دانلود رایگان تحقیق در مورد اصلاح نباتات از طریق ایجاد موتاسیون و پرتو ها

نقش و کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی

بخشی از فهرست مطالب پروژه دانلود رایگان تحقیق در مورد اصلاح نباتات از طریق ایجاد موتاسیون و پرتو ها
مقدمه   
مبانی فیزیك هسته ای     
اثرات بیولوژیكی پرتوها      
اصلاح نباتات از طریق ایجاد موتاسیون      
پرتوهای موتاژنیك     
تأثیر عوامل محیطی و بیولوژیكی بر پرتوها     
اندامهای گیاهی قابل پرتوتابی     
ایجاد خسارت و كشندگی در گیاهان     
استفاده از موتاسیون در اصلاح گونه ها     
گزارش ویژگیهای قابل تغییر با موتاسیون     
سزیم 137 به عنوان ردیاب     
تعیین كارآیی مصرف كودهای نیتروژنی     
حشره شناسی و كنترل آفات     
اثرات پرتودهی مواد غذایی     
منابع     

تحقیقات كشاورزی
تزاید روزافزون جمعیت و كمبود مواد غذایی در دنیا موجب توجه دانشمندان به ازدیاد محصولات كشاورزی و همچنین بهبود كیفیت آنها گردیده است. در این راستا مواد رادیواكتیو به كمك بررسی‎های كشاورزی شتافت و انقلاب عظیمی در كشاورزی به وجود آورد به طوری كه عناصر رادیواكتیو یا نشاندار در اكثر رشته‎های كشاورزی از جمله مدیریت آب و خاك و تغذیه گیاهی، اصلاح نباتات و ژنتیك، دامپروری، كنترل آفات، صنایع غذایی و محیط زیست مورد استفاده قرار گرفته‎اند.
نیل به سوی كشاورزی پایدار بستگی به تعامل بین مواد غذایی خاك و منابع آبی موجود جهت تولید عملكرد مناسب دارد. در این خصوص با استفاده از ایزوتوپ‎ها می‎توان میزان مطلوب كاربرد كودهای شیمیایی، بهترین زمان مصرف آنها،‌ مكان و مقدار آنها در خاك، بررسی فعالیت میكروارگانیسم‎های خاكزی و همچنین نحوه‌ انتقال عناصر غذایی در خاك و گیاه را بررسی نمود.
استفاده از روش ایجاد موتاسیون به منظور تنوع بخشیدن به محتویات ژنتیكی با هدف ارتقاء صفات كمی و كیفی در گیاهان زراعی مورد توجه خاص قرار گرفته است. از طرف دیگر با توجه به اینكه مصرف مواد شیمیایی به  منظور حفظ و نگهداری مواد غذایی نه تنها برای مصرف‎كنندگان بلكه برای محیط زیست مضر می‎باشد، استفاده از پرتودهی محصولات كشاورزی به عنوان یك روش بی‎خطر استریلیزه كردن در اكثر كشورهای جهان متداول شده است. در رابطه با كنترل آفات از طریق پرتودهی و عقیم نمودن حشرات نیز گام‎های بسیار مثبتی در نقاط مختلف دنیا برداشته شده است.

مبانی فیزیك هسته‎ای
ایزوتوپ‎ها (ویژگی‎ها و كاربرد)
اتم‎های یك عنصر را كه عدد اتمی یكسان و عدد جرمی متفاوت دارند، ایزوتوپ‎های آن عنصر می‎نامند (بارهای مثبت كه همان تعداد پروتون‎ها می‎باشند را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتون‎ها و نوترون‎های هسته یك اتم را عدد جرمی آن می‎گویند).
ایزوتوپ‎های یك عنصر، اتم‎هایی هستند كه تعداد بارهای مثبت موجود در هسته و نیز تعداد الكترون‎هایشان یكسان ولی تعداد نوترون‎های موجود در هسته آنها با هم متفاوت است. اغلب عناصر چند ایزوتوپ دارند و چون ساختار الكترونی ایزوتوپ‎ها یكسان است، واكنش‎های شیمیایی آنها نیز مشابه می‎شود (شكل 4-1). برای تشخیص هویت یك ایزوتوپ، عدد اتمی آن به صورت شاخص در پایین و سمت چپ نماد شیمیایی آن، و عدد جرمی یا تعداد كل نوكلئون‎های آن به صورت شاخص در بالای نماد شیمیایی آورده می‎شود. برای مثال سه ایزوتوپ اكسین را می‎توان به صورت  ،   و    نشان داد. اما از آنجا كه عدد اتمی مترادف با نماد شیمیایی است معمولاً شاخص پایین حذف می‎گردد. بنابراین به عنوان مثال ایزوتوپ اكسیژن به صورت O16 نمایش داده می‎شود. باید توجه داشت كه فراوانی همه ایزوتوپ‎ها با هم برابر نیست به عنوان مثال در مورد اكسیژن، 975/99 درصد اتم‎های طبیعی از نوع ‎O16 می‎باشند. در حالی كه انواع ‎O17 و ‎O18 به ترتیب 037/0 درصد و 204/0 درصد از اكسیژن طبیعی را تشكیل می‎دهند. در بین عناصر شیمیایی، تعداد محدودی از آنها در مطالعات بیولوژیك مورد استفاده قرار می‎گیرند و هر كدام از آنها حداقل دارای دو ایزوتوپ پایدار هستند.

تابش گاما ‎ )
پرتوهای گاما عبارتند از تابش‎های الكترومغناطیسی تك انرژی كه از هسته‎های برانگیخته حاصل از تبدیل پرتوزا گسیل می‎شوند. به عبارت دیگر هرگاه هسته‎ای به هر علت در حالت تهییج قرار گیرد، انرژی تهییج خود را به صورت فوتون گاما ساطع می‎كند. در اغلب واپاشی‎های   و  ، هسته دختر به حالت تحریك شده قرار می‎گیرد كه این انرژی تحریكی هسته به صورت فوتون‎های گاما از هسته تابش می‎شود تا هسته به تراز انرژی پایین‎تر یا پایدار برگردد. نمایش عمومی تولید گاما را می‎توان به صورت ‎  نشان داد. مانند: 
                                           
اكتیویته ویژه
یكی از مشخصه‎های مهم رادیو ایزوتوپها، اكتیویته ویژه آنها یعنی میزان اكتیویته در هر گرم از عنصر یا ماده است كه برحسب واحدهای مختلفی از جمله بكرل بر گرم ‎(Bq/g)، میكروكوری بر گرم ‎ ، واپاشی بر میلی‎گرم در ثانیه ‎(dps/mg) و یا واپاشی بر میلی‎گرم در دقیقه ‎(dpm/mg) بیان می‎شود.

نیمه عمر
مدت زمان لازم برای كاهش هر ایزوتوپ پرتوزا به نصف مقدار اولیه‎اش، معیاری از سرعت تبدیل آن ایزوتوپ پرتوزا به ایزوتوپی دیگر است. این دوره زمانی را نیمه عمر می‎نامند و برای هر ایزوتوپ خاصیتی تغییرناپذیر می‎باشد. نیمه عمر ایزوتوپ‎های پرتوزای مختلف از چند ثانیه تا چند میلیارد سال متغیر است.
بنابراین با توجه به مفهوم نیمه عمر مشخص می‎شود كه پس از گذشت ‎n نیمه عمر از یك ایزوتوپ پرتوزا، كسر باقی مانده آن عبارت است از:   كه در این فرمول ‎0A اكتیویته اولیه و ‎A اكتیویته برجای مانده پس از ‎n نیمه عمر است.

كاربرد رادیو ایزوتوپ‎ها
برای سهولت بیشتر می‎توان كاربرد رادیو ایزوتوپ‎ها را به چند بخش اصلی تقسیم كرد كه عبارتند از:
الف) تحت تابش قرار دادن یك ماده هدف به منظور ایجاد تغییراتی در خواص فیزیكی، شیمیایی یا بیولوژیكی آن كه این تغییرات ممكن است خاصیت یا سودمندی ماده هدف را تقویت كنند و یا آن را از بین ببرند.
ب) تزریق مقدار اندك رادیوایزوتوپ به مواد به منظور ردیابی آنها در یك فرایند خاص كه به عنوان مثال می‎توان به مطالعات مربوط به فرسایش و ردیابی جریان آب به منظور پیدا كردن منابع آب اشاره نمود.
ج) چشمه‎های ثابت پرتو را به عنوان سنجش‎گر یا وسیله‌ اندازه‎گیری برای بعضی كمیت‎ها مورد استفاده قرار می‎دهند. مثلاً در اندازه‎گیری ضخامت، چگالی و بازرسی پرتونگاری می‎توان از رادیوایزوتوپ‎ها استفاده كرد.
د) چشمه‎های ثابت پرتو را برای تولید قدرت، گرما یا روشنایی نیز مورد استفاده قرار می‎دهند.

عمرسنجی با ‎C14
بمباران زمین به وسیله پرتوهای كیهانی یك منبع ثابت نوترونی در جو تولید می‎كند. این نوترون‎ها با نیتروژن موجود در جو واكنش انجام داده و تولید ‎C14، ‎H3 و احتمالاً مقدار كمی ‎He4 با ‎Be11 می‎نمایند. ‎C14 و ‎H3 پرتوزا هستند و نیمه عمر ‎C14 برابر با 5720 سال است. فرض می‎شود كه كربن پرتوزا برای تشكیل 2CO با اكسیژن ایجاد واكنش می‎كند و این 2CO14 با دی‎اكسید كربن جو مخلوط می‎شود. بنابراین می‎توان گفت كه جذب نوترون‎های حاصل از پرتوهای كیهانی معادل با تولید دی‎اكسید كربن پرتوزای مخلوط با دی‎اكسید كربن جوی است. چون گیاهان از 2CO تغذیه می‎كنند و حیوانات نیز آنها را مصرف می‎كنند، ‌پس گیاهان و حیوانات هم پرتوزا خواهند بود.
نظریه‎ها و آزمایشهای گوناگون نشان می‎دهند كه بین آهنگ واپاشی كربن پرتوزا و آهنگ تولید آن در تمام موجودات زنده تعادل برقرار است. هنگامی كه موجود زنده می‎میرد، جذب رادیوایزوتوپ متوقف می‎شود و ‎C14 پرتوزا در بافت‎ها وا می‎پاشد. در نتیجه این عمل شدت اكتیویته ماده رادیواكتیو به تدریج كاهش می‎یابد كه این كاهش متناسب با نیمه عمر رادیواكتیو خواهد بود. با استفاده از فرمول زیر می‎توان زمان سپری شده از مرگ مواد آلی را تخمین زد.