Using nuclear science in marker-assisted plant breeding

在標記輔助植物育種中使用核科學

2022 智慧解決方案商機探討

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Food and Agriculture Organization of the United Nations

一個新的糧農組織/國際原子能機構聯合中心，正在利用核科學來幫助養活世界

50 多年來，糧農組織和國際原子能機構（IAEA）一直在利用核技術應對糧食和農業面臨的日益嚴峻的挑戰。©糧農組織/國際原子能機構

改進農業實踐的一些最具創新性的方法涉及核技術。在農業中使用同位素或輻射技術可以控制病蟲害，增加作物產量，保護土地和水資源，確保食品安全。

50 多年來，糧農組織和國際原子能機構（原子能機構）一直在擴大這一領域的知識和提高能力，最近加強了這種夥伴關係，建立了糧農組織/原子能機構糧食和農業核技術聯合中心。

以下是糧農組織和國際原子能機構，如何改善農業和糧食安全的五個例子：

1. 動物健康

核技術在檢測、控制和預防跨界動物和人畜共患病方面發揮了巨大作用。

在伯利茲，獸醫官員過去不得不將樣本送到國外的實驗室，來檢測疾病的爆發。然而，伯利茲農業衛生局與糧農組織/國際原子能機構聯合中心，合作建立了自己的動物健康分子診斷實驗室。通過適當的設備和培訓，實驗室技術人員使用即時聚合酶鍊式反應 (PCR) 測試（一種分子核技術）來快速檢測疾病。透過這些快速準確的診斷，他們通知了現場工作人員，然後他們可以採取行動迅速控制疾病。

今天，PCR 測試被廣泛用於在不到一天的時間內檢測動物疾病。由於這種熟練程度，伯利茲的人類衛生當局，最近要求該實驗室協助對人類進行 COVID-19 PCR 測試 —— 這是解決動物健康威脅，也可以支持人類健康的一個很好的例子。這是糧農組織「同一個健康」方法的一部分，承認動物、人類、植物和環境的健康是相互關聯的，解決方案可以是跨領域的。

2. 改善水土管理

雖然難以想像，但過去的核輻射實際上正在幫助科學家。在測量和評估土壤侵蝕時，核事件後留下的放射性核素，可以幫助科學家確定土壤的健康狀況和侵蝕速度。

這種技術被應用於種植大豆，曾經在貝寧被認為是一種小作物。阿波美卡拉維大學和貝寧國家農業研究所的科學家與糧農組織/國際原子能機構聯合中心合作，將核同位素引入土壤，以追踪和監測土壤品質。他們確定了改善貝寧大豆田間條件所需的特定細菌，並建議在土壤中添加氮 15 穩定同位素肥料，以追踪肥料吸收和土壤健康。然後測量作物使用生物肥料的效率，以及作物從大氣中捕獲的氮含量，並根據需要調整肥料的使用量。貝寧農民的大豆產量從 2009 年的 5.7 萬噸增加到 2019 年的 22 萬噸。

3. 蟲害管理

核衍生昆蟲不育技術 (SIT) 是一種管理害蟲的環保方法。該技術涉及大規模飼養昆蟲，然後透過電離輻射對它們進行消毒，然後再將它們放回害蟲出沒的地區。該技術減少了繁殖並抑製或根除已建立的害蟲。它還可以防止入侵物種的擴散 —— 並且比使用傳統殺蟲劑對環境和人類健康更安全。

厄瓜多爾使用 SIT 從其三種水果的種植區消滅了地中海果蠅，這是世界上最具破壞性的農業害蟲之一。為了出口這些產品，生產者必須證明他們的農場沒有這種蒼蠅。在糧農組織/國際原子能機構聯合中心的支持下，厄瓜多爾每週進口 300 萬隻不育地中海果蠅，並將其釋放到目標地區與野生雌性果蠅交配。憑藉這種高效技術，厄瓜多爾繼續向美利堅合眾國出口這些水果 —— 僅 2019 年就價值 2200 萬美元。

4. 食品安全與控制

核技術可以通過檢測或消除食品中的有害殘留物和污染物，來改善食品安全和品質控制。

例如，應用於食品的電離輻射可以殺死潛在的有害微生物，從而預防食源性疾病。食品輻照還可以防止害蟲的傳播，並用於保證水果和蔬菜跨越檢疫邊界的貿易 —— 這是一種快速成長的商業應用。在糧農組織/國際原子能機構的支持下，越南的專家在 1990 年代後期開始了食品輻照研究，該國現在擁有 11 個設施。伽馬射線最常用，每小時可處理約 1 噸水果。去年，平均每周有 200 噸新鮮出口水果在越南受到伽馬射線和 X 射線輻照。