هسته‌ای در کشاورزی 40 | افزایش پایداری سویا در برابر ریزش با پرتودهی هسته‌ای

خبرگزاری تسنیم؛ گروه اقتصادی سویا یکی از مهم‌ترین منابع پروتئین گیاهی در جهان است و سهم بسزایی در تغذیه انسان و دام دارد. بااین‌حال، ریزش زودهنگام ساقه‌ها و غلاف‌ها، یکی از چالش‌های اصلی در تولید این محصول است. این پدیده می‌تواند تا 20 درصد عملکرد مزارع سویا را کاهش دهد.

بیشتر بخوانید

روش‌های سنتی اصلاح گیاهان برای رفع مشکل ریزش زمان‌بر بوده و نیازمند چندین نسل انتخاب و تلاقی است. فناوری هسته‌ای با بهره‌گیری از پرتودهی، رویکردی نوین و سریع برای ایجاد جهش‌های ژنتیکی سودمند فراهم می‌آورد. بذرهای پرتودهی‌شده می‌توانند گیاهانی با ساقه‌های محکم‌تر و غلاف‌هایی با اتصال مقاوم‌تر تولید کنند. این ویژگی‌ها موجب کاهش ریزش، افزایش عملکرد و ارتقای کیفیت محصول می‌شوند. از این رو، فناوری هسته‌ای به‌عنوان یکی از راهکارهای کلیدی در بهبود پایداری سویا شناخته می‌شود.

ضرورت و اهمیت موضوع در تولید جهانی سویا

سویا محصولی استراتژیک است که علاوه بر مصرف مستقیم غذایی، ماده اولیه صنایع روغن‌کشی و خوراک دام محسوب می‌شود. کاهش عملکرد ناشی از ریزش، تهدیدی جدی برای امنیت غذایی و صنعت دامپروری جهان است.

با افزایش جمعیت و تقاضای رو به رشد برای پروتئین گیاهی، ضرورت ارتقای پایداری سویا بیش‌ازپیش احساس می‌شود. ریزش علاوه بر کاهش تولید، هزینه‌های برداشت را نیز افزایش می‌دهد زیرا دانه‌های ریخته‌شده روی زمین به‌سختی جمع‌آوری می‌شوند.

فناوری هسته‌ای با ایجاد صفات مقاوم به ریزش، می‌تواند پایداری تولید را تضمین کرده و از هدررفت منابع جلوگیری کند. این مسئله به‌ویژه برای کشورهای تولیدکننده بزرگ سویا مانند آمریکا، برزیل و چین اهمیت دوچندان دارد.

اصول کلی فناوری هسته‌ای در اصلاح گیاهان

فناوری هسته‌ای در اصلاح گیاهان بر اساس استفاده از پرتوهای یونیزان مانند گاما، ایکس یا الکترونی برای القای جهش‌های ژنتیکی عمل می‌کند. این جهش‌ها به‌طور طبیعی نیز رخ می‌دهند اما با پرتودهی سرعت و تنوع آن‌ها افزایش می‌یابد.

پرتودهی می‌تواند موجب تغییر در ژن‌های مرتبط با ساختار ساقه و غلاف شود و در نتیجه، گیاهانی مقاوم‌تر در برابر ریزش ایجاد کند. نکته مهم این است که بذر پرتودهی‌شده هیچ‌گونه رادیواکتیویته باقیمانده ندارد و از نظر ایمنی غذایی کاملاً سالم است. این روش نسبت به اصلاح سنتی، زمان کوتاه‌تر و کارایی بالاتری دارد و یکی از ابزارهای کلیدی در کشاورزی نوین محسوب می‌شود.

سیستم پرتودهی برای اصلاح سویا شامل چند جزء اصلی است:

• منبع پرتودهی: کبالت -60 یا شتاب‌دهنده الکترونی.

• محفظه ایمن پرتودهی: برای جلوگیری از انتشار پرتو به محیط.

• سیستم کنترل دوز: برای تنظیم دقیق میزان پرتو متناسب با بذر سویا.

• تیم تخصصی: متشکل از کارشناسان هسته‌ای، ژنتیک گیاهی و ایمنی.

این اجزا با هم کار می‌کنند تا بذر سویا تحت شرایط کنترل‌شده پرتودهی شود و جهش‌های ژنتیکی مطلوب القا گردد. پس از آن، گیاهان جدید کشت شده و صفات مقاوم به ریزش انتخاب می‌شوند.

روش‌های پرتودهی برای اصلاح سویا متنوع هستند:

• پرتو گاما: پرکاربردترین روش برای القای جهش‌های پایدار.

• پرتو ایکس: جایگزینی مناسب در مراکز کوچک‌تر.

• پرتو الکترونی: با نفوذ کمتر اما سرعت بالاتر.

انتخاب روش بستگی به امکانات و اهداف پروژه دارد. مطالعات نشان داده‌اند که دوزهای پایین پرتو می‌توانند موجب افزایش استحکام ساقه و کاهش ریزش شوند، درحالی‌که دوزهای بالا ممکن است به کاهش جوانه‌زنی منجر شوند. بنابراین، تعیین دوز بهینه یکی از مراحل کلیدی در موفقیت این روش است.

تأثیرات اقتصادی بهبود مقاومت سویا در برابر ریزش

افزایش پایداری سویا در برابر ریزش اثرات اقتصادی چشمگیری دارد. کاهش ریزش به معنای افزایش عملکرد مستقیم مزارع و کاهش ضایعات برداشت است. این امر موجب افزایش سود کشاورزان و کاهش هزینه‌های تولید می‌شود.

همچنین، دانه‌های سویا با کیفیت بهتر ارزش تجاری بیشتری دارند و در صنایع روغن‌کشی و خوراک دام بازده بالاتری ایجاد می‌کنند. در سطح ملی، کاهش ضایعات به افزایش صادرات و ارتقای جایگاه کشور در بازار جهانی منجر می‌شود.

فرایند اصلاح سویا با فناوری هسته‌ای

فرایند اصلاح شامل مراحل زیر است:

• انتخاب بذرهای باکیفیت.

• پرتودهی با دوز مناسب.

• کشت بذرهای پرتودهی‌شده در شرایط کنترل‌شده.

• انتخاب گیاهانی با ساقه محکم و غلاف‌های مقاوم.

• آزمایش‌های میدانی برای ارزیابی پایداری در برابر ریزش.

این چرخه می‌تواند طی چند نسل تکرار شود تا صفات مقاوم تثبیت شوند. نتیجه نهایی، تولید ارقام جدیدی از سویا است که پایداری بالاتری در شرایط واقعی مزرعه دارند.

مزایای این روش نسبت به اصلاح سنتی

مزایای استفاده از فناوری هسته‌ای برای بهبود پایداری سویا شامل:

• سرعت بالاتر نسبت به اصلاح سنتی.

• امکان ایجاد تنوع ژنتیکی وسیع‌تر.

• کارایی بیشتر در شرایط اقلیمی مختلف.

• قابلیت ترکیب با روش‌های زیست‌فناوری نوین.

این مزایا موجب شده است که بسیاری از کشورها از پرتودهی به‌عنوان ابزاری مکمل در کنار اصلاح سنتی استفاده کنند.

چالش‌ها و محدودیت‌های علمی و اجرایی

با وجود مزایا، چالش‌هایی نیز وجود دارد. تعیین دوز دقیق پرتودهی نیازمند تجربه و تجهیزات پیشرفته است. برخی جهش‌ها ممکن است غیرمطلوب باشند و نیاز به غربالگری گسترده وجود دارد. همچنین، کمبود نیروی متخصص و نگرانی‌های عمومی درباره واژه «هسته‌ای» می‌تواند مانعی برای توسعه این فناوری باشد.

از نظر اجرایی، هزینه ایجاد مراکز پرتودهی بالا است و در کشورهای درحال‌توسعه ممکن است تأمین آن دشوار باشد. بااین‌حال، همکاری‌های بین‌المللی و حمایت دولت‌ها می‌تواند این محدودیت‌ها را کاهش دهد.

اثر روش پرتودهی بر رفع مشکلات ریزش سویا

پرتودهی با ایجاد تغییرات ژنتیکی کنترل‌شده در بذر سویا می‌تواند صفات مرتبط با استحکام ساقه و غلاف را تقویت کند. این امر باعث کاهش ریزش در شرایط باد شدید یا بارندگی می‌شود. همچنین، گیاهان پرتودهی‌شده اغلب دارای سیستم ریشه‌ای قوی‌تر هستند که پایداری کلی آن‌ها را افزایش می‌دهد.

از سوی دیگر، مقاومت بیشتر به تنش‌های غیرزیستی مانند خشکی یا شوری نیز مشاهده شده است. این ویژگی‌ها به‌طور غیرمستقیم موجب کاهش ریزش می‌شوند زیرا گیاه سالم‌تر و مقاوم‌تر کمتر دچار شکستگی ساقه یا ریزش غلاف می‌گردد.

پیشرفت‌های نوین در اصلاح سویا با فناوری هسته‌ای

در سال‌های اخیر، ترکیب پرتودهی با فناوری‌های نوین مانند توالی‌یابی ژنوم و مارکرهای مولکولی امکان شناسایی سریع‌تر صفات سودمند را فراهم کرده است. این رویکرد موجب افزایش دقت در انتخاب گیاهان مقاوم به ریزش می‌شود.

همچنین، استفاده از دوزهای کم پرتودهی باعث تحریک رشد و افزایش استحکام بافت‌های گیاهی شده است. پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که تلفیق پرتودهی با زیست‌فناوری مدرن می‌تواند مسیر اصلاح سویا را به‌طرز چشمگیری کوتاه‌تر کند.

اثرات زیست‌محیطی و سلامت محصولات پرتودهی‌شده

محصولات پرتودهی‌شده هیچ‌گونه رادیواکتیویته باقی‌مانده ندارند و از نظر مصرف انسانی ایمن هستند. این موضوع بارها توسط سازمان‌های بین‌المللی مانند IAEA و WHO تأیید شده است.

از نظر زیست‌محیطی، افزایش مقاومت سویا در برابر ریزش موجب کاهش نیاز به نهاده‌های شیمیایی و کاهش تلفات محصول می‌شود. این مسئله به حفظ منابع طبیعی و کاهش فشار بر محیط زیست کمک می‌کند.

ظرفیت‌های تجاری‌سازی و توسعه ملی

بهبود پایداری سویا از طریق فناوری هسته‌ای می‌تواند زمینه‌ساز ایجاد ارزش افزوده اقتصادی باشد. ارقام مقاوم‌تر به ریزش عملکرد بالاتری دارند و برای کشاورزان سودآورتر هستند. در سطح ملی، صادرات سویا با کیفیت بهتر می‌تواند جایگاه کشور را در بازار جهانی ارتقا دهد.

توسعه مراکز تحقیقاتی و سرمایه‌گذاری در پرتودهی بذر، علاوه بر تولید محصول بهتر، فرصت‌های شغلی جدیدی در حوزه کشاورزی نوین ایجاد خواهد کرد.

آینده‌شناسی افزایش پایداری سویا با پرتو

آینده اصلاح سویا با فناوری هسته‌ای روشن و پر از فرصت است. ترکیب پرتودهی با هوش مصنوعی برای تحلیل داده‌های ژنتیکی و نانوفناوری برای تقویت رشد گیاه می‌تواند نسل جدیدی از ارقام فوق‌مقاوم را به وجود آورد.

با توجه به تغییرات اقلیمی و افزایش نیاز به منابع پروتئینی، پیش‌بینی می‌شود که ارقام سویا مقاوم به ریزش جایگاه ویژه‌ای در کشاورزی آینده پیدا کنند.

توصیه‌های سیاستی برای گسترش این فناوری

برای توسعه موفق این فناوری توصیه می‌شود:

• افزایش سرمایه‌گذاری دولتی در مراکز پرتودهی.

• آموزش نیروی انسانی متخصص.

• اجرای پروژه‌های پایلوت در مناطق اصلی کشت سویا.

• اطلاع‌رسانی گسترده به کشاورزان برای پذیرش ارقام پرتودهی‌شده.

• هماهنگی با استانداردهای بین‌المللی جهت افزایش امکان صادرات.

جمع‌بندی

بررسی‌ها نشان می‌دهند که فناوری هسته‌ای توانسته است یکی از چالش‌های دیرینه کشاورزی یعنی ریزش سویا را تا حد زیادی کاهش دهد. این موفقیت نشان می‌دهد که ترکیب دانش هسته‌ای و کشاورزی می‌تواند دستاوردهای ارزشمندی برای امنیت غذایی و اقتصاد جهانی به همراه داشته باشد. سرمایه‌گذاری در پژوهش، آموزش و آگاهی‌بخشی عمومی نقش اساسی در موفقیت این فناوری دارد.

----

منابعی برای مطالعه بیشتر

[1] FAO, IAEA. Nuclear Techniques in Agriculture. FAO/IAEA Publications. [2] IAEA. Mutation Breeding Manual. Vienna: IAEA. [3] Shu, Q. Y. et al. (2012). Plant Mutation Breeding and Biotechnology. FAO/IAEA. [4] Hartman, G. L. et al. (2015). Compendium of Soybean Diseases and Pests. APS Press. [5] Liu, B. et al. (2018). Soybean Yield Improvement Strategies. Agronomy Journal. [6] Jain, S. M. (2016). Mutation Breeding for Crop Improvement. Springer. [7] WHO. Food Safety of Irradiated Products. Geneva. [8] FAO-IAEA. Advances in Plant Breeding Using Nuclear Techniques. Vienna. [9] Pathirana, R. (2011). Plant Mutation Breeding in Agriculture. Euphytica. [10] IAEA Safety Reports. Food Irradiation Facilities. Vienna. [11] Singh, P. et al. (2019). Gamma Rays in Plant Mutation Breeding. Plant Science Journal. [12] Sharma, R. (2020). Advances in Seed Science. Elsevier. [13] FAO/IAEA. Guidelines for Nuclear Agriculture Research. Rome. [14] OECD. International Seed Standards. Paris. [15] FAO. Economic Impacts of Plant Mutation Breeding. Rome. [16] IAEA. National Reports on Mutation Breeding. Vienna. [17] Khan, S. et al. (2019). Role of Nuclear Agriculture in Food Security. J. Nuclear Agriculture. [18] Dyck, V. A. et al. (2005). Sterile Insect Technique. Springer. [19] Maluszynski, M. (2009). Induced Plant Mutations in the Genomics Era. FAO/IAEA. [20] IAEA. Mutation-Derived Varieties Database. Vienna. [21] FAO-IAEA. Challenges in Nuclear Agriculture. Vienna. [22] Sharma, R. (2021). Advances in Mutation Breeding. Springer. [23] FAO. Soybean Lodging and Crop Management. Rome. [24] IAEA. Research on Stress Resistance in Soybean. Vienna. [25] Zhang, L. et al. (2020). Genomic Tools in Mutation Breeding. Nature Plants. [26] Singh, R. et al. (2021). Integrated Nuclear and Biotech Approaches. Frontiers in Plant Science. [27] China Atomic Energy Agency. Soybean Mutation Breeding Projects. Beijing. [28] پژوهشکده انرژی اتمی ایران. پروژه‌های اصلاح سویا. تهران. [29] WHO/FAO Codex Alimentarius. Standards for Food Safety. Rome. [30] UNEP. Nuclear Techniques for Sustainable Agriculture. Nairobi. [31] FAO-IAEA. Commercialization of Mutation Breeding. Vienna. [32] OECD. Biotechnology and Crop Improvement. Paris. [33] FAO/IAEA. Technical Cooperation Projects. Vienna. [34] UNIDO. International Cooperation in Agricultural Innovation. Vienna. [35] Nature Plants. Future of Nuclear Techniques in Agriculture. [36] Future Earth. Global Food Security and Nuclear Agriculture. [37] IAEA Policy Papers on Mutation Breeding. Vienna. [38] FAO-IAEA. Success Stories of Mutation Breeding. Vienna. [39] Springer. Advances in Nuclear Agriculture. [40] WHO. Safety of Irradiated Crops. Geneva. [41] FAO. Global Perspectives on Soybean Production. Rome.