فناوری هسته ای در مبارزه با آفات چه کاربردهای دارد؟

چکیده توليد محصولات كشاورزي از جنبه هاي مختلف آسيب پذير است. براي حفظ محصولات كشاورزي از گزند آفات روش هاي مختلفي وجود دارد و يكي از اين روش ها، استفاده از روش هسته‌اي يا پرتوتابي وابسته به مجموعه دانش هسته اي مي‌شود. پايه اين كار از حدود سال 1953 در كشور آمريكا گذاشته شد. برای افزایش سلامت محصولات کشاورزی و کاهش مصرف سم و کود شیمیایی می توان از فناوری پرتودهی هسته ای برای آفت زدایی از محصولات بدون استفاده از انواع سموم و کود های شیمیایی بهره برد. استفاده از پرتودهی گاما در آفت زدایی از محصولات هیچ آسیبی به محصول نمی رساند. كنترل منطقه‌اي آفات با بكارگيري فناوري عقيم سازي حشرات نر امكان‌پذير مي‌باشد. در طي اين روش، با پرتوتابي تعداد زيادي حشره نر عقيم شده و رهاسازي آنها در منطقه مورد مطالعه و متعاقباً توليد تخمهاي نابارور توسط حشرات ماده، كاهش ناگهاني در جمعيت آفت رخ خواهد داد. اين فناوري نخستين بار براي مبارزه با مگس دام به اجرا درآمد و با ريشه كني آفت در سال 1954 كارايي بالاي خود را نمايان ساخت. فعالیت های پژوهشی کشاورزی هسته ای در راستای استفاده صلح جویانه از انرژی هسته ای و کمک به کشاورزی کشور با امکانات آزمایشگاهی مجهز و پیشرفته در مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای کرج انجام میشود. برای دستیابی به اهداف فوق فعالیت های تحقیقاتی در ۴ گروه زیر انجام میشوند: 1- ژنتیک و اصلاح نباتات، 2- مدیریت آب و خاک و تغذیه‌ی گیاهی، 3- پرتودهی مواد غذایی و کنترل آفات و 4- بهداشت دام و فرآورده های دامی. استفاده از تكنولوژي هسته اي براي مبارزه با آفات كشاورزي يكي از هوشمندانه ترين شيوه هايي است كه در بسياري از كشورها مورد استفاده قرار گرفته است كه از مهمترين ويژگي هاي آن مي توان از كارايي و تاثير گزاري بالاي آن و عدم آلايندگي محيط زيست نام برد. واژگان کلیدی: فناوری هسته ای، آفات، اولویت های پژوهشی مقدمه توليد محصولات كشاورزي از جنبه هاي مختلف آسيب پذير است .به طور معمول عوامل مختلفي مانند شرايط آب وهوايي، ميزان بارندگي، وضعيت خاك كشاورزي، تجهيزات تكنولوژي كشاورزي مي‌تواند ميزان توليد وكيفيت توليد ما را تحت تاثير خود داشته باشد. در بين اين مجموعه عوامل يكسري مجموعه عوامل زنده اي هستند كه محصولات كشاورزي را تهديد مي‌كنند (1). مجموعه‌اي از حشرات علفهاي هرز، باكتري ها و ساير ميكروارگانيسم ها، كه در كشورهاي در حال توسعه حدود يك سوم توليدات محصولات كشاورزي به اين طريق از چرخه مصرف خارج مي‌شود و از بين مي‌رود. براي حفظ محصولات كشاورزي از گزند آفات روش هاي مختلفي وجود دارد و يكي از اين روش ها، استفاده از روش هسته‌اي يا پرتوتابي وابسته به مجموعه دانش هسته اي مي‌شود. پايه اين كار از حدود سال 1953 در كشور آمريكا گذاشته شد. برای افزایش سلامت محصولات کشاورزی و کاهش مصرف سم و کود شیمیایی می توان از فناوری پرتودهی هسته ای برای آفت زدایی از محصولات بدون استفاده از انواع سموم و کود های شیمیایی بهره برد. استفاده از پرتودهی گاما در آفت زدایی از محصولات هیچ آسیبی به محصول نمی رساند، چراکه استفاده از مواد شیمیایی و سموم در مبارزه با انواع آفات و قارچ ها علاوه بر کاهش سلامت محصول سبب آلودگی محیط زیست منابع آب و خاک می شود (5). در کشور 20 میلیون تن انواع سم برای مبارزه با آفات مصرف می شود که با جایگزینی فناوری هسته ای این میزان کاهش چشمگیری خواهد داشت. با استفاده از انرژی هسته ای و پرتوتابی گاما، آفات را عقیم می کنند و با رهاسازی آفات و حشره های عقیم این فعالیت اقتصادی را سالم به نسل های بعدی انتقال می دهند و به این ترتیب جمعیت آفات کاهش می یابد. این روش هم اکنون برای کنترل آفت کرم گلوگاه انار و بیماری میکروبی خرما که سبب ترشیدگی و شکرک این محصول می شود اجرا می شود. با پرتودهی به محصول خرما و کنترل عوامل میکروبی می توان از کاهش کیفیت سالانه 700 هزار تن خرمای کشور جلوگیری کرد (1 و 2). کاربرد ردیاب ها در کنترل آفات تعیین مناسب ترین زمان کاربرد علف کش، غلظت مفید، تاثیر مواد افزودنی و ترکیب چند علف کش، با استفاده از فناوری ردیابی علف کش های نشاندار به عنصر رادیواکتیو (کربن -14) از جمله کاربردهای ردیاب ها در کنترل آفات و علفهای هرز می باشد. از موارد کاربرد ردیاب ها در کنترل آفات به روش علامت گذاری بدن حشره بوسیله ماده رادیواکتیو در تعیین رفتارهای بیولوژیک، مکان های تجمع و زمستان گذرانی و تخمین جمعیت حشرات در یک منطقه خاص و تعیین اندازه جذب و انتقال سم به سیستم داخلی بدن حشره و مشخص نمودن میزان نفوذپذیری کوتیکول آنها نسبت به یک حشره کش، با بکارگیری ترکیبات شیمیایی نشاندار به عناصر رادیواکتیو (نظیر فسفر- 32) اشاره نمود (6). كاربرد پرتوتابي در نگهداري مواد غذايي افزايش زمان نگهداري مواد غذايي نظير ميوه‌جات، سبزيجات، ادويه‌جات و گوشت به روش كاهش بار ميكروبي (اعم از باكتري، كپك و مخمر)، با پذيرش استاندارد پرتودهي مواد غذايي در سال 1983 به وسيله كميته غذايي سازمان خوار و بار كشاورزي و سازمان بهداشت جهاني1 آغاز گرديد. انرژي حاصل از تابش‌هاي گاما، ايكس و يا الكترون مي‌تواند بوسيله نابودي آفات (در كليه مراحل زندگي) در محصولاتي مانند خشكبار و حبوبات و يا ممانعت از جوانه زني در غده‌هاي سيب‌زميني، پياز و سير، موج ارتقاء مدت انبار داري محصولات كشاورزي گردد (4). كاربرد پرتوتابي در مبارزه با آفات كنترل منطقه‌اي آفات با بكارگيري فناوري عقيم سازي حشرات نر امكان‌پذير مي‌باشد. در طي اين روش، با پرتوتابي تعداد زيادي حشره نر عقيم شده و رهاسازي آنها در منطقه مورد مطالعه و متعاقباً توليد تخمهاي نابارور توسط حشرات ماده، كاهش ناگهاني در جمعيت آفت رخ خواهد داد. اين فناوري نخستين بار براي مبارزه با مگس دام به اجرا درآمد و با ريشه كني آفت در سال 1954 كارايي بالاي خود را نمايان ساخت (6 و 7). تحقیقات کاربردی کشاورزی هسته ای ایران فعالیت های پژوهشی کشاورزی هسته ای در راستای استفاده صلح جویانه از انرژی هسته ای جهت کمک به حل مشکلات کشاورزی کشور با امکانات آزمایشگاهی مجهزو پیشرفته در مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای کرج انجام میشود. اهداف کلی تحقیقات کشاورزی هسته ای در کشور عبارتند از: اصلاح صفت یا صفات گیاهان زراعی و باغی به منظور افزایش کمیت و بهبود کیفیت با ایجاد موتاسیون به کمک پرتوهای یون ساز و بیوتکنولوژی • استفاده از رادیو ایزوتوپ ها و ایزوتوپ های پایدار در بررسی روابط آب، خاک و گیاه به منظور افزایش بهره وری نهاده ها در کشاورزی • استفاده از پرتوهای یون ساز به منظور کنترل آفات، افزایش زمان نگهداری وجلوگیری از ضایعات محصولات کشاورزی و مواد غذایی • افزایش بازدهی محصولات دامی از نظر کمی و کیفی با استفاده از روش های هسته ای • انتقال دانش، فراهم کردن امکانات تحقیقاتی، تربیت نیروی متخصص و اشاعه روش های هسته ای در تحقیقات علوم کشاورزی کشور. • کاربرد تکنیک موتاسیون در جهت افزایش تنوع ژنتیکی و تثبیت صفات مطلوب ایجاد شده در غلات و دانه های روغنی، گیاهان صنعتی، درختان میوه و گیاهان دارویی • استفاده از روش های پیشرفته بیوتکنولوژی و تلفیق آن با روش موتاسیون جهت تسریع در امر به نژادی • دستیابی به فناوری مولکولی و مارکرهای مولکولی جهت انتخاب گیاهان برتر از مراح اولیه رشد گیاه برای دستیابی به اهداف فوق فعالیت های تحقیقاتی در ۴ گروه زیر انجام میشوند: 1- ژنتیک و اصلاح نباتات 2- مدیریت آب و خاک و تغذیه‌ی گیاهی 3- پرتودهی مواد غذایی و کنترل آفات 4- بهداشت دام و فرآورده های دامی امکانات آزمایشگاهی موجود در مرکز تحقیقات کشاورزی کرج، مختصراً در زیر توضیح داده میشوند آزمایشگاه سیتوژنتیک گیاهی بررسی تاثیرپرتوهای یون سازدر سطح کروموزومی، هدف کار محققان در این ازمایشگاه می باشد. انواع موتاسیون کروموزومی و شکل های مختلف نوترکیبی در کروموزوم های گندم، جو، برنج و غیره در این آزمایشگاه بررسی شده اند آزمایشگاه کشت بافت گیاهی در این آزمایشگاه روش های مختلف کشت بافت گیاهی از قبیل ریز ازدیادی کشت مریستم، تولید گیاهان ها پلویید انجام می پذیرد کاربرد تکنیک های هسته ای در مدیریت خاک، آب و تغذیه گیاهی اهداف • تهیه الگوی کاربردی ایزوتوپ های پایدار و ناپایدار در تحقیقات و تولید محصولات کشاورزی • تهیه الگوی کاربردی روش نوترون متری در تحقیقات و مصرف اب در کشاورزی • کاربرد الگوی تهیه شده در راستای اهداف کشاورزی پایدار در کشور فعالیت های تحقیقاتی در این زمینه ها عبارتند از: • همکاری های منطقه ای در زمینه استفاده از پدیده تثبیت بیولوژیکی ازت مولکولی هوا و ارتقاء مدیریت مصرف کود در راستای افزایش محصول غلات و حبوبات • افزایش بهره وری کاربرد آب تا 2 برابر و افزایش کارایی مصرف ازت به میزان5/4 برابر در روش کود آبیاری گیاه گوجه فرنگی • تعیین راندمان مصرف کود فسفره توسط گیاه به میزان 23 درصد • تحقیقات در زمینه افزایش محصول از طریق روش کود آبیاری و کارایی مصرف کود و آب جهت اجرای طرح کود آبیاری در سطح تولیدی • بررسی میزان مقاومت به شوری بیش از چهل گونه گیاهی داخلی و خارجی • انتخاب و کاشت 22 گونه گیاهی با مقاومت بسیار زیاد به شوری شامل سنجد، پنبه، انار، گز، تاغ، قره داغ، آتریپلیکس، کوچیا، آکاسیا، چاودار آزمایشگاه آب و خاک: در این آزمایشگاه به اندازه گیری و کنترل رطوبت خاک به روش نوترون متری، سنجش شیمیایی نمونه های خاک و گیاه و تعیین خصوصیات فیزیکی خاک پرداخته می شود. آزمایشگاه ایزوتوپ ازت-15 این آزمایشگاه به بررسی نسبت ایزوتوپی ازت_15 به ازت_14 در نمونه های بیولوژیکی وشیمیایی در جهت اهداف تحقیقاتی در زمینه های کشاورزی، پزشکی و صنعت با استفاده از روش اسپکترومتری نشری می پردازد آزمایشگاه تحقیقات شوری: در این آزمایشگاه به اندازه گیری عصاره خاک جهت تعیین غلظت کاتیون های مختلف و سنجش PH ، EC، ESP و تعیین بافت، ضریب آبگذاری خاک و پاره ای از خصوصیات فیزیکی آن، آنالیز آب برای تعیین غلظت کاتیون ها و نسبت جذب سدیم میپردازد. همچنین تهیه نقشه شوری خاک با استفاده از روشهای الکترومغناطیسی، برنامه ریزی و مدیریت آبیاری با به کارگیری روش نوترون متری و تعیین نیاز آبی درختان با استفاده از روش سنجش سرعت صعود شیره گیاهی در آوند چوبی درختان از دیگر اهداف این آزمایشگاه می باشد نگهداری مواد غذایی و کنترل آفات پرتودهی مواد غذایی یکی از روش های نگهداری است. این روش می تواند در زمینه کنترل بعضی از آفات، آلودگی های میکروبی وضایعات حاصل از جوانه زنی گیاهان غده ای و در نتیجه افزایش زمان نگهداری محصولات مختلف مؤثر باشد اهداف: • استفاده از روش پرتودهی جهت کنترل آفات انباری و آلودگی های میکروبی محصولات استراتژیک کشوری. استفاده از روش نا بارور سازی حشرات جهت کنترل آفات گیاهان زراعی و درختان میوه و در آینده و در موارد لزوم برای سلامت حیوانات اهلی و انسان عمده فعالیتها در این زمینه عبارتند از: • تعیین مناسبترین دز پرتو گاما برای کنترل مراحل مختلف رشد آفات مهم انباری گندم • تحقیق بر روی مهمترین آفات انباری حبوبات یعنی سوسک چهارنقطه ای به کمک روش پرتو دهی • تحقیق بر روی محصولات خرما و پسته و دو آفت مهم انباری یعنی شب پره هندی و شپشه دانه دار و تعیین دز موثر پرتو جهت کنترل و استریل • کاهش آلودگیهای میکروبی خرمای خشک و زیره سبز با پرتو گاما• کاهش بار میکروبی در زعفران با استفاده از روش پرتو دهی • بررسی آلودگی میکروبی گوشت قرمز با استفاده از پرتو گاما جهت کاهش بار میکروبی به منظور افزایش زمان نگهداری و از بین بردن عوامل پاتوژن در شرایط منجمد وغیر منجمد آزمایشگاه حشره شناسی: این آزمایشگاه در زمینه کنترل آفات با استفاده از روش پرتو دهی به منظور جلوگیری از ضایعات محصولات کشاورز و ایجاد سایر بیماریها فعالیت می کند. در این راستا نگهداری نمونه های حشرات در انکوباتور و مقایسه نمونه های پرتودهی شده با نمونه های شاهد (پرتودهی نشده) و رفتار آنها تحت پژوهش قرار می گیرد آزمایشگاه پرورش حشرات: این آزمایشگاه از یک اتاق با درجه حرارت، نور و رطوبت قابل تنظیم تشکیل شده است. جهت پرورش حشرات مورد مطالعه، استفاده میشودبهداشت و فرآورده های دامی اهداف: • تشخیص، کنترل، پیشگیری و درمان بیماریهای مهم باکتریایی، ویروسی، انگلی و قارچی دام و طیور و خوراک مورد استفاده با بهره گیری از تکنیک های هسته ای • استفاده از رادیو ایزوتوپ ها و نیز پرتو دهی جهت بهبود و اصلاح نژاد دام و طیور • تعیین ارزش غذایی وبررسی کیفی خوراک مصرف دام و طیور با بهره گیری از رادیو ایزوتوپها عمده فعالیتهای برنامه ریزی شده عبارتند از: • بررسی کاهش آلودگی های میکروبی میگو با استفاده از پرتو گاما و اندازه گیری باقیمانده کلرامفنیکل در آن محصول با استفاده از روش واکنشهای اتمی به واسطه آنزیم یا الایزا • بررسی تاثیر اشعه گاما کبالت_60 برروی افزایش باروری اسپرم خروس • طراحی کیت تشخیصی بیماری بروسلوز با استفاده از تکنیک رادیوایمونو اسی • کاهش آلودگی سالمونلایی خوراک طیور توسط پرتو گاما • بررسی انتقال و جذب گالیم_ 67 د ربافتهای توموری • بررسی اثر اشعه گاما در افزایش تولید جوجه های گوشتی و تهیه واکسن سالمونلا (3). نتیجه گیری براي مبارزه با آفات يكي از روشهاي مختلف اين است كه آفاتي از همان گونه بوجود تولید شود كه توانايي بار وري نداشته يا عقيم باشند. در واقع جمعيت حشرات پائين مي‌آيد، و خسارت اقتصادي پدید نمی آید. يكي از روشهايي كه جديداً آژانش بين‌المللي انرژي اتمي به آن توجه دارد ايجاد مناطقه ايزوله با استفاده از مواد راديواكتيوبراي كاشت وتوليد بذر و نهال هست. مناطقي جزيره مانند ایجاد و با استفاده از اشعه راديواكتيو عوامل آفات و بيماريها را از بين مي برند تا بذر و نهال سالم تهيه و تكثيرنمایند و به ميزان كافي بذر و نهال سالم در اختيار كشاورزان قرار مي‌گيرد كه بتوانند مزرعه و باغ سالمي داشته باشند. در مورد كرم ساقه خوار برنج كه باز هم آن يكي از آفات مهم محصولات كشاورزي كه در مورد برنج ايران هم ساليان سال است كه با اين مشكل مواجه است و استفاده بي رويه سموم در مزارع باعث آلودگي آبهاي منطقه شمال كشور شده كه آثارش به صورت بيماريهاي كنوني ظهور مي‌كند، روش پرتوتابي در واقع در آنجا هم كاربرد دارد ودر حال مطالعه است، اما اين حشره چون چند بار حفت‌گيري دارد باعث شده مبارزه با اين حشره با استفاده از روش راه‌سازي نر عقيم با مشكلاتي مواجه باشد. كشاورزي يكي از پايه هاي مهم اقتصادي هر كشور است تامين امنيت غذايي يك كشور از چنان اهميت بالايي برخوردار است كه كشورهاي مختلف زمان و توجه زيادي به اين بخش اختصاص داده اند استفاده از فناوري هاي مختلف در اين حوزه خود از اهميت هر چه بيشتر آن حكايت مي كند استفاده از تكنولوژي هسته اي براي مبارزه با آفات كشاورزي يكي از هوشمندانه ترين شيوه هايي است كه در بسياري از كشورها مورد استفاده قرار گرفته است كه از مهمترين ويژگي هاي آن مي توان از كارايي و تاثير گزاري بالاي آن و عدم آلايندگي محيط زيست نام برد.