核技术帮助牙买加恢复生姜生产

辐照生姜突变株正在生长室中接受开发和观察，生长室在原子能机构和粮农组织的支持下进行了升级。(图片:牙买加科学研究理事会)

牙买加曾经是世界上最大的生姜生产国，但现在已经成为广泛传播的影响生姜种植疾病的受害者。过去20年来，加勒比岛屿的生姜产量稳步下降，影响了农民的收入和生计。

环境健康基金项目(Environmental Health Fund Project)的农业顾问露丝·辛普森(Ruth Simpson)说，“由于疾病影响了大片生姜种植地，一些农民失去了超过一半的收成。”环境健康基金项目是一个致力于保护牙买加环境的全国性组织。

国际原子能机构与联合国粮食及农业组织(粮农组织)合作，通过开发耐流行疾病的新生姜品种来帮助牙买加。虽然国际原子能机构和粮农组织支持世界各地的专家培育超过24种不同的作物，但这是第一次使用核技术改进生姜。利用这些技术，人们正在开发高质量的生姜品种，以提高农民在当地获得的价格并在国际市场上出口。

根茎腐烂和农作物减产

在牙买加影响生姜生产的主要病害是生姜根茎腐病(GRR)，它能杀死被侵染的植株。这种疾病由真菌、细菌和蠕虫引起，导致植物内部腐烂，叶子变黄，枯萎死亡。GRR病的流行导致牙买加主要生姜产区60%以上的产量损失。

位于首都金斯顿的科学研究委员会(SRC)生物技术部的小组组长瑞安·弗朗西斯(Ryan Francis)说:“根茎腐烂是通过前一种作物的受感染种子无意中传播的，这些种子看上去很正常健康。”它也可能通过土壤、灌溉水和雨水喷洒到邻近的植物中传播。”他补充说，“根茎腐烂可以在土壤中存活很长一段时间，而且很容易从一个地方转移到另一个地方。”

粮农组织/原子能机构粮食和农业核技术联合中心的专家一直在与SRC的科学家合作，开发耐GRR病的优质生姜品种。到目前为止，已经培育出超过120个生姜幼苗(幼小植株)并正在进行筛选以改良其性状。根据在粮农组织/原子能机构联合中心的技术指导下实施的实验室筛选方案，在组织培养中从辐照植物材料中培育出的生姜新品种显示出对该疾病的高度耐受性。

这些耐突变株系已在大田条件下进行进一步评估。粮农组织/原子能机构联合中心利用组织培养和辐照进行了植物再生，弗朗西斯也参加了这项技术的培训。这有效地证明了通过校准辐射结合组织培养诱导突变是改善生姜等营养作物的有效途径。新改良的生姜变种有望在三到四年内问世，比其他育种方法要快得多，其他育种方法通常需要两倍或三倍以上的时间才能培育出新品种。

SRC的分子生物学家Shishca Higgins说:“该项目将增加牙买加优质生姜的供应，这将满足我们农民的期望，并致力于稳定生姜生产，供当地消费和出口。”

长期作物改良

原子能机构通过其技术合作计划，支助了侧重于植物病理学和作物改良方法的国家培训讲习班、国际研究金和专家特派团，从而制订了可用于在牙买加鉴定和选择改良生姜品种的筛选方案。牙买加诸如筛选室和组织培养实验室等设施已经升级，以帮助开发和选择耐GRR病的生姜新品种。

粮农组织/原子能机构联合中心的植物育种家和遗传学家艾萨克·科菲·宾蓬(Isaac Kofi Bimpong)说:“核应用有潜力开发出具有对病原体的内在耐受性的生姜新品种。这种方法有望生产出高质量的生姜，并获得可观的产量，以防止当地农民遭受目前的高经济损失。”

2019年生姜生长季在遮荫房中的辐照植株。(图片:牙买加科学研究理事会)

什么是植物诱变育种?

自20世纪30年代以来，植物诱变育种就通过利用核技术诱导植物发生变化来改善作物。诸如x射线或伽马射线的核技术被用于辐照种子或植物繁殖材料，如植物的插枝，然后将其放置在无菌培养基中生长。这种校准后的辐射模拟了植物自然突变的过程，利用植物自身的基因构成来加速培育和选择新的有价值的农艺性状的过程。在植物生长过程中对其进行监测，并识别出那些表现出需要改进的特性的植物，这些特性可能包括抗病、高产或耐旱性。经过几代之后，这些筛选继续进行，直到培育出新的株系和新品种。