电离,但可以通过与物质作用产生的次级带电粒子使物质原子发生电离或激发,称为间接致电离粒子,例如中子和γ射线.总之,能够直接或者间接使物质原子电离或激发的核辐射就是电离辐射[1].电离辐射与生物体作用,引起生物体结构和功能的改变.一般认为,电离辐射与生物细胞的作用方式有两种:一种是直接作用,另一种是间接作用.直接作用就是入射粒子或射线直接与生物大分子作用,例如DNA,RNA等,使得这些大分子发生电离或者激发.间接作用就是入射粒子或射线与生物体中的水分子作用,使水分子发生电离或者激发.这些作用最终要表现为一些生物效应.辐射的生物效应可以归为两类:一类是有害的,如抑制生长、降低免疫能力、增加发病率、减弱生命力、不育、畸形以至死亡;另一类是有益的,如生长发育加快、抗病性提高、产量增加与品质改善等.因此,适当地选择辐射源和辐射剂量,采用不同的辐照方法可以使核辐射技术在很多方面有效地被利用.1.1　植物辐射诱变育种培育新的优良品种始终是农业科学研究的一个重点.人们利用X射线、γ射线及中子束等物理因素,与化学试剂结合诱发植物遗传变异,经过培育、选择获得新的品种,这就是辐射诱变育种.能诱发植物诱变的物质称为诱变剂.X射线、γ射线及中子束等物理因素均可作为诱发植物有益突变的有效诱变剂.近年来还出现了如激光、电子束和离子束等新的物理诱变因素.X射线在诱变育种的前期应用较多.γ射线作诱变剂,易于控制辐照条件,育种成效显著,是目前应用最为广泛的诱变剂.其中60Co发射的γ射线用得最多,近年来也开始使用137Cs的γ射线.现在中子的利用也有所发展.由于各种诱变因素的能量、穿透力不同,带电性与物质的相互作用方式不同,诱变效果会有差异.一般地,辐射诱变的诱发突变频率在几万分之几到千分之几之间.各种射线诱发突变发生频率的顺序是:中子束大于X射线,γ射线大于β射线[2].我国应用最多的是γ射线,其次是中子束.辐射育种技术经过几十年的发展,已经成为常规育种技术难以取代的育种手段.1927年,美国昆虫学家Muller H J就发现X射线能诱发果蝇产生多种类型的突变,并认为诱发突变将在植物品种的改良上发挥重要的作用.1928年,植物育种学家Stadler报道了X射线对玉米和大麦有诱变效应,并开始把诱发突变应用于植物育种.1934年,Tollen2 ear D用X射线处理育成了世界上第一个突变烟草品种(Chlorina F1).随着细胞遗传学等方面的发展,辐射诱发突变育种技术得到了更好的理论指导,人们积累了更多对突变体利用的经验,50年代初期,诱变育种有了新的进展.到1958年世界上报道了8个突变品种.从1960年起,由于对辐射诱变规律有了进一步的了解,育种方法逐步成熟.发展中国家也开始把诱变育种研究放在重要的位置.1969年,联合国粮农组织(FAO)/国际原子能机构(IAEA)联合举办了植物诱变育种培训班,出版发行了《突变育种手册》(Manual on Mutation Breeding),这被认为是植物辐射诱变育种从初期基础研究到实际应用转折的标志[2].进入70年代,辐射诱变育种已经成为一种有效的育种手段并得到了迅速发展,而且诱变育种的注意力转向了抗病、优质育种和突变体的杂交利用上.80年代,植物诱变育种与生物技术、加倍单倍体技术、杂种优势育种技术、常规育种方法等相互交叉、渗透和结合,形成了一种综合性育种技术.据IAEA1981年统计,世界各国通过辐射诱发突变在60种植物上育成的品种有518个,而到1993年再统计,全世界利用核辐射诱变育种成的新品种达到了1722个,研究的植物由禾谷类作物为主逐步扩大到豆类、蔬菜、果树、热带和亚热带作物、桑麻类.目前,世界辐射诱变育成品种已经达到了2050个[2].1.2　害虫辐射不育技术害虫防治是农业生产中的又一项重要任务.人们用一定剂量的电离射线照射害虫的某一个虫态,破坏它们生殖细胞的遗传物质,使受辐照害虫与正常害虫交配后形成的合子致死,使得害虫能够“自灭”,这就是辐射不育防治害虫技术.通常,先要人工大量饲养某种害虫,用射线辐照处理使它不育,然后在虫害区大量释放,这样与释放害虫交尾的害虫失去了繁殖后代的能力,经过多次释放就可以达到消灭害虫的目的.X射线、α射线、β射线、γ射线、电子源和快中子都能使昆虫不育,但使用最普遍、最方便的依然是γ射线,其射线源主要是60Co和137Cs.1938年,美国昆虫学家Knipling E F就提出了利用辐射不育技术防治害虫的设想.进入50年代,随着核技术的发展,核反应堆的建立,生产出高比活度的辐射源,昆虫辐射不育防治害虫开始实验研究. 1950年,在Knipling的倡导下,Bushland等在实验室开展辐射诱发螺旋蝇不育研究,并于1952年在萨尼贝尔(Sannibell)岛进行了释放不育虫的生产试・455・物理验,获得了成功,为以后大规模发展奠定了基础[2]. 1954年,Bushland又在库拉可岛上开展了试验,6周后岛上的螺旋蝇被彻底的根除,这就奠定了昆虫辐射不育技术在害虫防治中的无可争议的地位[2].由于螺旋蝇在美国和墨西哥被消灭和对确立昆虫辐射不育的贡献,Knipling和Bushland获得了世界食品大奖.1962年,Proverbs在研究苹果蠹蛾的辐射不育过程中发现,射线不仅能诱发昆虫亲代不育,而且这种不育效果在后代依然存在,即不育雄虫的F1代是部分不育或完全不育.这表明,射线对昆虫产生的效应,通过遗传能够在后代继续发挥作用,这就为利用辐射不育技术防治害虫开创了一条新途径.1969年,Wailker和Pedersew提出部分不育个体超量亚不育,以F1代不育来防治野生种群.辐射遗传不育技术,既能对害虫的亲代起控制或消灭作用,又能对害虫后代继续发挥防治的效能,是辐射不育技术的一个很重要发展.昆虫辐射不育技术防治害虫,是当今生物防虫法中的惟一有可能在大面积内消灭害虫的防治手段.长期使用化学杀虫剂,害虫会产生抗性,因而不能彻底根除.同时,由于杀虫剂可能同时杀害了害虫的天敌,导致害虫一旦再出现可能会比原来发生的程度更严重.再有就是化学杀虫剂一般都污染环境,对人畜有害.辐射不育技术杀虫则可以专一地将害虫大面积的彻底根除,并且对环境没有污染,所以长期来看,有很高的经济效益和社会效益.如美国50年代和70年代先后两次根除了日本冲蝇的羊皮螺旋蝇,墨西哥80年代初消灭了地中海果蝇,每年避免了15亿美元的损失,获益与投资比达到了10:1甚至30:1[2].目前,世界上有三分之二的国家对200多种害虫进行了辐射不育研究,其中有30多种害虫已经进入中间试验或者实际应用阶段,取得了显著效果.最近国内,路大光等人就开展了昆虫辐射不育技术防治光肩星天牛的研究[3],祝增荣等开展了应用辐射不育技术根治桑给巴尔采采蝇的研究[4]. 1.3　低剂量辐照刺激生物生长地球上的生物一刻不停地受到了来自宇宙射线、宇生放射性核素和原生放射性核素三种天然放射性源的照射.这种本底剂量照射是生物生长发育不可缺少的条件之一.经过长期试验人们发现,直接或者间接的致电离辐射以低剂量照射生物体,可以像激素一样刺激生物生长发育,即具有“刺激效应”.核辐射刺激生物生长研究也就是探索这种效应发生的规律,以便加以应用.俄国科学家首先发现了X 射线辐照可以提高燕麦种子的出苗率和发芽势.从50年代起,许多国家开展了低剂量刺激作物的研究工作.有的国家建立了各类辐照田,主要用于低剂量辐照刺激效应的研究和应用,并且在前苏联、加拿大和匈牙利等国得到了较大面积的应用.1958年,我国开始这项技术的研究.1962—1964年,我国又组织了低剂量γ辐照农作物刺激生长联合试验,研究结果表明,播前处理种子可以加速种子的发芽、生长和提高产量.1971年,在第四届和平利用原子能会议上,加拿大学者用30年的研究结果说明了用1—10Gy的辐照对绝大多数作物有刺激作用,能提高作物的出苗率、萌发势,提早开花和成熟,增加产量[2].低剂量核辐射刺激生物生长在农业上有广阔的应用前景和实际应用价值.在种植业和养殖业采用低剂量核辐射处理播种前的种子和饲养的幼苗一般都能增产10%左右,有很好的经济效益.低剂量核辐射刺激生物生长是基于激活生物体内的同工酶,促进新陈代谢,加快生长发育达到提高抗病能力和增长的目的,所以它的使用可以节省农药和化肥,具有很好的生态效益.1.4　食品的辐照储藏和保鲜据联合国粮农组织估计,世界生产的粮食作物,由于质变及虫害,每年损失20%—30%,达百亿美元之多,因而食品的储藏和保鲜历来就为人们所重视.20世纪出现了一系列的现代化贮藏技术.20年代出现了机械冷藏,40年代又出现了气调贮藏.从1943年美国Proctor B E博士首次利用辐射来处理汉堡包至今,食品辐照技术的研究已经有半个多世纪的历史.食品辐照就是利用电离辐射的方法,杀死食品中的微生物与害虫,抑制农产品的代谢过程,减少食品败坏变质的各种因素,达到延长储藏时间和保鲜的效果.辐射储藏食品有许多优点,尤以杀虫彻底、干净卫生及操作方便突出.对于那些已经蛀入果实、粮食和食品内部的害虫,其他方法都不能和辐照相比.辐照食品不需要加任何添加剂,也不会感生放射性,所以没有非食品物质残留,很干净.辐照穿透力强,对于包装好或者已经加工好的食品也可以进行处理,所以操作更方便.1976年前的二十多年时间里,世界各国的研究重点是食品辐照的效果和其卫生安全性,少数国家开展了实用性探索.从70年代末起,食品辐照范围拓宽,并开始建立食品辐照的法规和国际标准,辐照・555・　32卷(2003年)8期食品进入商业化.世界上第一个批准辐照食品供人食用的是前苏联.1980年,联合国粮农组织、国际原子能机构和世界卫生组织根据长期的毒理学、营养学和微生物学研究资料和辐射化学分析结果得出结论并发表公报:“任何食品当其总体平均吸收剂量不超过10k Gy时,没有毒理学危害,不再要求做毒理学试验,同时在营养学和微生物学上也是安全的.”这一结论得到了世界食品法典委员会(CAC)的认可,从而大大推动了世界各国对辐照食品的研究,加速了辐照食品的批准和商业化进程[2].据IAEA统计,到1994年全世界有27个国家已经建立了用于食品辐照的商业化装置.2　核素示踪技术在农业上的应用同一种元素的质子数相同,中子数可以不同,具有相同质子数不同中子数的两种或多种元素互称同位素.同位素中有的很不稳定,能自发放出肉眼看不见的射线,这样的同位素叫做放射性同位素,又称放射性核素.放射性核素与稳定核素的显著差别就是它具有核辐射的性质.人们用放射性核素制成放射性示踪物,标记要研究的材料,来跟踪发生过程、运行状况或研究物质在系统中的分布,这就是核素示踪技术.核素示踪技术具有灵敏度高、便于射线探测和揭示原子、分子的运动规律等特点,很早就用于农业科学和生命科学的研究.1923年,Hevesy G用天然放射性核素212Pb研究了铅盐在菜豆中的分布和转移.1934年,Hevesy和Hofer利用重水研究金鱼的水分代谢,Schoebermer等人利用稳定核素重氢和重氮(15N)研究了脂肪酸和氨基酸的代谢.这些开创性的工作,展示了核示踪技术的前景,为放射性核素在生物学和农业科学中的应用奠定了基础[2].核素示踪技术已经在农业科学的各个领域广泛应用,其中在土壤肥料研究中的应用开展得最早、最多,经济效益也最为明显.测定土壤的有效肥性可以指导人们科学施肥,对于促进农业生产有重要的现实意义.人们用32P 标记的磷肥样品施入待测土壤中,测量植物吸收的磷含量,再测出标记的32P含量,由于植物从土壤和肥料中吸收的有效磷含量与存在于土壤中的有效磷含量成正比,这样就可以得到植物从土壤中吸收的磷含量,也就可以测定土壤中有效磷的含量.这就是50年代伴随核素示踪技术发展起来的“A”值测定方法.这种方法还可以用来测定土壤中有效氮(15N标记)和许多微量元素的有效含量,成为测定土壤养分有效性的基本方法.在提高肥料利用率的研究中,核素示踪法可以检测肥料损失发生的时间,研究肥料元素在土壤中的转化以及不同施肥方法的有效程度,为科学合理地施肥、充分发挥肥料的肥效提供了科学的信息.例如最近,石岩等人用15N示踪研究了施肥深度对旱地小麦氮素利用及产量的影响[5];潘家荣人等研究了高肥力土壤冬小麦/夏玉米轮作体系中化肥氮的去向[6].核素示踪技术在研究植物生理中的应用为阐明植物营养代谢的基本规律,改进栽培技术,指导农业生产发挥了积极作用.卡尔文(Calvin)等人应用核示踪方法,对光合作用进行研究,发现绿色植物在光合作用中吸收二氧化碳,并把它转换为葡萄糖.卡尔文也因此获得了诺贝尔奖[1].最近,范仲学等人利用同位素示踪研究了夏玉米灌浆期同化产物的运转[7].核示踪技术在研究家禽、家畜的生殖生理、营养代谢及疾病诊断等方面也取得了重要的成就.同位素示踪技术在植物基因工程研究中发挥了极其重要的作用.生物体内各种物质,如DNA、RNA、氨基酸及染色体等都可以用放射性核素标记跟踪.1952年,Harshey和Chase利用含35S-蛋氨酸和32P-磷酸盐的培养基,通过实验,证实了遗传物质是DNA,而不是蛋白质,从而解决了遗传的物质基础问题.1958年,Meselson和Stahl用15N标记DNA,通过实验,证实DNA的半保留复制,解决了遗传机制问题.Nirenberg用14C或3H标记氨基酸解读遗传密码,搞清楚了大部分密码子.利用核素示踪技术,标记生物分子,特别是DNA分子,探明它们的活动过程,这将有利于在人工控制条件下进行分子水平的研究.现代农业必然要向分子水平发展,可见核素示踪是现代农业发展必不可少的工具.3　我国核农业发展现状与成就我国农业上应用核技术是从1956年开始的,至今已经有四十多年的历史.1956年我国制定的第一个“十二年科技发展规划”将原子能和平利用列为五大重点发展项目之一.1960年召开了首届全国原子能农业应用研究工作会议,制定了研究发展规划,并组织和开展协作研究.从此,核技术农业应用在全国迅速发展起来.到1975年,全国通过核辐射诱变在8种作物上育成突变品种81个,推广面积100万公顷,在生产上初见成效.荣获国家发明奖的水稻原丰早、大豆铁丰18号和棉花鲁棉1号诱变品种就是在・655・物理这个时期育成并推广应用的[2].我国植物辐射育种比国外起步晚了三十多年,但是发展较快.到1998年,我国利用核辐射诱变技术,在四十余种植物上选育,推广和应用优质突变新品种达到513个,居世界各国之首[8].种植面积稳定在900万公顷.这些品种在生产上占有重要的位置,社会经济效益十分明显.总的来讲,新品种每年为国家增加粮食30—40亿公斤,棉花1.5—1.8亿公斤,油料0.75亿公斤,创经济效益每年达33.2亿元[8].自60年代以来,我国先后对玉米冥、蚕蛆蝇、小菜蛾和棉螟虫等十多种害虫进行了辐射不育研究,并在一定的范围内进行了释放试验,效果很显著.例如,近年来柑橘大实蝇人工饲养成功,在贵州惠水县试验,柑橘产量由年均23.7万公斤增长到40—50万公斤[8].我国食品辐照加工研究工作始于1958年,到目前为止,农用辐照装置已达七十多座,已经有18种食品批准上市.最近统计,全国辐照食品的商业化总量已达8.6万吨,总产值超过1.5亿元,“九五”期间可达40—45亿元,将向产业化方向发展[8].据近十年的不完全统计,我国应用同位素示踪法,以水田、旱地、草场和林果地为研究对象,阐明营养元素被作物吸收利用,化肥、农药在土壤中的残留损失以及新的施肥技术等研究成果为国家增产粮食19亿公斤,创经济价值28亿元[8].核农业在我国正在发挥重要作用,并将得到进一步的发展.致　谢　感谢中国科学院上海原子核研究所沈文庆院士、中国原子能科学研究院张焕乔院士的指导.参考文献[1]刘洪涛等.人类生存发展和核科学.北京:北京大学出版社,2001[Liu H T et al.Nuclear Science and its Impact on theWorld.Beijing:Peking University Press,2001(in Chinese)] [2]徐冠仁等.核农学导论.北京:原子能出版社,1995[Xu G Ret al.Introduction of Nuclear Agriculture.Beijing:NuclearEnergy Press,1995(in Chinese)][3]路大光等.核农学报,2001,15(5):302[Lu D G et al.Jour2nal of Nuclear Agriculture,2001,15(5):302(in Chinese)] [4]祝增荣等.核农学报,2001,15(3):149[Zhu Z R et al.Jour2nal of Nuclear Agriculture,2001,15(3):149(in Chinese)] [5]石岩等.核农学报,2001,15(3):183[Shi Y et al.Journal ofNuclear Agriculture,2001,15(3):183(in Chinese)][6]潘家荣等.核农学报,2001,15(4):207[Pan J R et al.Jour2nal of Nuclear Agriculture,2001,15(4):207(in Chinese)] [7]范仲学等.核农学报,2001,15(2):121[Fan Z X et al.Jour2nal of Nuclear Agriculture,2001,15(2):121(in Chinese)] [8]温贤芳.核科学与工程,2000,20(3):232[Wen X F.NuclearScience and Engineering,2000,20(3):232(in Chinese)]・物理新闻与动态・将气泡转变成显微注射器(Turning bubbles into microscopic syringes) 荷兰Twente大学的Ohl教授及其研究组在实验上显示了可用声波技术将气泡流转变成一种显微注射器,利用它可将药物或基因等注射到病人身体的各种部位,以达到医学上治疗的目的.藉助于高速显微摄影术,研究者们揭示了如何把一种比人类头发丝还细的气泡流转变成一个类似于注射器的针管,在其中可以输送一百亿分之一加仑的液体.这种亚毫微射流的体积似乎非常的小,但已足够可以将一些大分子(如DNA分子和大多数的药物)作为医学治疗注射入指定的细胞内.他们实验的具体做法是:首先对一个处于室温的水槽进行轻微的脱氧处理,然后在水槽内部产生一层直径为7—55μm大小的气泡;第二步是对水槽内的液体加上一个高强度的超声波使其猛烈地搅动显微气泡,并将它们挤压成针状.这些冲击波同时也会将气泡周围的一些液体挤入气泡,而这些液体高速通过气泡后撞击端部形成一股高速射流,由于这股液体流的速度非常高,因此它极易穿透附近的细胞膜.若把药物或基因材料溶解于液体中,就可以把这股射流作为一支极好的显微注射器.这个实验证实了过去的一个想法,即让声波驱动使气泡发生变形后形成一个微米级的注射器,这将是医疗方面的一项重要技术.为了使注射的药物等能更深地注入活细胞内,研究组又设计了一种技术,他们让缓慢振荡的气泡附着在细胞表面,由声波控制的细胞膜发生变形后更易于被剌穿.(云中客　摘自Nature,8May2003) ・755・　32卷(2003年)8期。