第八章 核技术在农业领域中的应用.ppt

核技术应用概论——核技术在农业领域中的应用 引言——“核农学”（Nuclear Agriculture） 一、辐射育种的发展历程 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、大豆等各种作物品种品系20多个，其中用射线照射“南大2419”育成良种“鄂麦6号”；用射线照射“科字6号”获得优良稻种“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，辐射育种进入了一个更加快速发展阶段。 年增产粮食30亿千克～40亿千克，皮棉4亿千克～4.5亿千克，油料2.5亿千克～3亿千克，经济效益达30亿元～40亿元。“鲁棉一号”棉花，“原丰早”水稻和“铁丰18号”大豆等，玉米“鲁原4号”、小麦“山东辐63”、三系杂交水稻“Ⅱ优838”、“扬稻6号” 二、辐射育种的基本原理 辐射育种具有打破性状连锁、实现基因重组、突变频率高、突变类型多、变异性状稳定快、方法简便且缩短育种年限等特点。 （一）电离辐射所致突变的可能机制 1、DNA分子结构变化 1、DNA分子结构变化 1、DNA分子结构变化 1、DNA分子结构变化 电离辐射引起DNA损伤的类型 电离辐射引起DNA损伤的类型 电离辐射引起DNA损伤的类型 基因突变（Gene mutation） 基因突变（Gene mutation） 基因突变（Gene mutation） 基因突变（Gene mutation） 染色体畸变 染色体畸变——染色体数目畸变 染色体畸变——染色体结构畸变 染色体畸变——染色体结构畸变 染色体畸变——染色体结构畸变 染色体畸变——染色体结构畸变 染色体畸变——染色体结构畸变 2、细胞对辐射损伤的修复 2、细胞对辐射损伤的修复 习 题 请客观评价电子束辐照技术的特点。 我国在环境研究中，应用的核技术方法主要包括哪些？ 在采用放射性示踪方法中，放射性核素需要具备什么特性？ * * 第八章 核技术在农业领域 中的应用 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。 主要内容 第一节 辐射育种 第二节 辐射保藏 第三节 辐射杀虫 ?第一节 辐射育种 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。 直接作用，入射粒子或射线使大分子发生电离或激发； 间接作用，与生物体中的水分子作用，使发生电离或激发。 相对贡献取决于：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。 脱氧核糖核酸是是遗传信息的载体，指导着蛋白质和酶的生物合成，主宰着细胞的各种功能。DNA的变化是一切育种的物质基础。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分子结构的变化，造成基因突变