Using nuclear science in marker-assisted plant breeding
在標記輔助植物育種中使用核科學
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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。
5. 植物育種和遺傳學
用於作物育種的核技術可以開發出更好地適應氣候變化的改良品種,並幫助脆弱國家確保其糧食和營養安全。
可以用伽馬射線、X 射線、離子或電子束照射種子以引發遺傳變化。這種增加的多樣性為育種技術提供了更廣泛的遺傳學選擇。由此產生的作物品種可以提高產量和品質,耐受干旱、高溫或洪水,更好地抵抗病蟲害或縮短生長周期。
在蘇丹,該國農業研究公司開發了一種抗旱花生品種,並得到了糧農組織/國際原子能機構聯合中心的支持。與需要 350 毫米的傳統品種相比,這種花生一年只需 250 毫米的雨水即可生長。它的產量比傳統品種高出 27%,為蘇丹重新成為領先的花生生產國、改善該國的糧食安全並幫助經濟發展鋪平了道路。
透過糧農組織/原子能機構聯合中心開發和應用的創新技術,正在提供更好的營養、更好的生產、更好的環境和更好的生活。核技術為幫助我們應對當前和未來的全球挑戰提供了巨大的機會。
學到更多
- 網站: 糧農組織/國際原子能機構糧食和農業核技術聯合中心
- 影片:利用核科學改善動物育種
- 影片: 果蠅標準有助於獲得市場准入
- 出版物: 氣候智慧型農業的核技術
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