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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 9 8 7 年为中国增产粮食近4.0× 10 kg 、棉花约1.8×10 kg 、油量7.5× 10 kg 。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。 核农学作为一门专业学科，涉及面广。本章将重点放在辐射育种、辐照保鲜和昆虫辐射 不育等三方面的介绍上，其他内容，读者可参阅相关教科书或资料。 第一节 辐射育种技术 生物的种类、形态、性状，均受其自身的遗传信息所控制。辐射育种（Radioactive breeding techniques ）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，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。 1 一、辐射育种的发展历程 自1927 年Muller 发现Ｘ射线能诱发果蝇产生大量多种类型的突变，20 世纪40 年代初德 国Fresjeben 和Lein 利用诱变剂在植物上获得有益突变体以来，至60 年代前辐射诱变研究进 展并不快，但仍在不断实践中，至60 年代末由于 《突变育种手册》的发表及诱变规律的进一 步了解，完成了从初期基础研究向实际应用的转折。70 年代，诱变育种的注意力逐渐转至抗 病育种、品质育种和突变体的杂交利用上，80 年代后分子遗传学和分子生物学的广泛应用为 诱变育种注入了新的活力，特别是90 年代分子标记方法的运用，使实际品种的定向诱变有了 可能。 辐射技术在农业育种上应用以来，已经产生了巨大的社会效益和经济效益。它在 20 世 纪经历了一个突飞猛进的发展过程。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，开创了农作物辐射育种的新纪元。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。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。1964 年美国利用热中子辐射，培育出抗倒伏、早熟、高产的 “路易斯” 软粒小麦。1986 年意大利用热中子辐射培育出抗倒伏、丰产的硬粒小麦。前苏联育成的 “新 西伯利亚67 ”小麦良种，具有抗寒、早熟、优质的特点；日本育成的矮秆抗倒伏水稻良种， 年收益达10 亿日元以上；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， 年产值达