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核科学如何帮助水果和蔬菜生存和发展

2022-02-25 23:25          辐射育种

将水果和蔬菜从种子送到盘子里是一个障碍,涉及到驾驭气候变化、病虫害、土壤和水污染、荒漠化以及最终确保食品安全消费和出口的高级别控制。对于所有这些挑战,核科学提供了成熟、有效的解决方案。

原子能机构与粮农组织合作,利用核技术帮助各国满足和维持其水果和蔬菜出口市场的国际食品安全要求。(照片:E. Broussard/IAEA)

原子能机构与联合国粮食及农业组织(FAO)合作,利用核技术支持各国在具有挑战性的环境条件下生产水果和蔬菜,并帮助它们满足和维持国际食品安全要求,以保留和扩大其出口市场。随着联合国国际水果和蔬菜年今天正式结束,以下是粮农组织/国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心过去一年在支持农民、贸易商、消费者和生态系统方面取得的一些亮点。

用核技术提高植物的抗逆性
 
自2009年以来,粮农组织/国际原子能机构的合作已经帮助一百多个国家通过植物突变育种提高了粮食生产和安全的能力,植物突变育种利用辐照来生产更高质量和更高产量的植物品种,以及对气候变化和环境压力有更强抗性的品种。2021年,粮农组织/国际原子能机构联合中心在这一年为36个新植物品种的开发和发布提供了技术支持。
 
2021年,古巴面临着气温上升、降雨模式变化、干旱时间延长以及沿海地区咸水入侵等问题,首次收获了番茄和大豆新作物品种,由于这项技术,产量得到了提高。这些品种是继前几年的其他21个作物品种之后,由古巴国家农业科学研究所(INCA)与粮农组织/国际原子能机构联合中心合作,通过使用辐照和生物技术的育种计划开发的,包括水稻、青豆和一种木槿花。
 
粮农组织/国际原子能机构联合中心致力于探索创新的新技术,以加快为粮食安全和适应气候变化而开发新的和改良的作物品种的速度。这些技术包括使用更新的辐照源、基因组学技术、大数据和人工智能。
得益于核技术,2021 年古巴已经种植和收获了新的番茄品种。它们的产量高于主流品种。(照片:MC Gonzalez-Cepero/INCA)

拯救香蕉的核技术

据粮农组织称,香蕉是全球生产、交易和消费最多的水果之一。每年生产约 1.5 亿吨香蕉,主要分布在亚洲、非洲和南美洲和中美洲,近年来其全球贸易量达到前所未有的高度。

2021 年 8 月下旬,玻利维亚、哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁等安第斯国家向国际原子能机构寻求帮助,以抗击世界上最致命的香蕉病——巴拿马枯萎病最新变种的传播。在粮农组织/国际原子能机构联合中心的支持下,南美洲的专家一直在使用聚合酶链式反应 (PCR) 或 DNA 测序的核衍生技术在新地区早期发现这种疾病,以帮助阻止传播。

为防止未来爆发,参与粮农组织/国际原子能机构联合中心协调研究项目的亚太地区专家利用辐照开发了具有抗病性的香蕉品系。作为去年项目的一部分,还通过突变育种开发了一种对枯萎病具有抗性的香蕉品种。

2021 年,专家们在拉丁美洲的许多香蕉种植园中发现了枯萎病。(照片:M. Dita/生物多样性国际,哥伦比亚)

缺水是目前全球香蕉生产的最大限制因素,随着气候变化导致气温升高,预计情况会变得更糟。2021 年,专家和博士生参加了粮农组织/原子能机构联合中心的一个研究项目,该项目使用稳定同位素技术评估香蕉作物的干旱胁迫。他们的研究结果表明,稳定的碳同位素和叶片温度是香蕉干旱胁迫的高度敏感指标,本月发表在《农业水资源管理》杂志上。

科学家们与坦桑尼亚的当地合作伙伴讨论了采样技术。(照片:S. Ramadhani)

抑制农业害虫的核技术

厄瓜多尔的水果和蔬菜出口组合包括香蕉、车前草、芒果以及最近的火龙果、树番茄和金莓,去年通过每周从危地马拉进口 300 万只不育雄性地中海果蝇来控制害虫。雄性苍蝇——使用昆虫不育技术 (SIT) 进行辐射绝育,这是一种昆虫避孕方法——被释放与野生雌性交配,导致没有后代,目标昆虫种群数量下降。粮农组织/国际原子能机构联合中心培训厄瓜多尔农艺师在国家果蝇管理项目框架内使用昆虫不育技术监测和控制果蝇种群。60 多年来,SIT 一直用于抑制和根除地中海果蝇等农业害虫。

树番茄现在出口到美国、拉丁美洲和欧盟市场。(照片:农业)为了阻止害虫,墨西哥去年在粮农组织/国际原子能机构的支持下开设了一个新的最先进的地中海果蝇设施,每周生产 10 亿只不育果蝇。在 1982 年从墨西哥根除地中海果蝇之后,该设施的建立有助于巩固墨西哥与危地马拉边境目前的害虫遏制屏障。

去年,粮农组织和国际原子能机构还发布了一份出版物,重点介绍了利用核技术防治害虫的进展,题为“昆虫不育技术:大面积综合害虫管理的原则和实践”。这份 1200 页的出版物详细介绍了使用 SIT 的最新进展,包括经济、环境和管理方面的考虑。

支持食品安全的核技术

粮农组织/国际原子能机构联合中心还帮助各国满足出口食品安全要求并保护消费者健康。它通过与核技术和同位素技术相关的培训和技术转让来做到这一点,以支持食品中污染物的检测以及食品辐照的收获后应用。食品辐照涉及伽马射线、电子束或 X 射线辐照,可防止昆虫在出口后在新区域繁殖和繁殖。这是一种在满足进口商对食品安全要求的同时促进贸易的无化学品方式,用于包括水果和蔬菜在内的一系列产品。

2021 年,粮农组织/国际原子能机构联合中心启动了一项新的协调研究项目,研究对水果和蔬菜贸易具有重要意义的九种有害生物群落,并支持阿尔及利亚等国家提高检测化学危害的食品安全分析能力,例如包括枣在内的一系列食品中的抗菌剂和农药残留以及天然毒素。2020年,阿尔及利亚是世界第六大枣出口国,价值约1.29亿美元。

阿尔及利亚的科学家们对包括枣、鸡蛋和蜂蜜在内的食物进行放射性受体测定筛查化学残留物。(照片:H. Irekti/INRAA)

去年,粮农组织/国际原子能机构联合中心还继续支持世界各地的农民发展气候智能型农业做法(见农业温室气体 CRP)、减少化肥使用、防治荒漠化和防止土壤中存在的污染物造成的污染或水。它还不断帮助尼日利亚境内流离失所者种植黄瓜、西瓜和秋葵,减少用水量。

展望 2022 年,国际原子能机构将于 7 月主办其“为气候智能型农业管理土地和水资源国际研讨会”,以进一步帮助各国在气候变化的情况下改进包括水果和蔬菜在内的一系列作物的农业实践。

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