phóng xạ: nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệp

phóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệpphóng xạ nhóm ứng dụng phóng xạ trong công nghiệp

ỨNG DỤNG PHÓNG XẠ TRONG NÔNG NGHIỆP

GVHD: Ths Nguyễn Quốc ThắngSVTH: Nhóm 12

Lớp: ĐHPT6Khoá: 2010 – 2014

3 Nguyễn Thị Ngọc Hân 10078541

4 Trương Công Hoàng 10051801

5 Nguyễn Hoài Hương 10214691

8 Nguyễn Minh Thịnh 10078931

2 KĨ THUẬT TRIỆT SẢN CÔN TRÙNG

3 XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NƠTRON

5 ỨNG DỤNG ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH DIỄN RA TRONG CÂY

6 XÁC ĐỊNH CON ĐƯỜNG VẬN CHUYỂN C TRONG CÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH DẤU

7 CHỨNG MINH DNA LÀ VẬT CHẤT DI TRUYỀN

4 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN TRONG GÂY ĐỘT BIẾN GIỐNG CÂY TRỒNG

 Nguồn chiếu xạ

 Chuẩn bị và xử lí mẫu

o Sản phẩm được thu mua, được đóng gói trong túi nhựa rồi chia thành từng lô nhỏ

o Bảo quản ở nhiệt độ thích hợp

o Chiếu với bức xạ gamma theo tiêu chuẩn (dùng máy Cobalt 60)

 Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang

 Giới thiệu chung

Công nghệ ứng dụng kỹ thuật triệt sản côn trùng (SIT) thuộc Chương Trình Quản lý Động Vật Gây Hại Thống Nhất Trên Diện Rộng (Area-Wide Integrated Pest Management hay AW-IPM) ngày càng phát triển thay thế cho thuốc trừ sâu hóa học gây ảnh hưởng cho môi trường và con người Công nghệ SIT dựa vào ứng dụng của các bức xạ ion hóa để triệt sản côn trùng mà không ảnh hưởng đến khả năng kết đôi của con đực với con cái, được phát triển lần đầu tiên tại Hoa Kì, hiện nay được ứng dụng rộng rãi trên cả 6 lục địa

 Giới thiệu chung:

o Việc sử dụng công nghệ SIT đạt được nhiều hiệu quả:

• Nâng cao năng suất các sản phẩm nông nghiệp

• Tạo một môi trường xanh sạch không chất độc hại

• Cải thiện sức khỏe động thực vật và cây trồng, góp phần phát triển kinh tế…

 Nguyên tắc công nghệ SIT sử dụng bức xạ

o Là phương pháp sử dụng các bức xạ ion hóa để gây đột biến gen trên nhiễm sắc thể của côn trùng đực gây hại nhằm làm mất hoàn toàn khả năng sinh sản của chúng Những côn trùng triệt sản này sau đó được thả tự do để kết đôi với côn trùng cái khác, và kết quả là sự kết hợp của chúng không cho ra đời thế hệ sau

o Nguồn phóng xạ được sử dụng là chùm electron năng lượng cao, tia X, và được sử dụng nhiều nhất là tia Gamma

và đồng vị phóng xạ Cobalt 60, Caesium 137

 Nguồn phóng xạ

o Bức xạ electron: Chùm electron được phát ra từ các nguồn khác nhau tùy từng loại máy gia tốc Để thu được chùm electron năng lượng cao này, người ta gia tốc các electron đến một mức năng lượng định trước Máy gia tốc có thể tạo ra chùm tia bức xạ electron hẹp và do đó, tỉ lệ liều lượng phóng xạ có thể đạt nhiều hơn 1000 lần so với bức xạ Gamma

 Nguồn phóng xạ

o Bức xạ Gamma và Rơnghen: Tia Gamma từ phân rã Cobalt 60 và Caesium 137 cùng với tia X, thâm nhập vào vật liệu sâu hơn chùm hạt electron

 Tiến trình chiếu xạ:

Tia X khi được chiếu với liều lượng cao thích hợp sẽ bẻ gãy các nhiễm sắc thể trong nhân tế bào và 2 đoạn cuối của nhiễm sắc thể gắn chặt với nhau để hình thành nhiễm sắc thể dicentric (là nhiễm sắc thể khác thường có 2 trung đoạn) Trong quá trình phân bào, nhiễm sắc thể 2 trung đoạn này bị bẻ gãy, thì 1 tế bào sẽ không nhận đủ thông tin di truyền, trong khi tế bào khác lại nhận gấp đôi Vì vậy tế bào con sau kì cuối phân bào sẽ không nhận đủ hoàn toàn tất cả thông tin di truyền cần thiết đối với chức năng sinh sản của nó

 Tiến trình chiếu xạ:

Kết quả di truyền học của tế bào NST khi bị chiếu xạ

Sơ đồ mô tả tiến trình triệt sản côn trùng

Minh họa những nguyên tắc chính của công nghệ SIT

 Self-Contained Dry-Storage Irradiator:

Thiết bị Self-Contained Dry-Storage Irradiator Hộp đựng côn trùng được đặt vào khoang chiếu xạ (vẫn đang ở chế độ

“shield”) Tùy thuộc vào tỉ lệ liều lượng phóng xạ trong ngày, đồng hồ bấm giờ trên bảng điều khiển sẽ được cài đặt để đưa

ra thời gian chiếu xạ thích hợp

o Sử dụng bức xạ gamma

o Nguồn phóng xạ đặt trong 1 tấm chắn bằng chì để bảo vệ

o Đặt những hộp côn trùng vào một khoang chiếu xạ trong khi thiết bị vẫn đang trong chế độ “loading”

o Nhấn nút chuyển sang chế độ chiếu xạ

o Sau khoảng thời gian cài đặt trước máy tự động chuyển sang chế độ shield (chế độ an toàn)

o Cung cấp lượng phóng xạ lớn nhưng thể tích chiếu xạ nhỏ (từ 1-4 lít)

 Large-Scale Panoramic Irradiator:

Nguồn phóng xạ gồm nhiều thanh Co-60 được xếp trên một mặt phẳng có thể nâng lên hoặc hạ xuống trong khoang chiếu xạ Khi được rút ra khỏi khoang, nguồn phóng xạ được chắn bằng nước, hoặc thanh chì, hay những vật liệu có số hiệu nguyên tử lớn thích hợp Do nguồn phóng xạ từ đồng vị Co-60 và Cs-137 phát ra bức xạ Gamma theo mọi hướng, nên để tăng hiệu quả năng lượng sử dụng, người ta có thể cho nhiều hộp côn trùng được chiếu xạ cùng một lúc Để có

sự đồng đều về liều lượng phóng xạ, mỗi hộp côn trùng sẽ được quay đều xung quanh trục của nó trên những mặt phẳng tròn trong suốt quá trình chiếu xạ

 Tiến trình chiếu xạ:

Để tiến trình chiếu xạ được diễn ra hoàn toàn thành công, phải chú ý những bước cơ bản sau:

• Chọn liều lượng phóng xạ thích hợp cho mỗi loài côn trùng chiếu xạ

• Chuẩn bị côn trùng: nhiệt độ, giai đoạn, tuổi tác

• Đóng gói côn trùng triệt sản và giải phóng côn trùng bằng máy bay

• Đối với nhân viên, tuyệt đối giữ nguyên tắc ”ALARA” (As Low As Reasonably Achievable), có nghĩa là tránh phơi nhiễm phóng xạ càng ít càng tốt

Xác định độ ẩm của đất đá

a. Đo sâu

b. Đo bề mặt

 CÁCH TIẾN HÀNH

o Nguồn được sử dụng là nguồn notron nhanh, có năng lượng lớn và được chứa trong một bộ phận máy thăm dò Nguồn được hạ xuống qua một ống dẫn vào đất, thông qua ống dẫn này máy thăm dò kết nối với đơn vị kiểm soát đặt trên mặt đất Notron nhanh

phát ra từ máy dò đi qua ống dẫn vào đất dần bị mất năng lượng do việc va chạm với các nguyên tử hidro Các nguyên tử hidro làm

chậm các notron nhanh hiệu quả do chúng gần như bằng khối lượng Kết quả của việc va chạm là tạo ra một lượng notron chậm

hay notron nhiệt Máy thăm dò đo lượng notron này, mật độ của các notron chậm hay notron nhiệt phụ thuộc chính vào loại đất, vật

làm ống dẫn, và lượng nước trong đất Lượng notron nhiệt phụ thuộc tuyến tính đến tổng lượng nước trong đất.

1925 Naxton &Philippop phát hiêên tia Ronghen có khả năng gây

biến dị.1926-1927 di truyền học phóng xạ đăêt nền tảng cho công

nghiêêp chọn giống đôêt biến phóng xạ

2003 2317 giống cây trồng sử dụng trực tiếp gây đôêt biến và

667 sử dụng gián tiếp phép lai

Ứng dụng công nghệ hạt nhân trong

nông nghiệp bưởi tân triều Đồng Nai

Tùy lượng thời gian, chiếu xạ sẽ tạo đứt gãy NST hoặc thay đổi cấu trúc gen Mẫu chiếu xạ được gieo trực tiếp hay mang về qua đánh giá lại tạo, chọn lọc nhiều thế hệ … giông ưu việt chọn nhân lên sản xuất đại trà

Các lại gây đột biến: Đứt đoạn, trùng đoạn, đảo đoạn

 Cơ sở lý thuyết:

Sử dụng phóng xạ nhân tạo chu kì bán rã khác nhau và bức xạ ra các đồng vị có bản chất và năng lượng khác nhau Sử dụng nguồn chiếu xạ trong lò phản ứng

Gama: λ< 1A do hạt nhân nguyên tử bị kích

thích phóng ra Giải phóng năng

• Thay đổi cấu trúc tế bào, gây biến đổi vật lý, sinh hóa, hóa

học, AND

Chọn tạo giống cây trồng, vi sinh vật; bảo vệ thực vật; nông hóa thổ nhưỡng; chăn nuôi thú y; nuôi trồng thủy sản; bảo quản và chế biến

Nguồn phóng xạ Loại phóng xạ Chu kì bán rã Ứng dụng

14C β- 5730 năm Đánh dấu protein, axit nucleic

và glucozo

3H β- 12,3 năm Đánh dấu dNTPs hay rNTPs

32P β 14,3 ngày Đánh dấu DNA và RNA

Phương pháp đánh dấu đồng vị phóng xạ

 Nguyên tắc;

o Cho phần cây ở trên mặt đất tiếp xúc với không khí có chứa CO2 (phân tử CO2 có chứa đồng vị C14) Khí CO2sau

đó sẽ được cây hấp thụ, thông qua quá trình quang hợp, được cây tổng hợp thành tinh bột Tinh bột sau đó được chuyển đổi thành glucôzơ và được vận chuyển tới các bộ phân của cây

 Quá trình cố định C trong cây – Chu trình Calvin

 Quá trình cố định C trong cây – Chu trình Calvin

Hấp thụ khí 14CO2 Theo dấu vết của nguyên tử 14C phóng xạ, đầu tiên phân tử CO2 gắn vào phân tử bisphosphate (RuBP) Sau đó ngay lập tức bị phân tách tạo ra hai phân tử phosphoglycerate (PGA) Một phân tử PGA

ribulose1,5-có chứa nguyên tử 14C phóng xạ

 Thí nghiệm bóc một lớp vỏ thân cây có chứa mạch rây

ngăn cản sự vận chuyển chất dinh dưỡng từ lá xuống rễ

Dùng 14CO2 cung cấp cho lá, ta thấy được 14C có trong

đường saccarose vận chuyển qua mạch rây

 Phân tích dòng mạch rây, thành phần chính là saccarôzơ

Ngoài ra, còn có fuctozơ, một số loại đường khác, amino axit,

axit hữu cơ và hormone cũng được vận chuyển trong mạch

rây

 Lịch sử phát hiện AND (Deoxyribonucleic acid) :

o Năm 1944, Oswald Avery đã chứng minh nhiễm sắc thể và gen được cấu tạo từ DNA Năm 1928, Frederick Griffith đã chuyển đổi vi khuẩn vô hại thành virus gây bệnh dựa trên kết luận của Oswald Avery

o Năm 1952, Martha Chase và Alfred Hershey đã dùng DNA của virus được đánh dấu phóng xạ cho nhiễm vào tế bào vi khuẩn, cũng

có kết quả tương tự

o Những thí nghiệm này đã cho thấy DNA là vật liệu di truyền, được mô tả lần đầu tiên bởi Friedrich Miescher vào năm 1869 Nhưng phải mất 80 năm sau thì DNA mới được chứng minh chắc chắn là vật liệu thông tin di truyền

 Thí nghiệm của Griffith:

Năm 1928, ông đã thực hiện một loạt các quan sát bất ngờ trong khi thử nghiệm với vi khuẩn gây bệnh:

 Thí nghiệm của Griffith:

o Ông cho chuột nhiễm loại vi khuẩn gây bệnh S Pneumoniae (còn gọi là Pneumococcus), chuột bị chết do máu bị nhiễm độc

o Ông cho những con chuột khác nhiễm dòng vi khuẩn đột biến S pneumoniae thiếu vỏ bọc polisaccarrit, chuột không chết

o Ông đặt tên dòng vi khuẩn có khả năng gây bệnh gọi là dòng S, dòng không gây bệnh gọi là dòng R

o Như vậy, thông tin di truyền có thể chuyển từ tế bào này sang tế bào khác và làm biến đổi tế bào đó Quá trình này được gọi là quá trình biến nạp

 Thí nghiệm của Avery:

o Năm 1944, ông và đồng nghiệp là Colin MacLeod đã đưa ra “nguyên lý biến nạp” Ông đã chuẩn bị một hỗn hợp dòng vi khuẩn

S Streptococcus đã chết và dòng vi khuẩn R Streptococcus mà Griffith đã sử dụng Sau đó, ông loại bỏ hết protein trong hỗn

hợp, với độ tinh khiết 99,98% Ông thấy rằng mặc dù đã loại bỏ hết protein nhưng quá trình biến nạp vẫn xảy ra bình thường

o Kết quả của ông ban đầu vẫn không được chấp nhận vì nhiều nhà sinh học vẫn cho rằng protein là vật liệu di truyền

 Thí nghiệm của Hershey – Chase dùng nguyên tố phóng xạ chứng minh DNA là vật chất di truyền

 Thí nghiệm của Hershey – Chase dùng nguyên tố phóng xạ chứng minh DNA là vật chất di truyền:

 Thí nghiệm thứ nhất: đánh dấu DNA của phago bằng cách cho phago sinh trưởng trong môi trường có chứa đồng vị 32P, đồng vị

này sẽ kết hợp vào nhóm photphat của protein mới được tạo thành Sau đó ông cho phago lây nhiễm vào tế bào vi khuẩn 32P được

tìm thấy trong tế bào vi khuẩn chứng tỏ DNA được tiêm vào tế bào chủ Cũng tìm thấy 32P trong các virus thế hệ sau

 Thí nghiệm thứ hai: đánh dấu vỏ protein của phago, cho phago sinh trưởng trong môi trường có chứa đồng vị 35S, đồng vị này sẽ kết hợp vào các amino axit của lớp vỏ protein mới tạo thành Sau đó, cho phago lây nhiễm vào vi khuẩn, ông thấy rằng 35S được

tìm thấy trong môi trường mà không có ở trong tế bào vì lớp vỏ protein bị đã gỡ bỏ sau khi DNA được tiêm vào tế bào

Kết quả thí nghiệm chứng tỏ vật liệu di truyền được truyền lại cho thế hệ phago mới là DNA mà không phải là protein.

 Cải tạo giống cây trồng

 Nghiên cứu các quá trình sinh học

- Tạo giống có năng suất cao hơn

- Thích hợp hơn với điều kiện môi trường

 Trong công nghệ nuôi trồng nấm trong chọn giống và nuôi trồng.

 Để xử lý rác thải nông nghiệp như rơm rạ, bã mía để làm thức ăn cho động vật

hoặc cơ chất cho phân bón vi sinh

 Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân làm cho côn trùng vô sản, bảo vệ mùa màng.

 Mục tiêu:

• Tạo màu đa dạng cho hoa cúc và sản xuất giống hàng loạt trên cơ sở một số giống.

• Tạo những giống cúc sạch bệnh, có thể trồng quanh năm, tạo điều kiện cho nông dân kéo dài các vụ hoa, nâng cao hiệu quả sản xuất.

 Phương pháp thực hiện: Chiếu xạ tia gamma với giồng cây

Kết quả:

• Từ giống cúc màu trắng, tạo ra được giống hoa màu vàng

• Từ giống cúc vàng pha lê, hoa màu vàng cánh ống

• Nhân được giống hoa màu vàng cánh mở và từ giống cúc tím Đài Loan nhận được giống

hoa màu nâu vàng

• Giống cúc mới trồng được hai vụ/năm, tạo điều kiện cho nông dân kéo dài các vụ hoa,

chủ động giống, nâng cao hiệu quả sản xuất

• Tạo ra những giống mới có phẩm chất tốt, sản lượng cao.

• Bảo quản tốt hơn sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch

Phương pháp nghiên cứu:

• Chiếu xạ bằng nguồn phóng xạ côban vào 1000 cành bưởi rồi 1.000 cành này được ghép với 1.000 cây bưởi mẹ từ vùng bưởi Tân Triều

• Chọn giống cây ưu việt, ít hạt đem nhân giống

Kết quả:

• Chọn ra được ba giống có quả không hạt gồm: ĐLC240, ĐLC434 và ĐLC436

Thank You !