核技術(shù)應(yīng)用農(nóng)業(yè)

第八章

核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

“核農(nóng)學(xué)”（NuclearAgriculture）:主要研究核素和核輻射及相關(guān)核技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學(xué)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及其作用機理的一門交叉學(xué)科。功能：核技術(shù)是增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的最有效手段之一，可為農(nóng)業(yè)提供優(yōu)質(zhì)良種、控制病蟲害、評估肥效、控制農(nóng)藥殘余、保持營養(yǎng)品質(zhì)、延長儲存時間、鑒定糧食品質(zhì)等。核農(nóng)學(xué)分類：

核輻射技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用， 核素示蹤技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。主要內(nèi)容：

輻射誘導(dǎo)育種， 昆蟲輻射不育， 輻射保鮮， 肥料、農(nóng)藥、水等的示蹤，農(nóng)用核儀器儀表等。輻射育種（Radioactivebreedingtechniques）是利用射線處理動植物及微生物，使生物體的主要遺傳物質(zhì)—脫氧核糖核酸產(chǎn)生基因突變或染色體畸變，導(dǎo)致生物體有關(guān)性狀的變異，然后通過人工選擇和培育使有利的變異遺傳下去，使作物（或其它生物）品種得到改良并培育出新品種。這種利用射線誘發(fā)生物遺傳性的改變，經(jīng)人工選擇培育新的優(yōu)良品種的技術(shù)就稱為輻射育種技術(shù)。第一節(jié)輻射育種技術(shù)

自1927年美國Muller發(fā)現(xiàn)X射線能誘發(fā)果蠅產(chǎn)生大量多種類型的突變以來，輻射技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種上的應(yīng)用，在20世紀經(jīng)歷了一個突飛猛進的發(fā)展歷程，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。1934年，印尼科學(xué)家托倫納利用Ｘ射線照射煙草，育成煙草新品種，開創(chuàng)了農(nóng)作物輻射育種的新紀元。1958年，美國國家原子能實驗中心開展了大規(guī)模田間輻射育種研究。日本用射線對水稻農(nóng)林8號進行田間照射，獲得545個突變體，提高了蛋白質(zhì)的含量。1964年美國利用熱中子輻射，培育出抗倒伏、早熟、高產(chǎn)的“路易斯”軟粒小麥…

輻射育種的發(fā)展歷程中國的輻射育種起步于1958年，起步晚但成績巨大，育成的品種數(shù)與推廣面積均居世界領(lǐng)先地位。自20世紀50年代后半葉以來，已先后育成水稻、小麥、大豆等各種作物品種品系20多個；采用輻射育種方法以及輻射育種與其他育種方法相結(jié)合，選育出大面積推廣應(yīng)用的植物良種達數(shù)百個。年增產(chǎn)糧食30億千克～40億千克，皮棉4億千克～4.5億千克，油料2.5億千克～3億千克，經(jīng)濟效益達30億元～40億元。

輻射育種的發(fā)展歷程輻射育種的特點： 打破性狀連鎖、 實現(xiàn)基因重組、 突變頻率高、 突變類型多、 變異性狀穩(wěn)定快、 方法簡便、 縮短育種年限…

輻射育種的基本原理生物體受到輻射后，可以使很多生物活性物質(zhì)受到損傷，其中生物大分子損傷是大多數(shù)輻射生物效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。電離輻射所致突變的可能機制：電離輻射損傷生物大分子。輻射育種的基本原理

電離輻射損傷生物大分子途徑： 直接作用 入射粒子或射線直接與生物大分子（如DNA、RNA等）作用，使這些大分子發(fā)生電離或激發(fā)。 間接作用 入射粒子或射線與生物體中的水分子作用，使水分子發(fā)生電離或激發(fā)。 一般情況下，直接作用和間接作用是同時存在的，它們的相對貢獻取決于諸多因素：輻射的性質(zhì)、靶的大小和狀態(tài)、組織含水量、照射時的溫度、氧的存在與否以及輻射防護劑或增敏劑的存在與否等。

電離輻射損傷生物大分子脫氧核糖核酸（DNA）是生物體中一類最基本的大分子，是遺傳信息的載體，指導(dǎo)著蛋白質(zhì)和酶的生物合成，主宰著細胞的各種功能。DNA的基本結(jié)構(gòu)是動態(tài)的而且是持續(xù)變化的，因此變化的發(fā)生是很自然的，尤其是在DNA復(fù)制和再結(jié)合期間，外界環(huán)境和生物體內(nèi)部的因素都經(jīng)常會導(dǎo)致DNA分子的損傷或改變。DNA的變化是一切育種的物質(zhì)基礎(chǔ)。輻射誘發(fā)突變的遺傳效應(yīng)是由于輻射能使生物體內(nèi)各種分子發(fā)生電離和激發(fā)，導(dǎo)致DNA分子結(jié)構(gòu)的變化，造成基因突變和染色體畸變，從而引起遺傳因子發(fā)生改變并以新的遺傳因子傳給后代。電離輻射損傷生物大分子

DNA分子結(jié)構(gòu)變化電離輻射射引起DNA損傷的類類型：堿基變化化堿基環(huán)破破壞；堿堿基脫落落丟失；；堿基替替代；形形成嘧啶啶二聚體體等。DNA鏈鏈斷裂輻射損傷傷的主要要形式。。磷酸二二酯鍵斷斷裂，脫脫氧核糖糖分子破破壞，堿堿基破壞壞或脫落落等都可可以引起起核苷酸酸鏈斷裂裂。單鏈斷裂裂發(fā)生頻頻率為雙雙鏈斷裂裂的10-20倍，但但還比較較容易修修復(fù)；對對大多數(shù)數(shù)單倍體體細胞（（如細菌菌）一次次雙鏈斷斷裂就是是致死事事件。DNA交交聯(lián)DNA分子子受損損傷后后，在在堿基基之間間或堿堿基與與蛋白白質(zhì)之之間形形成了了共價價鍵，，而發(fā)發(fā)生DNA-DNA交聯(lián)聯(lián)和DNA-蛋蛋白質(zhì)質(zhì)交聯(lián)聯(lián)。會會影響響細胞胞的功功能和和DNA復(fù)復(fù)制。。DNA分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)變化化以上損損傷最最終會會導(dǎo)致致DNA分分子結(jié)結(jié)構(gòu)的的變化化，造造成DNA分子子水平平上的的基因因突變變和染染色體體畸變變，是是整體體遺傳傳突變變的基基礎(chǔ)。。DNA分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)變化化基因突突變由于DNA分子中中發(fā)生生堿基基對的的增添添、缺缺失或或改變變，而而引起起的基基因結(jié)結(jié)構(gòu)的的變化化就叫叫做基基因突突變。。類型：：點突變變指DNA上上單一一堿基基的變變異。。缺失指DNA鏈鏈上一一個或或一段段核苷苷酸的的消失失。插入指一個個或一一段核核苷酸酸插入入到DNA鏈中中。DNA分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)變化化基因突突變基因突突變通通?？煽梢鹌鹨欢ǘǖ谋肀硇妥冏兓?，對生生物可可能產(chǎn)產(chǎn)生4種后后果：：致死性性；喪失某某些功功能；；改變基基因型型（Genotype））而不不改變變表現(xiàn)現(xiàn)型（（Phenotye）；；發(fā)生了了有利利于物物種生生存的的結(jié)果果，使使生物物進化化，這這正是是誘變變育種種的基基礎(chǔ)。。DNA分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)變化化染色體體畸變變?nèi)旧w體畸變變指染染色體體數(shù)目目的增增減或或結(jié)構(gòu)構(gòu)的改改變，，包括括整個個染色色體組組成倍倍的增增加，，成對對染色色體數(shù)數(shù)目的的增減減，單單個染染色體體某個個節(jié)段段的增增減，，以及及染色色體個個別節(jié)節(jié)段位位置的的改變變等。。和基因因突變變一樣樣，染染色體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的變變異也也是生生物遺遺傳變變異的的重要要來源源之一一；與與基因因突變變相比比，染染色體體結(jié)構(gòu)構(gòu)變異異通常常要涉涉及到到較大大的區(qū)區(qū)段，，甚至至達到到光學(xué)學(xué)顯微微鏡可可以識識別的的程度度。DNA分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)變化化染色體體畸變變類型：：染色體體數(shù)目目畸變變?nèi)旧w體結(jié)構(gòu)構(gòu)畸變變指染色色體發(fā)發(fā)生斷斷裂，，并以以異常常的組組合方方式重重新連連接。?；冾愵愋停海喝笔?、重重復(fù)、、倒位位、臂臂內(nèi)倒倒位、、易位位等。。染色體體畸變變是植植物輻輻射損損傷的的典型型表現(xiàn)現(xiàn)特征征，在在輻射射處理理材料料的有有絲分分裂和和減數(shù)數(shù)分裂裂細胞胞中都都觀察察到了了染色色體畸畸變。。DNA分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)變化化電離輻輻射作作用于于DNA，，造成成其結(jié)結(jié)構(gòu)和和功能能的破破壞，，從而而引起起生物物突變變，甚甚至導(dǎo)導(dǎo)致死死亡。。然而而在一一定條條件下下，生生物機機體能能使其其DNA的的損傷傷得到到修復(fù)復(fù)。這這種修修復(fù)是是生物物在長長期進進化過過程中中獲得得的一一種保保護功功能。。DNA修復(fù)復(fù)是細細胞對對DNA受受損傷傷后的的一種種反應(yīng)應(yīng)，這這種反反應(yīng)可可能使使DNA結(jié)結(jié)構(gòu)恢恢復(fù)原原樣，，重新新能執(zhí)執(zhí)行它它原來來的功功能；；但有有時并并非能能完全全消除除DNA的的損傷傷，只只是使使細胞胞能夠夠耐受受這種種損傷傷而繼繼續(xù)生生存。。電離輻輻射損損傷生生物大大分子子細胞對對輻射射損傷傷的修修復(fù)類型：：回復(fù)修修復(fù)這是較較簡單單的修修復(fù)方方式，，一般般都能能將DNA修復(fù)復(fù)到原原樣。。主要要包括括：光光修復(fù)復(fù)，單單鏈斷斷裂的的重接接，堿堿基的的直接接插入入，烷烷基的的轉(zhuǎn)移移。切除修修復(fù)切除修修復(fù)是是修復(fù)復(fù)DNA損損傷最最為普普遍的的方式式，對對多種種DNA損損傷包包括堿堿基脫脫落形形成的的無堿堿基位位點、、嘧啶啶二聚聚體、、堿基基烷基基化、、單鏈鏈斷裂裂等都都能起起修復(fù)復(fù)作用用。細胞對對輻射射損傷傷的修修復(fù)類型：：重組修修復(fù)上述的的切除除修復(fù)復(fù)在切切除損損傷段段落后后是以以原來來正確確的互互補鏈鏈為模模板來來合成成新的的段落落而做做到修修復(fù)的的。但但在某某些情情況下下沒有有互補補鏈可可以直直接利利用，，其修修復(fù)可可用DNA重組組方式式進行行。SOS修復(fù)復(fù)DNA受到到嚴重重損傷傷、細細胞處處于危危急狀狀態(tài)時時所誘誘導(dǎo)的的一種種DNA修修復(fù)方方式，，修復(fù)復(fù)結(jié)果果只是是能維維持基基因組組的完完整性性，提提高細細胞的的生成成率，，但留留下的的錯誤誤較多多，故故又稱稱為錯錯誤傾傾向修修復(fù)，，使細細胞有有較高高的突突變率率。細胞對對輻射射損傷傷的修修復(fù)根據(jù)誘誘變因因素的的特點點和對對誘變變因素素敏感感性的的大小小，選選擇適適宜的的誘變變劑量量是誘誘變育育種取取得成成效的的關(guān)鍵鍵。適宜誘誘變劑劑量：是指指能夠夠最有有效地地誘發(fā)發(fā)作物物產(chǎn)生生有益益突變變的劑劑量。。輻照敏敏感性性：是指指在不不同劑劑量輻輻照下下，個個體、、組織織或細細胞內(nèi)內(nèi)含物物的形形態(tài)、、機能能發(fā)生生相應(yīng)應(yīng)變化化的程程度。。輻射敏敏感性性和誘誘變劑劑量機體輻輻照敏敏感性性的影影響因因素：：生物種種系種系演演化越越高，，機體體組織織結(jié)構(gòu)構(gòu)越復(fù)復(fù)雜，，其敏敏感性性越高高；生物個個體一般隨隨個體體發(fā)育育過程程，敏敏感性性逐漸漸降低低，但但老年年較成成年敏敏感；；組織和和細胞胞組織和和細胞胞的輻輻射敏敏感性性與其其分裂裂能力力成正正比，，與其其分化化程度度成反反比，，但也也有例例外；；組織和和細胞胞的內(nèi)內(nèi)環(huán)境境如局部部組織織含氧氧量增增加或或溫度度升高高都可可以使使放射射敏感感性增增高。。輻射敏敏感性性和誘誘變劑劑量作物輻輻射敏敏感性性測定定方法法測定輻輻射敏敏感性性一般般從個個體、、細胞胞或代代謝三三個水水平上上進行行，指指標有有：幼苗的的高度度和根根長以抑制制一定定苗高高或根根長的的劑量量作為為衡量量敏感感性的的大小小。植株存存活率率用照射射后的的植株株存活活率來來鑒定定各種種作物物的輻輻射敏敏感性性。植株不不育性性輻射處處理后后的植植株不不育性性是測測試輻輻射敏敏感性性靈敏敏度較較高的的指標標。輻射敏敏感性性和誘誘變劑劑量作物輻輻射敏敏感性性測定定方法法大豆初初生葉葉葉斑斑和面面積過氧化化物酶酶活性性和鄰鄰苯二二酚含含量分裂間間期的的細胞胞核體體積（（INV）和染染色體體體積積（ICV）大小小微核細細胞率率測定定法輻射敏敏感性性和誘誘變劑劑量作物的的誘變變劑量量作物的的輻射射劑量量采用用吸收收劑量量為計計算依依據(jù)，，法定定劑量量單位位為Gy。。作物的的遺傳傳物質(zhì)質(zhì)吸收收輻射射可以以引起起結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷傷，結(jié)結(jié)構(gòu)上上的損損傷僅僅是一一種前前突變變，即即已經(jīng)經(jīng)發(fā)生生的分分子水水平的的突變變，但但只有有在生生物體體吸收收輻射射到足足以破破壞生生物體體內(nèi)的的化學(xué)學(xué)鍵（（輻射射達到到一定定劑量量水平平）時時，才才能引引起生生物發(fā)發(fā)生突突變，，顯現(xiàn)現(xiàn)突變變性狀狀。輻射敏敏感性性和誘誘變劑劑量在輻射射育種種中，，常用用的誘誘變劑劑量表表述方方法：：半致死死劑量量（LD50）即作作物物受受照照后后有有50%致死死時時所所需需的的劑劑量量；；半致致矮矮劑劑量量（（D50）即作作物物受受照照后后株株高高降降低低到到對對照照50%時時的的劑劑量量；；臨界界劑劑量量當(dāng)作作物物生生長長已已受受到到顯顯著著抑抑制制，，但但有有20～～30%的的植植株株在在生生育育過過程程中中仍仍有有形形成成種種籽籽能能力力所所能能接接受受的的劑劑量量。。輻射射育育種種必必須須選選取取合合適適的的輻輻照照劑劑量量，，以以確確保保較較高高的的突突變變率率和和品品種種的的優(yōu)優(yōu)良良率率。。輻射射敏敏感感性性和和誘誘變變劑劑量量輻射射育育種種中中常常見見誘誘變變源源質(zhì)子子π-介子子π-介子子可可通通過過380MeV高高能能質(zhì)質(zhì)子子轟轟擊擊石石墨墨中中的的碳碳原原子子產(chǎn)產(chǎn)生生。。π-介子子具具有有帶帶電電重重粒粒子子的的特特性性，，在在介介質(zhì)質(zhì)中中幾幾乎乎是是沿沿直直線線穿穿透透。。當(dāng)當(dāng)π-機子子在在電電離離激激發(fā)發(fā)過過程程中中逐逐步步慢慢化化時時，，會會被被生生物物組組織織中中的的原原子子核核俘俘獲獲。。γ射射線線在我我國國，，γ源源是是輻輻射射育育種種的的主主要要誘誘變變輻輻照照源源，，常常用用60Co、、137Cs等等照照射射裝裝置置對對組組織織、、種種子子或或植植株株進進行行處處理理。。在處處理理過過程程中中，，嚴嚴格格控控制制輻輻照照劑劑量量是是輻輻照照育育種種的的關(guān)關(guān)鍵鍵。。輻射射育育種種方方法法輻射射育育種種中中常常見見誘誘變變源源中子子與γ射射線線相相比比，，中中子子的的輻輻射射生生物物學(xué)學(xué)效效用用遠遠遠遠大大于于前前者者。。在在輻輻射射育育種種中中常常用用的的中中子子是是快快中中子子和和熱熱中中子子。。加加速速器器中中子子源源是是輻輻射射育育種種的的主主要要中中子子源源。。β射射線線利用用β射射線線輻輻照照時時，，應(yīng)應(yīng)測測量量每每一一種種能能量量的的ββ射射線線在在種種子子內(nèi)內(nèi)的的射射程程。。分類類：：外外輻輻照照法法內(nèi)輻輻照照法法———浸種種法法、、植植株株處處理理法法、、花花序序處處理理法法、、木木本本植植物物內(nèi)內(nèi)照照射射處處理理法法離子子束束輻射射育育種種方方法法環(huán)境境條條件件除了了選選擇擇誘誘變變因因素素和和合合適適的的誘誘變變輻輻射射劑劑量量外外，，處處理理前前后后的的環(huán)環(huán)境境條條件件也也是是影影響響輻輻射射育育種種的的重重要要因因素素。。輻照照條條件件的的改改變變不不僅僅較較大大程程度度地地影影響響作作物物的的敏敏感感性性，，而而且且影影響響突突變變率率和和突突變變方方向向。。因因此此，，可可通通過過調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)環(huán)環(huán)境境條條件件提提高高突突變變率率、、誘誘變變效效果果和和誘誘變變效效率率。。在輻輻射射育育種種中中主主要要考考慮慮的的環(huán)環(huán)境境因因素素有有：：氧、、溫溫度度、、含含水水量量、、儲儲藏藏方方法法輻射射育育種種方方法法氧在各各種種影影響響輻輻射射損損傷傷的的條條件件中中，，氧氧是是主主要要的的影影響響因因素素，，其其它它如如水水分分、、濕濕度度等等或或多多或或少少與與氧氧的的作作用用聯(lián)聯(lián)系系在在一一起起。。生生物物體體在在氧氧氣氣（（或或空空氣氣））中中進進行行照照射射時時，，其其輻輻射射敏敏感感性性一一般般要要比比真真空空中中或或惰惰性性氣氣體體中中高高，，這這是是由由于于氧氧的的增增效效作作用用所所導(dǎo)導(dǎo)致致的的。。氧氧之之所所以以具具有有增增效效作作用用，，是是因因為為它它是是一一種種熱熱電電子子的的清清除除劑劑（（O2+e-O2-），而而熱熱電電子子能能使使輻輻射射損損傷傷得得到到恢恢復(fù)復(fù)。。另另外外，，過過氧氧自自由由基基有有較較長長的的壽壽命命，，使使得得輻輻射射損損傷傷加加劇劇。。輻射射育育種種方方法法溫度度溫度度效效應(yīng)應(yīng)即即生生物物體體系系的的輻輻射射敏敏感感性性隨隨照照射射時時溫溫度度降降低低而而減減小小的的現(xiàn)現(xiàn)象象。。溫溫度度之之所所以以引引起起輻輻射射損損傷傷的的變變化化，，主主要要是是因因為為影影響響了了諸諸如如DNA等等大大分分子子的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（（如如氫氫鍵鍵松松散散，，較較高高溫溫度度導(dǎo)導(dǎo)致致分分子子的的三三維維結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)發(fā)生生變變化化））；；同同時時溫溫度度的的變變化化也也將將影影響響自自由由基基攻攻擊擊大大分分子子的的能能力力。。輻射射育育種種方方法法含水水量量環(huán)境境中中的的水水份份含含量量對對種種子子中中含含水水量量起起調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用，，同同時時，，種種子子中中含含水水量量不不僅僅是是機機體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的一一個個部部分分，，又又對對機機體體的的氣氣體體含含量量起起調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用，，因因此此，，水水與與其其它它各各種種因因素素一一樣樣，，它它不不是是單單獨獨存存在在的的，，而而是是構(gòu)構(gòu)成成復(fù)復(fù)雜雜體體系系的的一一部部分分。。當(dāng)當(dāng)需需要要獲獲得得較較高高的的染染色色體體畸畸變變率率時時，，可可以以把把種種子子的的含含水水量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)至至低低水水平平（（＜＜6%）），，并并在在有有氧氧條條件件下下照照射射。。輻射射育育種種方方法法儲藏種子照照射結(jié)結(jié)束后后在貯貯藏時時期內(nèi)內(nèi)所發(fā)發(fā)生的的生物物學(xué)效效應(yīng)稱稱為貯貯藏效效應(yīng)。。研究究表明明，貯貯藏期期內(nèi)種種子的的生物物學(xué)效效應(yīng)與與射線線的間間接作作用和和機體體的修修復(fù)作作用等等相關(guān)關(guān)。貯貯藏效效應(yīng)對對輻射射育種種具有有一定定的實實際意意義，，一般般說來來種子子在輻輻照后后需要要貯藏藏一段段時間間才能能進行行育種種，這這是因因為輻輻照后后的種種子需需經(jīng)一一定時時間修修復(fù)射射線對對其機機體造造成的的生物物學(xué)損損傷。。輻射育育種方方法誘變材材料的的選擇擇誘變材材料與與突變變有密密切關(guān)關(guān)系，，限制制產(chǎn)生生突變變和發(fā)發(fā)現(xiàn)突突變體體的主主要因因素是是誘變變材料料有機機體的的基因因結(jié)構(gòu)構(gòu)。對有性性繁殖殖系作作物種子———便便于大大量處處理、、使用用和運運輸。。對無性性繁殖殖系作作物休眠芽芽、各各種不不定芽芽和處處于減減數(shù)分分裂期期的花花芽、、休眠眠期的的枝條條、生生根前前后插插條和和葉片片、塊塊根和和塊莖莖、匍匍匐莖莖、植植株等等。輻射育育種方方法誘變材材料的的選擇擇果樹通通常選選擇休休眠枝枝的葉葉芽作作為輻輻照材材料。。如蘋蘋果、、梨、、桃、、櫻桃桃等落落葉果果樹。。輻射育育種方方法輻射育育種中中組織織、細細胞培培養(yǎng)技技術(shù)對于輻輻射育育種，，不論論在試試驗誘誘變中中或是是在育育種范范疇內(nèi)內(nèi)，組織和和細胞胞培養(yǎng)養(yǎng)技術(shù)術(shù)都十分分重要要，采采用組組織培培養(yǎng)術(shù)術(shù)可更更容易易地處處理不不同階階段的的細胞胞或組組織。。這是由由于染染色體體在不不同階階段的的復(fù)制制是非非同步步的，，而每每一階階段的的復(fù)制制期對對誘變變處理理都特特別敏敏感，，如果果選擇擇在特特定階階段進進行處處理，，可引引起某某種特特定的的變異異。高等植植物的的不同同組織織和處處于不不同生生育階階段的的同一一組織織，其其基因因激活活程度度也有有所區(qū)區(qū)別，，因此此可以以根據(jù)據(jù)需要要來對對處理理組織織的種種類或或所處處階段段進行行選擇擇。輻射育育種方方法輻射育育種中中組織織、細細胞培培養(yǎng)技技術(shù)注意事事項：：離體細細胞、、組織織的輻輻射敏敏感性性和誘誘變劑劑量細胞培培養(yǎng)中中的幾幾個輻輻射效效應(yīng)劑量效效應(yīng)、、分散散劑量量效應(yīng)應(yīng)、短短時間間間隔隔效應(yīng)應(yīng)、間間接作作用影影響、、延遲遲平板板培養(yǎng)養(yǎng)的修修復(fù)作作用等等突變細細胞或或突變變體的的分離離、選選擇技技術(shù)輻射育育種方方法輻射育育種是是核農(nóng)農(nóng)學(xué)的的重要要組成成部分分，全全球通通過輻輻射育育種方方式培培育了了2376個品品種，，我國國建立立了完完整的的輻射射育種種程序序，培培育了了645個個，占占全球球的四四分之之一以以上（（2009年數(shù)數(shù)據(jù)））。輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望魯棉343

“魯棉棉343””是利用用輻射射誘變變和常常規(guī)育育種方方法相相結(jié)合合，選選育出出的具具有陸陸地棉棉和海海島棉棉性狀狀的長長絨棉棉新品品系，，其最最大絨絨長達達36.4毫米米，并并適宜宜在黃黃淮棉棉區(qū)種種植，，是我我國在在選育育改良良長絨絨棉花花品種種研究究中的的一個個突破破進展展。輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望早稻品品種浙輻802系1978年用用60Co——γ射射線300Gy輻照照中熟熟品種種四梅梅2號號干種種子，，于1980年年選育育定型型，具具有早早熟、、穗大大粒多多、高高產(chǎn)、、抗病病適應(yīng)應(yīng)性廣廣等特特性。。1983年開開始試試種30萬萬畝，，據(jù)農(nóng)農(nóng)業(yè)部部種子子總站站統(tǒng)計計，該該品種種1986年推推廣面面積達達1506萬畝畝，成成為當(dāng)當(dāng)年全全國水水稻201個常常規(guī)品品種面面積之之首位位，1987年年上升升到l913萬萬畝，，成為為國內(nèi)內(nèi)外歷歷史上上種植植面積積最大大的水水稻突突變品品種，，1988年種種植面面積突突破2000萬萬畝，，這樣樣，浙浙輻802連續(xù)續(xù)3年年種植植面積積居全全國水水稻常常規(guī)品品種之之首位位。目目前，，它已已成為為湖南南、江江西、、安徽徽、湖湖北、、浙江江等省省早稻稻主要要當(dāng)家家品種種之一一。一一般畝畝產(chǎn)420～450千克克，最最高畝畝產(chǎn)630千克克，每每畝增增產(chǎn)幅幅度為為35～45千千克。?！罢爿?02”水稻

輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望輻射育育種培培育的的果樹樹與原原樹的的所結(jié)結(jié)果實實的對對比航天育育種培培育的的南瓜瓜王（（左））和大大茄子子（右右）輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望輻射誘誘變方方法與與技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展目前國國內(nèi)外外在輻輻射育育種的的研究究與實實踐中中，以以提高高誘發(fā)發(fā)突變變頻率率和選選擇效效率為為中心心，不不斷改改進輻輻射育育種的的方法法技術(shù)術(shù)，如如誘變變因素素、誘誘變對對象、、誘變變條件件和篩篩選方方法等等，取取得明明顯進進展。。輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望展望發(fā)展方方向：：拓寬突突變譜譜、提提高突突變率率、定定向誘誘變、、復(fù)合合誘變變、縮縮短育育種周周期等等。輻射育育種的的應(yīng)用用及展展望輻射保保藏食食品：是用用電離離輻射射照射射的方方法延延長食食品保保藏時時間，，提高高食品品質(zhì)量量的新新技術(shù)術(shù)。基本原原理：：利用用射線線或加加速器器產(chǎn)生生的粒粒子束束流照照射食食品，，引起起一系系列物物理，，化學(xué)學(xué)或生生物化化學(xué)反反應(yīng)，，達到到殺蟲蟲、滅滅菌、、抑制制發(fā)芽芽、抑抑制成成熟等等目的的。減少食食品在在貯存存和運運輸中中的耗耗損，，增加加供應(yīng)應(yīng)量，，延長長貨架架期，，提高高食品品的衛(wèi)衛(wèi)生品品質(zhì)。。第二節(jié)節(jié)輻輻射射保藏藏輻射保保藏是是一種種“冷冷加工工”。。優(yōu)點：：不需要要添加加劑，，能保持持食品品原有有風(fēng)味味，有有的還還可提提高食食品工工藝質(zhì)質(zhì)量；無污染染，沒有藥藥劑殘殘留，，不會會感生生放射射性；能徹底底殺蟲蟲、滅滅菌，，是一種種有效效的免免疫措措施；能耗少少，操操作方方便，，適于于大規(guī)規(guī)模連連續(xù)加加工等等。輻射保保藏輻照源源用于保保鮮或或保藏藏的輻輻射源源：60Co和和137Cs的的γ射射線電子直直線加加速器器產(chǎn)生生的ββ射線線X射線線管產(chǎn)產(chǎn)生的的X-射線線輻射保保藏鈷60輻照裝置（注：正在進行蔬菜的輻照保鮮試驗，藍光為切倫科夫輻射）輻照劑劑量和和劑量量率食品在在射線線作用用下吸吸收劑劑量不不同，，發(fā)生生的變變化也也不同同。吸吸收劑劑量的的大小小對殺殺蟲、、滅菌菌、營營養(yǎng)成成分的的變化化、抑抑制生生長發(fā)發(fā)育和和新陳陳代謝謝的作作用有有直接接影響響，關(guān)關(guān)系到到輻射射保藏藏的效效果，，所以以必須須盡可可能準準地確確定測測量食食品被被輻照照后所所吸收收的劑劑量。。低劑量照射射（<10kGy））減少微生物物、減少非非孢子病原原性微生物物數(shù)目和改改進食品的的工藝質(zhì)量量。高劑量照射射（～10-50kGy）商業(yè)目的的的消毒和消消除病毒等等。輻射保藏綜合處理技技術(shù)將輻射處理理和其他手手段結(jié)合起起來的綜合合處理技術(shù)術(shù)，在提高高滅菌能力力、減少能能耗以及改改進食品質(zhì)質(zhì)量等方面面具有重要要作用。防腐劑與電電離輻射加熱與電離離輻射重復(fù)照射只允許兩種種情況進行行重復(fù)照射射：被輻照食品品是一種經(jīng)經(jīng)過低劑量量輻照的加加工食品；；含有少量輻輻照過的成成分的食品品（例如含含有輻照香香料的肉制制品和濃縮縮物）。包裝材料可靠的金屬屬容器、輕輕的多層薄薄膜包裝材材料輻射保藏輻照食品的的安全性根據(jù)世界衛(wèi)衛(wèi)生組織（（WHO））、聯(lián)合國國糧農(nóng)組織織（FAO）和國際際原子能機機構(gòu)（IAEA）等等3個組織織聯(lián)合于1980年年發(fā)表公告告證實：任何食品當(dāng)當(dāng)其總體平平均吸收劑劑量不超過過10kGy時，沒沒有毒理學(xué)學(xué)危險，同同時在營養(yǎng)養(yǎng)學(xué)和微生生物學(xué)上也也是安全的的。這一結(jié)論得得到了世界界食品法典典委員會（（CAC））的認可。。1999年年，WHO、FAO和IAEA三個組組織再次發(fā)發(fā)布聯(lián)合公公告，證明明超過10kGy以上上的劑量輻輻照食品也也不存在安安全性問題題。輻射保藏國外目前，輻射射殺蟲儲糧糧已經(jīng)成功功運行了幾幾十年，處處理了上千千萬噸的被被多種害蟲蟲(如米象象、谷蠹)感染的小小麥。電子子束輻照技技術(shù)經(jīng)試驗驗證明是一一種成熟的的技術(shù)、前前景廣闊，，在俄羅斯斯、美國和和日本等發(fā)發(fā)達國家均均有廣泛應(yīng)應(yīng)用。國內(nèi)外研究究應(yīng)用狀況況國內(nèi)目前國內(nèi)對對電子束輻輻照儲糧技技術(shù)研究工工作仍處于于嘗試階段段，但已取取得一定進進展。我國輻照食食品的數(shù)量量自20世世紀90年年代以來迅迅速增加，，輻照品種種主要有調(diào)調(diào)味品、脫脫水蔬菜、、功能食品品、水產(chǎn)品品、寵物食食品和熟畜畜禽肉類產(chǎn)產(chǎn)品等，截截至2002年，我我國經(jīng)過輻輻照處理的的食品已超超過10萬萬噸，位居居世界第一一，直接產(chǎn)產(chǎn)值超過20億元。。國內(nèi)外研究究應(yīng)用狀況況國內(nèi)外研究究應(yīng)用狀況況馬鈴薯的輻輻照抑制發(fā)發(fā)芽（左為為對照物））輻射殺蟲：即是利用用電離輻射射防治蟲害害。輻照殺蟲的的輻射效應(yīng)應(yīng)與劑量大大小有關(guān)：：生物效應(yīng)在在適當(dāng)劑量量時會導(dǎo)致致昆蟲生殖殖細胞染色色體因易位位而受到損損害，從而而使當(dāng)代受受輻射的昆昆蟲部分喪喪失延續(xù)后后代的能力力（遺傳不不育），并并可遺傳到到下一代，，使下一代代比當(dāng)代更更不育，這這種劑量稱稱為半不育劑量量；高于這種劑劑量，使昆昆蟲當(dāng)代完完全不育，，稱為不育劑量；當(dāng)輻射劑量量再提高時時，害蟲就就不能完成成世代交替替，而慢慢慢地死去，，達到防治治目的，這這種劑量稱稱為緩期致死劑劑量；當(dāng)輻照劑量量更高時，，可在短時時間內(nèi)直接接殺死害蟲蟲，這稱為為致死劑量。第三節(jié)輻輻射殺蟲蟲輻射防治害害蟲技術(shù)考考慮的因素素有：防治對象的的選擇（雄