نقش و کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی

[فلفل نمك]

پرتوهای گاما اصولاً پرتوهاي گاما كه از انواع پرتوهاي الكترومغناطيس مي‎باشند به دليل دارا بودن طول موج كوتاه‎تر، داراي انرژي و نفوذپذيري بيشتري نسبت به پرتو ايكس مي‎باشند. اين پرتو از واكنش‎هاي هسته‎اي برخي راديوايزوتوپها يعني كبالت ‎- 60 و سزيم ‎- 137 به دست مي‎آيد. پرتو مذكور بسيار نافذ و خطرناك مي‎باشد به طوري كه براي جلوگيري از صدمات آن نياز به استفاده از حفاظ‎هاي غيرقابل نفوذ است. منابع اين پرتو براي پرتودهي بذور به شكل ‎Gamma Cell و براي پرتودهي گياهان در شرايط اتاقك‎هاي كوچك، گلخانه و يا مزرعه به صورت ‎Gamma Room، ‎Gamma Greenhouse و ‎Gamma Field به كار مي‎رود.

[فلفل نمك]

پرتو ماوراء بنفش توانايي نفوذ اين نوع پرتو در بافت‎ها اصولاً بسيار كم است و استفاده از آن در گياهان نيز محدود مي‎باشد و فقط در برخي موارد جهت پرتودهي دانه‎هاي گرده و يا اسپورها به كار مي‎رود. در تحقيقات مربوط به كشت بافت گياهي و اصلاح نباتات به خصوص زماني كه ژن‎ها به صورت انفرادي مدنظر هستند مورد استفاده قرار مي‎گيرد. جذب اشعة ماوراء بنفش به مقدار زيادي بستگي به ساختمان مولكولي دارد. اثرات بيولوژيكي اين نوع پرتوها به مقدار زيادي بستگي به طول موج آنها دارد. طول موج‎هاي بين 2500 الي 2900 نانومتر از نظر بيولوژيكي بسيار مؤثر هستند زيرا در اين محدوده بيشترين ميزان جذب نور توسط اسيدهاي نوكلئيك صورت مي‎پذيرد

[فلفل نمك]

پرتو بتا حاصل از محلول‎های ايزوتوپی تأثير ذره‎هاي بتا (الكترون‎ها) كه از عناصري نظير P32 و ‎S35 توليد مي‎شوند بر روي بافت‎ها، شبيه به پرتوهاي گاما و ايكس مي‎باشد ولي اصولاً ميزان نفوذپذيري ذره‎هاي بتا كمتر از پرتوهاي گاما و ايكس مي‎باشد.
براي افزايش ميزان نفوذپذيري اين نوع پرتوها مي‎توان راديوايزوتوپ‎هاي توليدكنندة بتا را به صورت محلول در اختيار گياهان قرار داد و به اين صورت P32 و ‎S35 مي‎توانند به طور مستقيم درون هستة سلول قر ار بگيرند و اثر واقعي خود را بگذارند. در اين رابطه گلوبرچ در سال 1965 اشاره نمود كه طرز عمل و تأثيرگذاري منبع پرتوهاي داخلي با منبع پرتوهاي خارجي تفاوت دارد و از طرف ديگر با توجه به اينكه تفاوت زيادي بين يك سلول با سلول ديگر و يا يك بافت با بافت ديگر وجود دارد بنابراين تعيين دقيق دز دريافتي از منبع پرتو داخلي در نمونه‎هاي گياهي بسيار مشكل است. در آزمايشي كه توسط كاوايي در سال 1963 صورت گرفت بذور برنج در حالت جوانه زده و در حالت خواب درون محلول حاوي P32 به مدت دو هفته قرار داده شدند. بذور در حال جوانه‎زني و همچنين گياهچه‎هاي در حال رشد توانستند در طي اين مدت P32 را جذب نمايند و حتي مقداري از P32 در گياهان نسل 1M نيز باقي ماند. در اين آزمايش ميزان دز دريافتي براي هر بذر 40-5/2 بوده است و اين در حالي است كه ميزان 50LD براي هر بذر 15-10 بوده است. كاوايي معتقد است كه استفاده از P32 و ‎S35 براي ايجاد موتاسيون بسيار مؤثرتر از پرتوهاي گاما و يا ايكس است.
با توجه به اينكه نيمه عمر P32 معادل 3/14 روز و ‎S35 معادل 87 روز مي‎باشد، كاوايي در آزمايشات خود در گياهان برنج نسل 1M كه بذور آنها آغشته به راديو ايزوتوپ‎ها شده بود، همچنان راديواكتيويته را مشاهده نمود (در مرحله پنجه‎زني).
ماتسومورا (1962) تعدادي از بذور گياهان جنس ‎Triticum را دو روز پيش از كاشت در محلول P32 و ‎I131 قرار داد تا بدين وسيله تأثير ذرات بتا داخلي را با پرتوهاي گاما حاصل از منبع خارجي مقايسه نمايد. در اين آزمايش تأثير پرتو بتا به ميزان ‎mCi/g2/0-15/0 حاصل از محلول P32 و پرتو بتا به ميزان ‎mCi/g8/0 حاصل از محلول I131 مشابه تأثير پرتو گاما به ميزان 5/2 كيلوراد بود. استين و اسپارو (1966) به منظور پرتودهي مريستم انتهايي گياه ‎Kalanchoe توسط ذرات بتا از ‎Sr90 و ‎Y90 به عنوان منبع پرتو استفاده كردند. حداكثر انرژي بتا حاصل از ‎Sr90 معادل ‎MeV 546/0 و ‎Y90 معادل ‎MeV 27/2 مي‎باشد. بنابراين دو عنصر مذكور مي‎توانند به عنوان منبع پرتو بتا از نظر افزايش نفوذپذيري به درون بافت‎ها، تأثيرات بيولوژيكي مؤثري داشته باشند.

[فلفل نمك]

تأثير عوامل محيطی و بيولوژيكی در واكنش گياهان نسبت به پرتوهای يونيزان
اصولاً واكنش گونه‎هاي مختلف گياهي به موتاژن‎هاي فيزيكي (و يا شيميايي) تحت تأثير عوامل محيطي و بيولوژيكي بسيار متنوع قرار دارد كه البته بين اثرات اين عوامل تا حدي هم‎پوشاني نيز وجود دارد. در اين مبحث به برخي از مهم‎ترين اين عوامل اشاره مي‎شود.
عوامل محيطي
عوامل محيطي عبارتند از اكسيژن، رطوبت بذر، درجه حرارت، شرايط قبل و بعد از تيمار، نوع پرتو يونيزه‎كننده و ميزان نور.

اكسيژن
اكسيژن بيشتر از عوامل ديگر اهميت دارد به طوري كه اثرات ساير عوامل با آن تداخل دارد. در بررسي‎هاي مختلف طيف گسترده‎اي از تأثير اكسيژن در حساسيت گياه نسبت به پرتو به دست آمده است.

رطوبت
حساسيت گياه به پرتو با تغيير رطوبت بذر حتي به ميزان 2/0 تا 3/0 درصد تغيير مي‎كند و چون براي متخصصين اصلاح نباتات تغيير درصد رطوبت بذر آسان‎تر از تغيير ميزان اكسيژن مي‎باشد، استفاده از اين عامل در مقايسه با اكسيژن، متداول‎تر مي‎باشد و با اين عمل اثر اكسيژن نيز كاهش مي‎يابد.

درجه حرارت
درجه حرارت سلول گياهي، قبل، طي و بعد از پرتودهي ممكن است بر روي تغييرات ژنتيكي ايجاد شده اثر گذارد. شوك حرارتي حدود 60 درجه سانتي‎گراد بلافاصله پس از پرتودهي مي‎تواند آسيب وارده به گياهچه و ناهنجاري‎هاي كروموزمي در نسل اول را كاهش دهد، بدون آنكه بر ميزان فراواني موتاسيون القايي اثر گذارد.

شرايط قبل و بعد از تيمار
استفاده از مواد شيميايي يا تغيير درجه حرارت باعث تغيير حساسيت گياه به پرتو مي‎شود. در صورتي كه نخواهيم بذور پرتو داده شده را بلافاصله بكاريم، مي‎بايست بذوري كه حاوي 14-12 درصد رطوبت هستند را براي مدت 4 هفته در دماي 20-15 درجه سانتي‎گراد قرار دهيم.

نوع پرتو
انواع پرتوهاي يونيزان در اثرات نسبي بيولوژيك، با يكديگر اختلاف دارند و نوع دز يعني حاد يا مزمن بودن نيز باعث تغيير واكنش موجود نسبت به پرتو مي‎گردد.

عوامل بيولوژيكي
عوامل بيولوژيكي به دو دسته تقسيم مي‎شوند. دستة اول شامل عوامل فيزيولوژيكي، مورفولوژي و شيميايي است همچنين دستة دوم شامل عوامل سيتولوژيكي و ژنتيكي مي‎باشند كه ذيلاً به شرح آنها پرداخته مي‎شود.

عوامل فيزيولوژيكي، مورفولوژي و شيميايي
اندازه و شكل بذر، پوشش بذر، اندازة جنين، مواد غذايي و شيميايي داخل بذر، تراكم يون‎هاي ايجاد شده، سن بذر و خواب بذر، جزء اين دسته از عوامل محسوب مي‎شوند.

اندازه و شكل بذر
اندازه و شكل بذر مي‎تواند عاملي در تغيير حساسيت به پرتو باشد. به طور مثال در جنس عدس ‎(Lentil) ارقام بذر درشت در مقايسه با ارقام بذر ريز حساسيت بيشتري به پرتو نشان مي‎دهند ولي در جنس كتان (Lentil) ارقام بذر ريز در مقايسه با ارقام بذر درشت نسبت به پرتو حساس‎تر مي‎باشند كه احتمالاً اين حساسيت به پرتو بيشتر تحت تأثير اندازة كروموزوم‎ها و كمتر تحت تأثير اندازه و شكل بذر مي‎باشد.

پوشش بذر
در اين مورد موتاژن‎هاي شيميايي نسبت به موتاژن‎هاي فيزيكي داراي اهميت بيشتري مي‎باشند زيرا اين پوشش باعث تغييراتي در نفوذپذيري مواد شيميايي به داخل بذر مي‎شود.
البته وجود پوشش بذر، حساسيت نسبت به پرتو را نيز تغيير مي‎دهد و مشاهده شده است كه در بعضي از گياهان بذور داراي پوشش حساسيت كمتري نسبت به زماني كه پوشش آنها برداشته مي‎شود، دارند.

اندازة جنين
اندازة جنين نيز عامل مهمي در حساسيت به پرتو مي‎باشد يعني بذوري كه داراي جنين بزرگترين مي‎باشند، هدف‎هاي بهتري در پرتوتابي هستند و احتمال برخورد ذرات پرتو به آنها بيشتر است و برعكس جنين‎هاي كوچكتر نه تنها احتمال برخورد ذرات پرتو به آنها كمتر است بلكه جنين كوچك داراي مواد غذايي بيشتري مي‎باشد و در نتيجه پرتوها بايد از مواد غذايي بيشتري عبور كنند تا به جنين برسند كه اين امر باعث كاهش حساسيت جنين‎هاي كوچكتر نسبت به پرتوتابي مي‎باشد.

مواد غذايي و شيميايي داخل بذر
مواد غذايي و شيميايي درون بذر نيز در ميزان مقاومت يا حساسيت به پرتو مهم مي‎باشند به طوري كه پرتوتابي آندوسپرم با دزهاي بالاي پرتو گاما (1000 كيلوراد) و سپس پيوند زدن جنين سالم بر روي آن، سبب كاهش رويش در اندام هوايي و سيستم ريشه‎اي مي‎شود و حتي بر ميزان بقاء در مزرعه نيز تأثير زيادي مي‎گذارد و سپس كاهش بسيار شديد آن مي‎گردد. از طرفي نوع تركيب شيميايي بر نيز بر روي حساسيت به پرتو تأثير مي‎گذارد. به عنوان مثال مقاومت زياد گياهان روغني در مقابل پرتو ايكس، با مقدار چربي داخل سلول در ارتباط مي‎باشد. همچنين مشخص گرديده مقدار زياد اسيد اسكوربيك با بالا بودن مقاومت نسبت به پرتو ارتباط دارد. حتي كمبود مواد معدني مختلف باعث تغيير در حساسيت به پرتو در بعضي گياهان مي‎شود.

تراكم يونهاي ايجاد شده
در كولتيوارهايي كه تراكم يوني يكسان دارند، انتظار مي‎رود كه در برابر پرتوتابي آسيب مشابه ببينند. در دو كولتيوار حساس و مقاوم گندم تراكم يون‎هاي ايجاد شده مورد اندازه‎گيري قرار گرفت و ارتباط ناچيزي بي آسيب بيولوژيك با مقدار يون‎ها به دست آمد. به اين ترتيب به نظر مي‎رسد كه كوليتوار مقاوم بايد به طريقي در مقايسه با كوليتوار حساس از خود بهبودي نسبي نشان دهد و اين بهبودي ممكن است در اثر پراكندگي يون‎هاي ايجاد شده در قسمت‎هاي مختلف ساختمان شيميايي اندام‎هايي همچون جنين، آندوسپرم و يا پوشش بذر باشد.

سن بذر
سن بذر نيز عاملي در واكنش به پرتو مي‎باشد. در بذور مسن‎تر پرتوتابي مي‎تواند ناهنجاري‎هاي كروموزمي بيشتري توليد نمايد. حتي تأخير در برداشت نيز ممكن است باعث تغيير واكنش بذور نسبت به تابش پرتو شود. موضوع سن بذر در رابطه با حساسيت نسبت به پرتو، در مورد موتاژن‎هاي شيميايي نيز صادق است.

خواب بذر
هر تأخيري در جوانه زدن يا به عبارت ديگر خواب بذر (مكانيكي يا شيميايي) باعث افزايش حساسيت به پرتو مي‎گردد.

[فلفل نمك]

اندام‎ها و اجزاء گياهی قابل پرتوتابی اغلب قسمت‎هاي مختلف گياه مي‎توانند با يكي از روش‎هاي پرتودهي، تحت تأثير پرتو قرار گيرند ولي به هر حال هميشه سعي بر اين است كه آسان‎ترين روش انتخاب شود. اندام‎ها يا اجزايي از گياهان كه معمولاً مي‎توانند مورد پرتوتابي قرار گيرند عبارتند از بذور يا گرده، كل گياه، قلمه حاوي جوانه، غده، پياز، استولون (ساقه‎هاي روي زميني خزنده)، سلول‎ها و بافت‎هاي گياهي حاصل از كشت بافت (و يا كالوس).
اندام‎هاي مختلف گياهي، حساسيت‎هاي متفاوتي نسبت به پرتو از خود نشان مي‎دهند. عكس‎العمل يك سلول نسبت به پرتو به مقدار زيادي بستگي به شرايط فيزيولوژيكي سلول در هنگام پرتوتابي و همچنين شرايط قبل و پس از پرتودهي دارد.

كل گياه
گياهاني كه داراي ابعاد بزرگ هستند و يا به تعداد زياد مي‎باشند، به راحتي درون گاما ‎- روم و يا گاما ‎- فيلد قابل پرتوتابي هستند. گياهان كوچك جثه و يا گياهاني كه در مرحلة گياهچه‎اي هستند با استفاده از دستگاه‎هاي توليد پرتو ايكس و يا به كار بردن منبع گاما در شرايط گلخانه و يا اتاقك‎هاي مخصوص كه حاوي محافظ هستند، قابل پرتوتابي مي‎باشند. امروزه كمتر از گاما ‎- فيلدها استفاده مي‎شود زيرا روش‎هاي بهتر و اقتصادي‎تر از نظر اصلاح نباتات به خصوص براي گياهاني كه با بذر ازدياد مي‎شوند ابداع شده است.

بذور
بذور بهترين مواد براي پرتودهي در آزمايشات ايجاد موتاسيون و اصلاح نباتات مي‎باشند. بذور گياهان را مي‎توان در شرايط مختلف فيزيكي محيط مورد پرتودهي قرار داد. به عنوان مثال مي‎توان آنها را به صورت خشك شده، يخ زده شده. و يا حتي هنگامي كه درون محلول‎هاي مختلف هستند تحت تأثير پرتو قرار داد. بذور در حالت خشك از نظر فيزيولوژيكي كمترين فعاليت را دارند بنابراين مي‎توان آنها را براي مدت طولاني بدون بروز هرگونه صدمه‎اي در شرايط وجود اكسيژن و حتي بدون وجود اكسيژن نگهداري كرد. بذور خشك كه داراي خواب بذر هستند به راحتي امكان انتقال به مسافت‎هاي بسيار دور را دارند. ولي به هر حال براي ايجاد تغييرات ژنتيكي در بذور به دزهاي پرتو بيشتري در مقايسه با ساير اندام‎هاي گياهي نياز است. در صورتي كه بذور گياهان پيش از پرتودهي درون آب فرو برده شوند، به ميزان پرتو كمتري احتياج است ولي به هر حال پس از جذب آب توسط بذور امكان جوانه‎زني آنها وجود دارد بنابراين كار كردن با اين نوع بذور براي مراحل بعدي مشكل‎تر است. در آزمايشي كه فروز ‎- گرتزن و همكاران بر روي جو انجام داند، گزارش نمودند كه قرار دادن بذور اين گياه درون آب به مدت 12-8 ساعت در دماي 30 درجه سانتي‎گراد و يا به مدت 35-20 ساعت در دماي 20 درجه سانتي‎گراد باعث صدمه ديدن بذور گرديد. به طور كلي در اغلب موارد توصيه مي‎شود براي بذوري كه نياز به خيساندن براي مدت طولاني دارند، دما در محدودة صفر درجةسانتي‎گراد نگه داشته شود (ولي لازم به ذكر است كه بذر بعضي از گونه‎هاي گياهي تحمل چنين درجه حرارتي را ندارند) كه در اين حالت فراهم كردن اكسيژن به ميزان كافي ضروري است.
ريگز گزارش داد مقاومت بذور ذرات قرار داده شده در آب كه مجدداً خشك شده‎اند، نسبت به بذور جو بيشتر است. بنابراين عكس‎العمل‎هاي متفاوت بذور گياهان نسبت به قرار داده شدن درون آب به مقدار زيادي بستگي به گونة آنها دارد.
استفاده از پرتوهاي ماوراء بنفش بر روي بذور گياهان از نظر ايجاد تغييرات ژنتيكي چندان موفقيت‎آميز نبوده است.

دانة گرده
يكي از محاسن بزرگ پرتودهي دانة گرده در مقايسه با پرتودهي بذر يا گياه كامل آن است كه در حالت پرتودهي گياه كامل شيمر توليد مي‎شود و گياهان توليد شدة 1m از جنين پرتو نديده به وجود مي‎آيند ولي پرتودهي دانة گرده از اين نظر حائز اهميت مي‎باشد كه در صورت ايجاد تغييرات ژنتيكي در ريختة ارثي دانة گرده، اين تغييرات توسط آميخته شدن هسته زايشي گرده با سلول تخم در جنين تثبيت شده و سلول‎هاي اندام‎هايي كه بعد از رشد جنسي به وجود مي‎آيند همگي از نظر ريختة ارثي مشابه مي‎باشند و رقابتي بين سلول‎ها از نظر تغذيه و رشد مشاهده نمي‎گردد.
از معايب پرتودهي دانه‎هاي گرده آن است كه تعداد موتاسيون حاصله بسيار اندك است و همچنين كوتاه بودن زمان زنده بودن دانه گرده يكي از مشكلات ديگر به شمار مي‎آيد. بنابراين، اين روش براي دانةگردة گياهاني كه براي چند ماه مي‎توانند زنده بمانند مناسب خواهد بود. از طرف ديگر تحقيقات انجام شده نشان داده‎اند كه بهترين قسمت گياه براي پرتودهي با اشعة ماوراء بنفش، دانه‎هاي گرده مي‎باشد.

مريستم‎ها
آناتومي و قسمت‎هاي مختلف مريستم‎هاي جنين، داراي اهميت زيادي براي ايجاد موتاسيون بذر مي‎باشند زيرا مشخص مي‎شود كه آيا سلول‎هاي جهش يافته در حين ايجاد تفرقات از بين خواهند رفت يا اينكه مي‎توانند توليد سلول‎هاي كافي براي بافت‎هاي جوانه‎زني بنمايند. ساختمان قسمت‎هاي مختلف مريستم و تشكيل مريستم‎هاي جديد در طي تقسيمات سلولي به خصوص در پرتودهي گياهاني كه به صورت غيرجنسي توليدمثل مي‎كنند حائز اهميت است. در اين رابطه استفاده از كشت بافت كاربرد بسيار جالبي در اصلاح نباتات از طريق موتاسيون را به وجود آورده است.

تأثير موتاژن‎ها بر روي بذور در نسل اول
ايجاد خسارت و كشندگي در گياهان
اصولاً موتاژن‎هاي فيزيكي و شيميايي مي‎توانند سه نوع تأثير جالب از ابعاد ژنتيكي يا اصلاح نباتات داشته باشند كه عبارتند از:
الف) خسارت فيزيولوژيكي (صدمة اوليه)
ب) موتاسيون‎هاي عاملي (موتاسيون‎هاي نقطه‎اي، موتاسيون‎هاي ژني)
ج) موتاسيون‎هاي كروموزومي شكست‎هاي كروموزومي)
موتاسيون‎هاي كروموزومي و عاملي ممكن است از نسل 1m به ساير نسل‎ها انتقال يابند ولي اثرات فيزيولوژيكي معمولاً به نسل اول منحصر مي‎باشند. موتاسيون‎هاي عاملي را نمي‎توان در نسل اول به وضوح مشاهده نمود مگر آنكه موتاسيون در گامت‎هاي هاپلوئيد اتفاق افتاده باشد و به طور كلي موتاسيون‎هاي عاملي و كروموزومي از نظر ايجاد تغييرات در مادة ژنتيكي به خوبي شناخته شده‎اند.
تأثيرات فيزيولوژيكي داراي طبيعت‎هاي بسيار متفاوتي هستند و مي‎توان آنها را از طريق بررسي سيتولوژيكي و همچنين خسارت‎هاي وارد شده به اندام‎ها و يا عكس‎العمل موجود زنده مورد بررسي قرار داد كه در اين خصوص طبق نظر اسپارو (1961) بهترين و مهم‎ترين اثر قابل بررسي، كاهش رشد و يا مرگ موجود زنده تحت تأثير موتاژن‎ها مي‎باشد.
خسارت‎هاي فيزيولوژيكي مي‎توانند مبدأ كروموزومي و يا خارج كروموزومي داشته باشند كه جداسازي اين دو نوع مبدأ از يكديگر بسيار مشكل مي‎باشد.
ولي به هر حال هر سه نوع تأثير حاصل از موتاژن‎ها كه در بالا به آنها اشاره شد به مقدار زيايد بستگي به دز پرتو دارد به خصوص اينكه خسارت‎هاي فيزيولوژيكي تحت تأثير ميزان دز به شدت تغيير مي‎كنند. به همين دليل است كه هدف اصلي پيدا كردن دزهايي است كه خسارت فيزيولوژيكي اندك ولي اثرات ژنتيكي بالايي داشته باشند.
در غلات همبستگي بالايي بين ارتفاع گياهچه‎هاي نسل 1m و بقاء آنها با فراواني موتاسيون در نسل 1m مشاهده شده است. بنابراين اندازه‎گيري كمي خسارت وارد شده در نسل 1m در طي برنامه‎هاي اصلاح نباتات از طريق موتاسيون معمول است. بررسي خسارت گياهان از نظر كمي در نسل اول از طريق روش‎هاي زير امكان‎پذير است:
1- ارتفاع گياهچه، در زمان مشخص پس از جوانه‎زني در آزمايشگاه تعيين مي‎شود.
2- طول ريشه، بلافاصله پس از جوانه‎زني در آزمايشگاه تعيين مي‏‎شود.
3- بررسي ميزان سبز شدن در شرايط مزرعه و يا جوانه‎زني در شرايط آزمايشگاهي.
4- بررسي درصد بقاء (زنده ماندن) در مزرعه يا در شرايط آزمايشگاهي.
5- تعداد سنبله‎ها در گياه.
6- تعداد گلچه‎ها در هر سنبله.
7- تعداد دانه در هر سنبله.
8- تعداد دانه يا ميوه در هر گياه.
هم‎زمان با افزايش ميزان دز، مقدار هر يك از فاكتورهاي فوق‎الذكر كاهش مي‎يابد. براي موارد 5 و 6 در حالتي كه گياهان با فواصل يكسان درون گلدان‎هاي آزمايشي كاشته شده باشند، تغييرات به وضوح قابل مشاهده هستند.

اثرات سيتولوژيكي
در بعضي موارد تأثير موتاژن‎ها را مي‎توان از نظر سيتولوژيكي مورد بررسي قرار داد. يكي از تغييرات رايج، موتاسيون‎هاي كروموزومي است كه در حالت‎هاي ميوز و يا ميتوز مي‎تواند به وقوع بپيوندد. انواعي از موتاسيون‎هاي كروزموزومي القاء شده به صورت ميوتيك و ميتوتيك همچنين تغييرات ژنتيكي، توسط دانشمندان مختلف ارائه شده است.
پس از پرتودهي بذور گياهان، تجزية چرخة ميتوتيك در سلول‎هاي ريشه و اندام هوايي به عنوان يك آزمون سريع براي بررسي تأثير موتاژن شناخته شده است. انجام اين آزمون بسيار سخت‎تر از اندازه‎گيري ارتفاع گياهچه‎ها مي‎باشد. استفاده از آزمون فوق‎الذكر در مواردي كه تأثيرات سيتولوژيكي ايجاد شده ناشناخته هستند و يا تا به حال به خوبي تفهيم نشده‎اند بسيار مشكل است. از طرف ديگر همانطور كه قبلاً اشاره شد، تأثيرات موتاژن‎ها ممكن است باعث تأخير در جوانه‎زني بذور پرتو دا ده شده، گردد. همچنين ممكن است باعث تأخير در تقسيمات سلولي و يا كاهش سرعت چرخة ميتوتيك شود. اگرچه انجام مشاهدات در مرحلة متافاز ميتوتيك در بسياري از گونه‎هاي گياهي امكان‎پذير است ولي مرحلة آناف از از نظر بررسي مقدار موتاسيون‎هاي كروموزومي ايجاد شده، مناسب‎تر است.

عقيم شدن
كاهش القاء موتاسيون از نظر ظرفيت باروري در گياهان بستگي به عوامل و منابع مختلفي دارد. اين پديده‎ها عمدتاً شامل موارد زير است:
الف) توليد يا افزايش عوامل بازدارندة رشد و يا گلدهي.
ب) گلها ظاهر مي‎شوند ولي از نظر ساختارهاي مورد نياز در باروري، كمبود دارند.
ج) ساختارهاي مؤثر در باروري وجود دارند ولي دانه‎هاي گرده تشكيل نمي‎شوند.
د) عمل لقاح صورت مي‎گيرد ولي جنين پيش از مرحلة رسيدگي از بين مي‎رود.
هـ) بذور تشكيل مي‎شوند ولي از نظر جوانه‎زني ضعيف هستند و يا بلافاصله پس از جوانه‎زني از بين مي‎روند.
اما به طور كلي يكي از عوارض شايع در اغلب موارد، عدم حضور گامت‎هاي فعال مي‎باشد. اثر القايي موتاژن‎ها از نظر عقيم‎سازي ممكن است نتيجة:
الف) موتاسيون‎هاي كروموزومي باشد.
ب) موتاسيون‎هاي عاملي باشد.
ج) موتاسيون‎هاي سيتوپلاسمي باشد.
د) تأثيرات فيزيولوژيكي باشد.
در اغلب موارد موتاسيون‎هاي كروموزومي علت اصلي ايجاد عقيم‎سازي در اثر القاء موتاژن‎ها مي‎باشد. مشابه با عوارض نامطلوب فيزيولوژيكي حادث شده در اثر موتاژن، عقيم شدن نيز مي‎تواند معياري باشد براي تعيين ميزان حداكثر دز پرتو كه به بذر داده مي‎شود. در اكثر موارد حتي اگر فقط يك دز مشخص مورد استفاده قرار گرفته باشد، ميزان عقيم شدن در نسل 1m از گياه به گياه ديگر و حتي از يك گل آذين به گل آذين ديگر در يك گياه بسيار متغير مي‎باشد. در اين رابطه به عنوان مثال مي‎توان به گياه جو اشاره نمود. براي تعيين ميزان كمي عقيم شدن در نسل 1m مي‎توان اقدام به بررسي ميزان از بين رفتن دانه‎هاي گرده و يا بذور گياهان نمود. براي بررسي تلفات دانه‎هاي گرده مي‎توان از روش‎هاي سيتولوژيكي استفاده كرد و براي تعيين عقيم شدن بذور گياهان، از روش‎هاي آماري بايد استفاده نمود.

استفاده از روش‎ موتاسيون القايي در اصلاح گونه‎هايي كه از طريق بذر ازدياد مي‎يابند.
انتخاب والدين (ارقام) و انتقال نسل‎هاي 1m تا 3m به منظور انتخاب موتانت‎ها
اهداف
به منظور دستيابي به يك برنامة موفق اصلاحي از طريق موتاسيون‎، داشتن اهداف مشخص و نوع موتانت‎هاي مورد نظر ضروري مي‎باشد. اغلب اهداف مورد نظر عمدتاً عبارتند از:
الف) بهبود يك و يا چند صفت خاص از يك رقم و يا يك لاين.
ب) انتخاب و سپس القاء يك ويژگي ظاهري (مورفولوژيكي) نظير رنگ يا ريشك‎ها به ارقامي كه مي‎توانند اين ويژگي خاص را پذيرا باشند.
ج) القاء نر عقيمي و يا استرداد باروري، مي‎تواند در ايجاد لاين‎هاي مورد نياز در توليد ارقام هيبريد بسيار مثمر ثمر باشد.
د) استفاده از موتاسيون امكان تويد ژنوتيپ‎هاي سازگار با شرايط مختلف را دارد كه مي‎توانند بعضي از صفات خاص را به صورت ارثي به نسل‎هاي بعد نيز منتقل نمايند.

معيارهاي انتخاب
براي انتخاب ارقام والد كه قرار است موتاسيون بر روي آنها انجام گيرد (القاء شود) مي‎بايست به موارد زير توجه داشت:
الف) به منظور كاهش ميزان تغييرات و به وجود آمدن انواع اختلاط‎ها و يا گياهان خارج از رده، مي‎بايست يك و يا تعداد اندكي از ارقام شاخص و ممتاز از هر گونة گياهي را انتخاب نموده و در يك فصل مشخص بر روي آن تحقيقات مورد نظر را انجام داد (به ويژه توصيه مي‎شود اين نوع تحقيقات در مكان‎هايي كه كشت گياه مورد نظر متداول نيست صورت گيرد).
ب) ارقامي كه به عنوان والد انتخاب مي‎شوند مي‎بايست:
‎i) از كوليتوارهايي باشند كه به تازگي معرفي شده‎اند.
Ii) از لاين‎هاي پيشرفته‎اي باشند كه به زودي به عنوان رقم معرفي مي‎شوند.
Iii) از ارقام معرفي شده و يا لاين‎هاي اميدبخشي باشند كه قابليت پذيرش صفاتي نظير مقاومت به خوابيدگي ساقه (ورس)، مقاومت به آفت يا بيماريخاص، مقاومت به علف‎كش‎ها و قارچ‎كش‎ها را دارا باشند.
Iv) در انتخاب بذر ارقام والد بايد دقت لازم را مبذور داشت به طوري كه سعي شود به منظور كاهش بروز تغييرات در اثر ايجاد موتاسيون و داشتن بذور يكنواخت‎تر، از بذر اصلاح‎گر (بذر اوليه) و يا بذر پايه استفاده كرد.

برنامة مربوط به نسل 1m
آزمون‎هاي گلخانه‎اي
انجام آزمون گلخانه‎اي و يا آزمايشگاهي به منظور بررسي عكس‎العمل رشد گياهچه‎ها نسبت به دزهاي مختلف عامل موتاژن از نظر انتخاب دز مناسب براي گياهاني كه قرار است در مزرعه كاشته شود، ضروري است.

انتخاب موتاژن و ميزان دز
بهتر است در انجام تحقيقات از دو نوع موتاژن (شيميايي و پرتودهي) و حداقل سه دز پرتو استفاده شود به طوري كه دزهاي موتاژن مي‎بايست حدود 20% بيشتر و حدود 20% كمتر از دزي باشد كه در آزمون اوليه درون آزمايشگاه به دست آمده است و علاوه بر اين دو دز، يك جمعيت شاهد يعني بدون پرتو نيز مي‎بايست در نظر گرفته شود. دزهاي مربوط به موتاژن‎هاي شيميايي مي‎تواند تحت تأثير غلظت، زمان تأثير و درجه حرارت تغيير كنند. به طور معمول در رابطه با پرتوهاي يونيزان، انتخاب دز مناسب براي غلات زماني است كه كاهش رشد گياهچه‎ها به ميزان 30 الي 50 درصد در آزمون‎هاي آزمايشگاهي مشاهده شود.

اندازة جمعيت نسل 1m
گياهاني كه از بذور تيمار شده با عوامل موتاژن به دست مي‎آيند، تحت عنوان نسل 1m ناميده مي‎شوند. تعداد بذوري كه براي توليد نسل 1m جهت پرتودهي انتخاب مي‎شوند براي ارقام مختلف، متفاوت مي‎باشند ولي اكثر متخصصين اصلاح نباتات حداقل 3 الي 5000 بذر را به اين منظور انتخاب مي‎كنند.

كاشت بذور
با توجه به تأثيرات محدود موتاژن‎ها، نسل 1m مي‎بايست با دقت بيشتري حفظ و مورد استفاده قرار گيرد زيرا بسياري از عوامل وجود دارد كه بر روي بقاء، تعداد پنجه‎ها در غلات و همچنين توليد بذر نسل 1m در مزرعه مؤثر هستند. به تعدادي از اين عوامل مؤثر در زير اشاره شده است:

شرايط مزرعه
از آنجايي كه عوامل موتاژن باعث ايجاد خسارت‎هايي به مريستم‎هاي بذر مي‎شوند، بنابراين شرايط بستر بذر از نظر فيزيكي و رطوبتي مي‎بايست طوري باشد كه گياهچه‎ها بتوانند به راحتي و به طور طبيعي رشد نمايند. در واقع شرايط خاك مي‎تواند نقش بسيار مهمي در بقاء و رشد نسل 1‎m داشته باشد. مقدار كود نيتروژن درون خاك مي‎بايست حتماً به ميزان متعادل و يا حتي كمتر از ميزان متعادل باشد، تا از توليد شدن پنجه‎هاي اضافي جلوگيري نمايد ولي ساير عناصر غذايي مي‎بايست به ميزان مطلوب وجود داشته باشند.

شرايط بذور
بذور تيمار شده مي‎بايست بلافاصله در اولين فرصت ممكن، كاشته شوند. كاشت بذور به دو حالت امكان‎پذير است:
الف) بذور خشك: از نظر انجام عمليات كاشت توسط ماشين‎آلات و يا با دست، استفاده از بذور خشك آسان‎تر است و از طرف ديگر در صورتي كه بذور رطوبت كمتري داشته باشند مي‎توان آنها را براي مدت طولاني‎تري نگهداري نمود.
ب) بذور مرطوب: بذور مرطوب و يا بذوري كه آب جذب كرده باشند از نظر انجام عمليات كاشت شرايط مشكل‎تري خواهند داشت و به راحتي صدمه مي‎بينند و نمي‎توان آنها را براي مدت زمان طولاني نگهداري كرد.
برخي گونه‎هاي گياهي كه داراي بذور ريز هستند نظير گراس‎ها، شبدر و يا برنج را مي‎توان ابتدا در شرايط كنترل شدة گلخانه به صورت خزانه كشت نمود و سپس در زمين اصلي عمل نشاء‎كاري را انجام داد.

تراكم گياهان
به طور معمول تراكم گياهان و فواصل بذور از يكديگر (روي رديف و بين رديف‎هاي كاشت) مي‎بايست به صورتي باشد كه تعداد پنجه‎ها را به حدود 3 الي 4 عدد در هر بوتة غلات محدود نمايد و تعداد شاخه‎هاي اوليه در حبوبات و ساير دو لپه‎اي‎ها را نيز در حد محدود نگهدارد.

ايزولاسيون مواد 1m
به طور معمول ممكن است سطوح مختلفي از عدم يكنواختي ژنتيكي در گياهان والد خودگشن اتفاق بيافتد. كوليتوارهاي زراعي معمولاً از لاين‎هاي پيشرفته حاصل از جمعيت‎هاي نسل 5f كه به صورت توده‎اي گزينش شده‎اند و يا نسل‎هاي بالاتر به دست مي‎آيند كه ممكن است در آنها اختلاط فيزيكي وجود داشته باشد و يا دگرآميزي به وجود آمده باشد. در واقع هدف از ايزولاسيون 1m حفظ تغييرات ژنتيكي است كه فقط توسط موتاژن به وجود آمده‎اند و نه اينكه از طريق اختلاط و يا دگرآميزي ايجاد شده باشند. اغلب موتاژن‎ها باعث ايجاد عقيمي دانه‎هاي گرده مي‎شوند بنابراين در اين حالت احتمال دگرآميزي افزايش پيدا مي‎كند. در شرايط ايزولاسيون اثر دگرآميزي را مي‎توان تحت كنترل داشت و كاهش داد.

روش‎هاي ايزولاسيون در 1m
الف) مكان: در غلات جهت وزش باد غالب در طي دورة گلدهي و همچنين فاصلة گياهان پرتو ديده و ساير ژنوتيپ‎ها بسيار مهم است و توصيه مي‎شود كه فاصلة 1m با ساير ژنوتيپ‎ها در غلات حداقل بين 75 الي 100 متر از همان گياه در نظر گرفته شود و در شرايطي كه به هر صورت امكان وجود حشرات گرده‎افشان وجود داشته باشد، مي‎بايست اين فاصله را بيشتر در نظر گرفت.
ب) زمان: از آنجايي كه طول دورة گلدهي در نسل 1m به دليل تأخير در رشد و يا خسارت‎هاي وارد شده توسط موتاژن‎ معمولاً طولان‎تر خواهد بود، بنابراين در صورتي كه كاشت مواد 1m كمي با تأخير صورت گيرد، زمان گلدهي گياهان (از يك گونه يا رقم) با يكديگر متفاوت خواهد بود و از نظر اختلاط كمتر تأثيرگذار مي‎باشند.
ج) مكانيكي: سنبله‎هاي غلات را مي‎توان به منظور جلوگيري از صدمات پرندگان و يا دگرگشني توسط پاكت‎هاي كاغذي يا پلاستيكي پوشانيد. همچنين به منظور كنترل گرده‎افشاني توسط حشرات در نسل 1m مي‎توان گياهان را در شرايط گلخانه كشت نمود.

مخاطرات
برخي از مخاطراتي كه مي‎توانند بر ميزان موفقيت برنامة اصلاحي از طريق موتاسيون مؤثر باشند عبارتند از:
الف) دگرآميزي: دانه‎هاي گرده ممكن است توسط حشرات و يا باد از روي ارقام مختلف و ساير گونه‎هاي مشابه كه در نزديكي محل آزمايش وجود دارند منتقل شوند.
ب) خسارت پرندگان: خسارت پرندگان در نسل 1m مي‎تواند بيشتر از خسارت پرندگان به ساير گياهان عادي از همان رقم باشد زيرا ممكن است طول دورة رسيدگي گياهان 1m نسبت به گياهان عادي افزايش پيدا كند.
ج) گياهان 1m را نبايد در زميني كشت نمود كه پيش از آن گياه زراعي مشابه با آن كاشته شده باشد زيرا در اين صورت ممكن است بذور ريخته شده از زراعت قبلي به وجود آمدن اختلاط در بين گياهان شود.

[فلفل نمك]

بررسي گزارش‎هاي موجود در خصوص ويژگی‎های قابل تغيير با روش موتاسيون
گزارش‎هاي زيادي در رابطه با متفاوت بودن حساسيت ژنوتيپ‎ها نسبت به موتاژن‎ها و به خصوص اشعه، انتشار يافته است. اثرات تيمارهاي جهش‎زا عموماً به وسيلة ارزيابي صفاتي مانند درصد جوانه زدن، طول گياهچه و يا عملكرد دانه اندازه‎گيري مي‎شود. همانگونه كه قبلاً نيز اشاره شد واكنش هر موجود زنده‎اي نسبت به موتاژن نه فقط بستگي به دز، روش تيمار، شرايط قبل و پس از تيمار، رطوبت و غيره دارد، بلكه از عوامل بيولوژيكي همچون سطح پلوئيدي، اندازة كروموزوم و تعداد كروموزوم نيز بستگي دارد. ديويس (1962) بذور شش واريته گوجه‏فرنگي را با پرتو گاما (حاصل از كبالت – 60) تيمار كرد. خصوصيات گياهچه در آنها به وسيلة معيارهايي همچون ارتفاع از نوك گياه تا لپه‎ها بعد از 12 روز و طول اولين و دومين برگ بعد از 19 روز بررسي شد. اين آزمايش نشان داد كه واكنش اين واريته‎ها نسبت به اشعه به طور ژنتيكي كنترل مي‎شود.

سزيم ‎- 137 به عنوان وسيلة رديابي براي اندازه‎گيري فرسايش و دلايل انتخاب آن
• خواص سزيم ‎- 137، اين عنصر را به عنوان يك ابزار منحصر به فرد براي اندازه‎گيري فرسايش و رسوب از ساير عناصر متمايز نموده است. مهمترين دليل استفاده از اين عنصر آن است كه به صورت طبيعي در محيط وجود ندارد و بنابراين از هنگام ورود آن به طبيعت تا به حال مي‎تواند به عنوان سال پايه براي اندازه‎گيري فرسايش مورد استفاده قرار گيرد.
• علت ديگر انتخاب اين عنصر به عنوان ردياب، توزيع و گستردگي آن در تمام مناطق جهان مي‎باشد. همانطور كه قبلاً شرح داده شد، اين توزيع به دليل ورود به لاية استراتوسفر مي‎باشد كه در آنجا توزيع يكنواخت شده و سپس به لاية تروپوسفر كه بخشي از چرخة آب در اين لايه مي‎باشد وارد مي‎شود و از آنجا به وسيلة نزولات آسماني وارد خاك مي‎گردد. به همين دليل مقدار آن در خاك تابع شكل و ميزان بارندگي مي‎باشد و اصولاً رابطه مقادير سزيم ‎- 137 در خاك و نزولات آسماني رابطه‎اي مثبت و مستقيم مي‎باشد.
• داراي قابليت بسيار بالا در جذب سطحي توسط كلوئيدهاي هوموس و رس مي‎باشد و نيز شكل جذب به حالتي است كه تقريباً غيرقابل تبادل مي‎باشد و اين امكان را به وجود مي‎آورد تا با مطالعة تغييرات مقدار سزيم ‎- 137 در پروفيل خاك به تغييرات و نقل و انتقالات ذرات رسي پي برد.
• اين عنصر از خود اشعة گاما ساطع مي‎كند و به همين دليل اندازه‎گيري آن بسيار ساده‎تر از اندازه‎گيري ساير اشعه‎ها است. همچنين سرعت و دقت اندازه‎گيري نيز قابل ملاحظه است.
• اين عنصر داراي نيمه عمر 17/30 سال مي‎باشد. اين موضوع در تعيين زمان رسوب‎گذاري بسيار حائز اهميت است و ساير مواد راديوايزوتوپ يا داراي آن چنان نيمه عمري هستند كه امكان رديابي نخواهند داشت و يا آنكه آن چنان نيمه عمر كوتاهي دارند كه زمان براي انجام تحقيقات كافي نخواهد بود.
• با استفاده از سزيم ‎- 137 امكان ارزيابي فرسايش در ميان مدت (35-30 سال) وجود دارد.
• سهولت و سرعت نمونه‎برداري در اين روش نسبت به ساير روش‎ها بيشتر است و به حداقل عمليات صحرايي و كمتري دفعات بازديد از اراضي نياز دارد.
• ميزان و نحوة توزيع مكاني خاك فرسايش يافته را به طور كمي مورد ارزيابي قرار مي‎دهد.
• دقت مكاني اطلاعات مورد نظر در گرو اتخاذ تدابير مناسب نمونه‎برداري است (نمونه‎برداري، آماده‎سازي و تجزيه آنها بايد با دقت انجام شود.
• سهولت تجزية نمونه‎هاي خاك (فعاليت سزيم ‎- 137 به آساني قابل اندازه‎گيري است).

معايب استفاده از سزيم ‎- 137
• هزينة زياد آزمايشات كه مربوط به هزينه‎هاي دستگاه‎هاي آشكارساز و ردياب مي‎باشد. البته دقت كار به تعداد نمونه‎ها بستگي دارد و فراواني نمونه‎ها هزيه انجام تحقيقات را افزايش مي‎دهد.
• تعداد دستگاه‎هاي ردياب محدود است و معمولاً در يك سازمان يا مركز تحقيقاتي انرژي اتمي متمركز هستند.
• محدوديت در تعميم نتايج يك تحقيق (به جزء در شرايطي كه مناطق كاملاً همگن باشند).
• عدم قطعيت فرضيات (برخي از فرضيات اين روش در مناطق خاصي قطعيت ندارد).
• حساس بودن (عواملي مانند انتخاب محل تحقيق، روش نمونه‎برداري، وسايل نمونه‎برداري، آماده‎سازي نمونه‎ها، نحوة تجزية نمونه‎ها و غيره، نتايج را تحت تأثير قرار مي‎دهند).
• منابع جديد سزيم (آغاز مجدد آزمايشات هسته‏اي در نتايج تأثير به سزايي دارند).

محاسبة مقدار سزيم ‎- 137 باقي مانده در خاك

CPR = درصد سزيم ‎- 137 باقي مانده در پروفيل خاك
‎CPI = مقدار سزيم ‎- 137 در نقاط مورد مطالعه
‎CRI = مقدار سزيم ‎- 137 در نقاط شاهد فرسايش نيافته
هرگاه حاصل چنين معادله‎اي منفي باشد، نمايانگر فرسايش خاك و مقادير مثبت نشان‎دهندة رسوبگذاري در نقطة مورد مطالعه مي‎باشد.

روش ايزوتوپي در مطالعات كارآيي مصرف كود
ايزوتوپ‎هاي مختلفي از نيتروژن كه به صورت پايدار و يا راديواكتيو مي‎باشند، داراي عدد جرمي بين 12 تا 17 مي‎باشند.
از 6 ايزوتوپ نيتروژن، فقط ايزوتوپ‎هاي 14 و 15 پايدار مي‎باشند و درصد فراواني ‎N15 و ‎N14 به ترتيب برابر با 366/0 و 634/99 درصد از كل نيتروژن اتمسفري مي‏‎باشد. كاهش يا افزايش نسبت N15 / ‎N14 در اتمسفر يا ساير تركيبات طبيعي اين امكان را فراهم مي‎سازد كه با تغيير نسبت‎هاي آنها در مواد طبيعي بتوان از آنها در تحقيقات مختلف استفاده نمود. از آنجايي كه N15 و ‎N14 به هيچ‎كدام راديواكتيو نمي‎باشند بنابراين از نظر ايمني، استفاده از آنها مشكلي ندارد و پايداري طبيعي آنها نيز براي مدت طولاني باقي مي‎ماند. تنها مشكلاتي كه در خصوص كاربرد N15 و ‎N14 به مطرح مي‎باشند، گران بودن آنها و نياز به وجود دستگاه‎هاي تخصصي براي اندازه‎گيري آنها است.
تنها روش مستقيم اندازه‎گيري ميزان جذب عناصر غذايي از كودهاي مورد مصرف، استفاده از ايزوتوپ‎ها مي‎باشد. تاكنون مطالعات وسيعي در زمينة استفاده از كودهاي نشاندار شده با ايزوتوپ پايدار N15 و كودهاي فسفرة نشاندار شده با راديو ايزوتوپ‎ها نظير فسفر ‎- 32 يا فسفر ‎- 33 صورت گرفته است. البته اين بدان معني نيست كه پتاسيم و ساير عناصر غذايي مهم نمي‎باشند، بلكه شرايط و امكانات مطالعه شرط اصلي براي انتخاب نوع عنصر مي‎باشد (براي پتاسيم در آزمايشات مزرعه‎اي، ايزوتوپ مناسبي وجود ندارد). از طرف ديگر آشنايي با روشهاي ايزوتوپي در تحقيقات نيتروژن و فسفر مي‎تواند راهگشايي براي انجام تحقيقات بر روي ساير عناصر غذايي باشد.

كميت جذب نيتروژن از كود
تركيبات ايزوتوپي نيتروژن در هر ماده با واحد اتم درصد N15 ‎(a) و يا به عبارت ساده‎تر، فراواني اتم درصد N15، بيان مي‎گردد. اين نسبت ايزوتوپي به طور مستقيم توسط روش‎هاي اسپكتروتري جرمي يا نوري اندازه‎گيري مي‎شود. از آنجايي كه درصد فراواني طبيعي N15 ، 366/0 =0a اتم درصد مي‎باشد، با تعيين درصد فراواني N15 (a) در هر مادة غني شده، مي‎توان اتم درصد اضافي N15 را در آن ماده تعيين نمود. يعني:


اندازه‏‎گيري تثبيت بيولوژيكي نيتروژن
شگفتي‎هاي جهان خلقت و پي بردن به آنها از ابتداي تاريخ هميشه بيشترين توجه انسان را به خود جلب كرده است. همچنين دستيابي به ناشناخته‎ها و استفادة صحيح از آنها در كشاورزي نيز مثل همة علوم ديگر، پيشرفت‎هاي قابل ملاحظه‎اي كرده است. زندگي مشترك بين گياهان به ويژه گياهان خانوادة حبوبات و انواع به خصوص از باكتري‎ها كه يكي از شگفتي‎هاي جهان خلقت به شمار مي‎روند، به طور طبيعي شرايط مناسبي را در جهت بهره‎گيري از آن پيش روي انسان قرار داده است. با توجه به اينكه 78% حجم هوا را ازت تشكيل مي‎دهد و علي‎رغم اينكه يكي از عناصر حياتي و مورد نياز گياهان است، اما استفاده از آن براي تمام گياهان امكان‎پذير نمي‎باشد. در حبوبات بخش اصلي نيتروژن جذب شده به مصرف گياه مي‎رسد و بازدهي آن را به نحو قابل توجهي بالا مي‏برد و از طرفي سبب تقويت خاك به ويژه از لحاظ نيتروژن مي‎شود كه اين نيتروژن اضافه شده به خاك در مقايسه با نيتروژن معدني چون به شكل آلي بوده و تلفات كمتري دارد، در نتيجه ارزش كيفي و بازدهي بالاتري پيدا مي‎كند.
تغييرات ميزان نيتروژن خاك در اثر تثبيت بيولوژيكي در كرة زمين حدود 106 × 170 تن در هر سال برآورد شده است. با اينكه در صحت اين ارقام ترديد وجود دارد، اما نشانگر اهميت اين فرايند در چرخة طبيعي نيتروژن مي‎باشد. مقدار ذكر شدة فوق حداقل چندين برابر بيشتر از نيتروژن حاصل از كودهاي شيميايي است كه به خاك داده مي‎شود زيرا مقدار نيتروژن حاصل از كودهاي شيميايي كه به خاك داده مي‎شوند حدود 106 × 65 تن در سال برآورد شده است.
روش‎هاي متفاوتي براي اندازه‎گيري و يا تخمين ميزان تثبيت نيتروژن وجود دارد. تحقيقات در اين زمينه از اوايل دهة 1940 مورد توجه قرار گرفت و در سال‎هاي 1970 به بعد با جديت بيشتري دنبال شد كه در اينجا به شرح مختصري در مورد هر يك از اين روش‎ها پرداخته مي‎شود.

[فلفل نمك]

تعيين ميزان ذخيره آب در ناحية ريشه گياه اطلاع از ميزان ذخيرة آب در ناحية ريشة گياه به طور گسترده براي تصميم در مورد انتخاب مناسب‎ترين نوع محصول در يك منطقة معين مورد استفاده قرار مي‎گيرد. بارندگي مؤثر در انتهاي يك فصل باراني را مي‎توان به وسيلة تغييرات در ميزان ذخيرة آب، قبل و بعد از بارندگي تشخيص داد.
ظرفيت نگهداري آب در خاك كه دسترسي آب براي گياه را تحت تأثير قرا رمي‎دهد، در صورت دانستن تغييرات رطوبت در ناحية ريشة گياه در قبل و بعد از ابياري را مي‎توان محاسبه نمود.
براي تعيين مقدار آب ذخيره شده در خاك ‎(s(t))، فقط به پروفيل‎هاي توزيع رطوبت خاك در محدودة ريشة گياه نياز مي‎باشد كه اين امر به آساني توسط نوترون‎متر و با استفاده از

حشره‎شناسي و كنترل آفات
جهت مطالعة اثرات پرتو بر روي موجودات زنده، عمدتاً از حشرات استفاده مي‎شود كه دلايل آن را مي‎توان سادگي كار و در دسترس بودن، كوتاه بودن سيكل زندگي، قدرت باروري زياد و ساير خصوصيات بيولوژيكي مناسب دانست.
در طول سه دهة گذشته با پيشرفت تكنولوژي پرتوتابي، اطلاعات بسيار زيادي در مورد اثرات پرتو بر روي حشرات به دست آمده است. راستة سخت‎ بال پوشان بزرگ‎ترين راستة حشرات مي‎باشند و شامل تعداد زيادي از مهم‎ترين گونه‎هاي آفت هستند كه از نظر اقتصادي نيز داراي اهميت زيادي مي‎باشند. به همين دليل اولين قدم براي كنترل مستقيم آفات با استفاده از روش پرتوتابي بر روي اين گروه از حشرات انجام گرفت.
سوسك توتون ‎(Lasioderma serricorne) از اولين حشراتي است كه در سال‎هاي 1913 تا 1916، كنترل آن با روش پرتوتابي انجام گرفت. نتايج حاصله نشان دادند كه پرتوتابي مي‎تواند سبب مرگ آنها حتي در جعبه‎هاي سيگار شود.
در سال 1912 غلاتي كه توسط شيشة برنج ‎(Sitophilus oryzae) مورد هجوم قرار گرفته بودند، به وسيلة اشعة رونتگن پرتوتابي شدند ولي نتايج به دست آمده نشان دادند كه دزهاي پايين اشعة مذكور هيچ‎گونه اثري بر روي توليد مثل حشرات پرتو ديده نداشته است. اين نواقص اوليه و موارد مشابه آن براي مدت طولاني باعث دلسردي در استفاده از پرتوتابي به عنوان يك روش مستقيم كنترل آفات شد اما زماني كه به واسطة توسعة فن‎آوري جديد. اين روش جان دوباره‎اي گرفت، مجدداً جهت كنترل آفات غلات مورد توجه واقع شد و هم‎اينك نيز در اكثر كشورهاي پيشرفته جهان مورد استفاده قرار مي‎گيرد. اهميت و نقش اين تكنيك در دفع آفات غلات به ويژه زماني كه مسئله مقاومت آفات انباري نسبت به سموم تدخيني و نگراني‎هاي ناشي از پس مانده‎هاي اين مواد بر روي غلات افزايش يافت، بارزتر گرديد.

[فلفل نمك]

نشاندار كردن حشرات نشاندار كردن با مواد غير راديواكتيو
اصولاً براي نشاندار كردن حشرات علاوه بر كاربرد مواد راديواكتيو، مي‎توان از روش‎هاي ديگري كه كاربرد مواد پرتوزا در آنها جايي ندارد، استفاده نمود و اين روش‎ها داراي مزاياي زير هستند:
1- امكانات كمتري نياز دارند.
2- وسعت كار آنها زياد است و حتي مي‎توان در جمعيت‎هاي بزرگ نيز، افراد را نشاندار كرد.
3- اين روش‎ها، مشكلات و خطراتي براي انسان ايجاد نمي‎كنند.
4- آلودگي‎هاي زيست محيطي به همراه ندارند.
5- به هزينة كمتر نياز دارند و حتي مي‎توان از افرادي با تخصص‎هاي پايين نيز استفاده نمود.
انواع روش‎هاي رايج غير راديواكتيو براي نشاندار كردن حشرات عبارتند از:
1- سوراخ كردن قسمتي از كوتيكول.
2- قيچي كردن يك بند پنجه.
3- استفاده از علامت‎ها يا لكه‎هاي رنگي در بدن حشره.
4- چسبانيدن ورقه‎هاي آلومينيومي يا شيشه‎اي بر روي قفسة سينه حشره كه نور را منعكس مي‎كنند.
5- استفاده از رنگ‎هاي پودري فلورسنتي كه اين مواد مثل غبار به بدن حشره و موهاي متراكم آن مي‎چسبند و آنها را قابل شناسايي مي‎كنند.
استفاده از پودرهاي فلورسنت به دليل اينكه به صورت تدريجي در محيط رها مي‎شوند و باعث آلودگي مي‎گردند، در مناطق محدود و يا آزمايشات كوچك توصيه نمي‎شود اما در آزمايشات صحرايي قابل توصيه است. اثر حاصل از پودرهاي فلورسنت را مي‎توان با استفاده از نور سياه تشخيص داد. البته در اين خصوص لازم به ذكر است كه چنانچه حشره به طور طبيعي از خود نور سا طع كند، احتمال خطا در اين روش وجود خواهد داشت. همچنين براي رديابي و تشخيص حشرات نشاندار شده در شرايط مزرعه مي‎توان از لامپهاي اشعة ماوراء بنفش كه قابل حمل باشند استفاده كرد (البته در صورتي كه مقدار رنگ‎هاي فلورسنت خيلي كم نباشد). چنانچه مقدار رنگ‎هاي فلورسنت بسيار كم باشد، مي‎توان با قرار دادن حشره بر روي يك كاغذ سفيد و شستشوي آن با مقدار كمي استن، آن را شناسايي نمود. در اثر شستشو، رنگهاي فلورسنت و همچنين ساير رنگ‎ها بر روي كاغذ سفيد نمايان مي‎گردند و به خصوص در رابطه با رنگ‎هاي فلورسنت چنانچه كاغذ سفيد مذكور را در مقابل نور سياه قرار دهيم، آنها را به شكل لكه‎هاي درخشان فلورسنتي مي‎توان مشاهده نمود.
در اغلب حالات و در بهترين صورت مي‎تون از تركيبات متاليك به صورت پودر و رنگهاي غيرقابل حل استفاده نمود. اين مواد خطري براي سلامتي انسان ندارند و به واسطة ارزان بودن و قابل دسترس بودن وسايل مورد نياز جهت رديابي، در تحقيقات مربوط به حشره‎شناسي مفيد واقع مي‎شوند. يكي از ويژگيهاي اصلي كه براي اين‎گونه گردها يا رنگ‎ها مي‎توان ذكر كرد اين است كه در صورت رنگ‎آميزي افراد، اين رنگ‎ها نه توسط آب شسته مي‎شوند (هنگام بارندگي و يا در آب افتادن) و نه در الكل (جهت نگهداري حشرات در الكل) از بين مي‎روند. بنابراين اگر چند حشرة مختلف با هم در الكل نگهداري شوند، باز هم مي‎توان اثر اينگونه پودرها را در بدن آنها تشخيص داد.
براي نشاندار كردن حشراتي كه به تله‎هاي روغني جلب مي‎شوند مثل سرخرطومي غوزه كه به روغن دانة پنبه و مورچه‎هاي آتشي كه به روغن سويا جلب مي‎شوند، مي‎توان از رنگ‎هاي قابل حل در چربي مثل روغن كالك استفاده كرد و با اين روش توده‎هاي جمعيتي آنها را نشاندار نمود.
در تحقيقي كه گري (1971) بر روي زنبور عسل انجام داد، از روش علامتگذاري ‎- رهاسازي ‎- بازگيري استفاده كرد. وي تركيبات چسبندة روشني را در محل خروج درب كلوني زنبور عسل قرار داد به نحوي كه اين مادة چسبنده در هنگام خروج زنبورها از كندو به شكم آنها مي‎چسبيد. در هنگام برگشت اين زنبورهاي نشاندار به كندو، نشانگر آنها به وسيلة ردياب‎هاي خاصي (مغناطيسي) كه در مسير ورود آنها به كندو كار گذاشته شده بود جلب مي‎شد و بنابراين تعداد زنبورهاي مراجعت كننده به هر كندو مشخص مي‎شد. البته از اين روش مي‎توان براي ساير حشرات نيز استفاده كرد اما مهمترين محدوديتي كه در اين زمينه وجود دارد اين است كه نمي‎توان ساير حشرات را مانند زنبور عسل به طور منظم از نقطه‎اي مثل درب كندو يا تلة مغناطيسي عبور داد.

نشاندار كردن با مواد راديواكتيو (كاربرد موضعي يا خارجي) در مطالعات گوناگون
براي كاربرد موضعي ايزوتوپ‎ها مي‎توان حجم كمي از محلول را در نقطه‎اي از كوتيكول قرار داد كه محل اين نقطه بسيار مهم مي‎باشد. اين نقطه بايد در جايي باشد كه حشره هنگام تميز كردن خود، به آن نقطه دسترسي نداشته باشد و نتواند با شاخك يا پاي خود، آن لكه را از بين ببرد. اين محل معمولاً بر روي پيش گرده حشرات انتخاب مي‎شود كه حشره به آن دسترسي ندارد و به اين ترتيب لكة گذاشته شده محصول باقي مي‎ماند.
براي كاربرد موضعي مي‎توان از ميكروپيپت‎ها و سرنگ‎هاي هاميلتون و يا سرنگ‎هاي ميكرومتري استفاده كرد. سوزن‎هاي تزريق بايد داراي نوك تيزوسيليكوني باشند. خم كردن سوزن‎ها باعث مي‎شود كه سر سوزن در يك موقعيت افقي قرار گيرد و از پاشش بيش از اندازه جلوگيري نمايد. از جمله موادي كه با اين روش مي‎توان در لكه‎گذاري از آنها استفاده نمود محلول 2(3NO)Co60 است كه در استات سلولز و به وسيلة استن رقيق شده است و مي‎توان آن را در نقاطي از سطح كوتيكول حشره به كار برد. پس از لكه‎گذاري، استن به سرعت تبخير مي‎شود و باقي ماندة تركيب فوق به صورت يك لكة خشك روي قسمت مورد نظر كوتيكول بدن حشره باقي مي‎ماند. براي سوسك‎هاي بالغ مي‎توان محلول مورد نظر را در سطح زيرين بالپوش‎ها به كار برد. با توجه به اينكه سوسكها غالباً در هنگام بي‎حسي يا خواب آلودگي بالپوش‎هاي خود را اندكي باز مي‎نمايند، با استفاده از اين رفتار و به كار بردن گاز 2CO مي‎توان آنها را اندكي بي‎حس كرد و پس از آنكه بال‎پوش‎ها كمي باز شدند، آنها را در قسمت تحتاني لكه‎گذاري نمود. فايدة اين عمل در آن است كه هيچ عامل مكانيكي از قبيل تماس يا بارندگي نمي‎تواند سبب پاك شدن لكه‎هاي گذاشته شده، گردد. البته استعمال وسيع اين قبيل مواد ممكن است در طولاني مدت اثرات زيست محيطي شبيه آنچه كه حشره‎كش‎ها ايجاد مي‎نمايند، داشته باشد.

كاربرد موضعي محلول حاوي P32 براي آزمايش نفوذپذيري يا دفع از كوتيكول حشرات
به نظر مي‎رسد كوتيكول حشرات به واسطة وجود روزنه‎هاي بسيار ريزي كه به ميكروكانال معروف هستند و تنها با ميكروسكوپ الكتروني قابل مشاهده مي‎باشند، مي‎توانند موادي را از داخل به خارج (مثل ترشحات كوتيكولي و بسياري از فرمون‎ها) و نيز از خارج به داخل عبور دهند. لذا از اين ويژگي در ساخت و به كارگيري حشره‎كش‎هاي آلي استفاده مي‎شود. اين تركيبات در چربي‎هاي لايه‎هاي بيرون كوتيكول و موم كوتيكولي قابل حل مي‎باشند و همين امر سبب نفوذ راحت‎تر اين واد به بدن حشره مي‎شود. در آزمايشات ديگري كه از طريق رديابي صورت گرفته است، مشخص گرديده است كه كوتيكول حشرات زنده براي مواد غيرآلي نيز قابل نفوذ مي‎باشند و حشرات از اين ويژگي براي تطابق‎هاي فيزيولوژيك استفاده مي‎كنند. براي مثال حشرات آبزي از اين ويژگي استفاده كرده و فشار اسمزي بدن خود را تنظيم مي‎نمايند.
براي مشخص نمودن مناطق جذب يون‎ها مي‎توان لارو حشرات را در محلول‎هاي حاوي +Na22 و – Cl36 قرار داد. به عنوان مثال كامنيك و همكاران (197) طرز عمل جذب يون‎ها در ‎Tabanus sp. را مورد بررسي قرار دادند و اظهار داشتند كه مهمترين نقطة جذب يون‎هاي سديم و كلر به درون همولنف از طريق مقعد مي‎باشد. مكان‎هاي جذب يون‎ها در برخي از حشرات آبزي با استفاده از عناصر (يون‎ها) نشاندار مشخص گرديده است.
براي مطالعة قابليت نفوذ از خارج كوتيكول حشرات غيرآبزي با استفاده از P32 ، مواد و وسايل زير مورد نياز است:
1- در اختيار داشتن سوسري‎هايي كه درجمعيت آنها بتوان افرادي با مراحل زيستي مختلف را پيدا نمود.
2- نوار چسب، قيچي و مقواي نازك
3- سرنگ كاليبره شده با يك سوزن هيپودرمي براي كاربرد موضعي
4- P32 به صورت محلول آلي فسفات با فعاليت ويژة
(Bq/mL5/18-7/3) mCi/mL5/0-1/0
5- بطري‎هاي شيشه‎اي
6- لوله‎هاي موئين

تعيين ميزان غذاي دريافت شده بين حشرات اجتماعي
حشرات اجتماعي مثل مورچه‎ها، زنبورها و موريانه‎ها وابستگي زيادي به مبادلة اجتماعي غذا بين افراد مختلف كلوني دارند. با كمك راديوايزوتوپ‎ها در طي مدت زمان كوتاهي در آزمايشگاه مي‎توان اين رفتار را در مورچه‎ها مورد ارزيابي قرار داد. چنانچه در اين نوع آزمايشات از زير خانواده‎هاي مختلف مورچه‎ها استفاده شود، اختلاف واضحي بين آنها مشاهده مي‎شود. زمان لازم براي انجام اين نوع آزمايشات 4 الي 8 ساعت است. هدف كلي از اين آزمايش آن است كه بتوان غذاي برداشته شده و پخش شده از يك مورچه به مورچه‎اي ديگر را اندازه گرفت. براي انجام اين آزمايش به موارد زير نياز است:
1- ظرف‎هاي شيشه‎اي 5×10×10 سانتي‎متر با درپوش مناسب.
2- پنس حشره‎شناسي.
3- لام و لامل.
4- كلروفرم يا اتر.
5- عسل يا محلول 20% ساكاروز.
6- P32 (‎MBq 37-5/18) ‎mCi1-5/0) به صورت محلول در آب كه داراي اكتيويتة ويژه به ميزان حدود ‎mCi/mL 1-5/0 باشد.
7- يك ظرف پلاستيكي براي نگهداري مورچه در طي اندازه‎گيري كه محتوي پودر تالك نيز باشد.
8- فسفر غير راديواكتيو مشابه آنچه كه در بند 6 اشاره شد.
9- شيشه‎هاي كوچك، بطري، ظروف شيشه‏اي معمولي آزمايشگاهي و بطري‎هاي پلاستيكي.
10- دستگاه اندازه‎گيري پرتو.
11- مورچه از زير خانواده‎هاي ‎Camponotine و Myrmicinae (از هر كدام 500 عدد).
12- محلول پاك‎كننده شامل فسفات سديم 1% به اضافه موادي نظير تريتون ‎X-100 و توئين 20.

روش كار:
تعيين ميزان غذاي برداشت به طور مستقيم توسط مورچه‎ها: با مخلوط كردن دو قسمت از محلول 30% عسل در آب با يك قسمت محلول P32 غذاي مايع راديواكتيو براي مورچه‎ها آماده م‎شود. اكتيويتة ويژه غذا بايد (‎Mbq/mL37-5/18) ‎mCi/mL1-5/0 باشد. از هر يك از زير خانواده‎هاي مورچه‎ها 10 الي 15 عدد در ظرف مخصوص به صورت جداگانه نگه داشته مي‎شوند سپس يك قطره از غذاي راديواكتيو بر روي يك عدد لازم قرار داده مي‎شود و درون ظرف پلاستيكي گذاشته مي‎شود تا مورچه‎ها از آن تغذيه كنند. در زمان شروع، طول مدت زمان تغذيه و دماي هوا بايد ثبت شود. پس از تغذيه مورچه‎ها بايد به صورت انفرادي از نظر ميزان راديواكتيويته مورد ارزيابي قرار گيرند. براي ارائة گزارش مي‎توان از فرم‎هاي مخصوص كه حاوي اطلاعات لازم باشند استفاده نمود.

اندازه‎گيري نيمه عمر بيولوژيكي رديابي‎هاي راديواكتيو در حشرات
نيمه عمر بيولوژيكي، مدت زمان مورد نياز براي از بين رفن نيمي از ميزان مادة راديواكتيو خورده شده توسط حشره است. اين عامل در درجة اول به ميزان دفع بقاياي غذايي توسط حشره بستگي دارد. نيمه عمر بيولوژيكي ‎(Tbiol) به طور مستقيم قابل اندازه‎گيري نيست. اين عامل را براي يك مادة راديواكتيو مي‎توان از طريق كاهش مؤثر در ميزان شمارش مادة راديواكتيو (در واحد زمان) به عنوان نتيجه‎اي از زوال فيزيكي راديواكتيويته بيان نمود. اين مسئله را مي‎توان به صورت فرمول زير نشان داد:

در اين فرمول،
‎T¬eff = كاهش مؤثر اكتيويته
Tphys = نيمه عمر فيزيكي
‎Tbiol = نيمه عمر بيولوژيكي
كاهش موثر در ميزان اكتيويته يك مادة راديواكتيو همانند كاهش بيولوژيكي و فيزيكي از نظر شمارش، به صورت نمايي خواهد بود. از آنجايي كه نيمه عمر فيزيكي براي يك رادوايزوتوپ قبلاً مشخص شده است، بنابراين نيمه عمر بيولوژيكي با در اختيار داشتن نيمه عمر موثر ‎(Teff) و طبق فرمول زير قابل محاسبه است:
يانيمه عمر بيولوژيكي راديونوكلئيدها به دما وابسته است و از قانون ‎10Q پيروي مي‎كند (به جز موادي مانند راديويون‎ها كه ذخيره مي‎شوند و موادي كه در كوتيكول باقي مي‎مانند به خصوص در افرادي كه تازه پوست‎اندازي كرده باشند). نيمه عمرهاي بيولوژيكي و مؤثر مي‎توانند داراي مراحل مختلفي باشند. در اين‎گونه آزمايشات هدف اصلي تعيين نيمه عمر بيولوژيكي P32 و I131 در سوسري‎ها با تأكيد بر اثر دما مي‎باشد.

[فلفل نمك]

بررسي سرعت جذب غذا در حشرات
سرعت جذب و عبور غذا در لولة گوارش حشرات با يكديگر متفاوت است كه اين امر را مي‎توان به راحتي با غذاي نشاندار شده اندازه‎گيري نمود. به عنوان مثال در لاروهاي برگخوار كلم ‎Trichophusia (Hbn.) (Lepidoptera, Noctuidae) سرعت حركت غذا در لولة گوارش بسيار بالاست و به همين دليل اين لاروها به طور گسترده در تحقيقات فيزيولوژي حشرات مورد استفاده قرار مي‎گيرند. در اين‎گونه آزمايشات هدف اصلي تعيين سرعت عبور غذا در دستگاه گوارش و به ويژه بررسي عبور غذا در طي جذب سريع به همولنف تا لوله‎هاي مالپيگي و دفع آنها است.

روش كار:
رژيم غذايي لارو كلم شامل لوبيا چيتي خرد شده، مخمر خشك شده، جوانة گندم، اسيد اسكوربيك، متيل ‎- پي هيدروكسي ‎- بنزوات، اسيد سربيك، ‎HWG (يك فرمول پروتئيني است كه معمولاً در آزمايشگاه‎هاي آمريكا به كار برده مي‎شود)، فرمالدئيد 40%، مخلوط ويتامين‎ها، تتراسايكلين و آب است. غذاي لاروها بايد به صورت مخلوط و پخته شده مورد استفاده قرار گيرد. مقداري از غذاي آماده شده كه هنوز گرم است درون بشر قرار داده مي‎شود و سپس مقدار كمي فسفات راديواكتيو به آن اضافه مي‎شود و مخلوط مي‎گردد. لارو براي مدت يك دقيقه بر روي اين مادة غذايي راديواكتيو قرار داده مي‎شود تا تغذيه نمايد (زمان شروع و مدت زمان تغذيه بايد كاملاً با ساعت دقيق ثبت شوند) و سپس به محيطي كه داراي غذايي غيرراديواكتيو است منتقل مي‎شود. دماي محيط نيز در طي آزمايش بايد ثبت شود. سپس از همولنف لاروها نمونه‎برداري مي‎شود تا از نظر ميزان راديواكتيويته بررسي شوند و در انتها نمودار ميزان راديواكتيويتة شمارش شده (شمارش در دقيقه) ترسيم مي‎شود (مي‎توان ميزان راديواكتيويته در مدفوع لاروها را نيز مورد بررسي قرار داد).

- جذب:
‎ I) جذب از طريق قطعات دهاني و سيستم گوارش.
II) جذب از طريق كوتيكول (مانند جذب آب كه از طريق كوتيكول صورت مي‎گيرد).
III) جذب از طريق انتقال اسپرم يا ترشحات كمكي در طي جفت‎گيري با نرهاي علامتدار شدة راديواكتيو.
IV) جذب از طريق مقعد در طي تنفس ركتومي و يا تنظيم اسمزي ركتومي.

- دفع:
1) دفع طي عمل تهوع از مجراي گوارشي در حشرات خاكزي.
2 ) مادة نشاندار به وسيلة همولنف به درون غده بزاقي لب پايين منتقل مي‎شود و در درون اپي‎تليوم ذخيره مي‎شود.
4و3 ) انتقال و دفع مادة راديواكتيو در طي فرايند تنفس (خارج شدن 2CO14) از سيستم ناي (تراشه‎اي) يا در طي تبخير از كوتيكول ‎(K) يا دفع پوستي و ترشح فرمون‎ها.
5 ) خارج شدن مادة راديواكتيو به همراه تخم‎گذاري در ماده‎ها، همچنين در نرها از طريق اسپرم و ترشحات همراه آن (اندازه‎گيري تشعشعات در اسپرم و ترشحات آنها در بسياري موارد تنها روش قطعي براي بررسي رقابت‎ نرهاي جفت‎گيري كرده و جفت‎گيري نكرده مي‎باشد).
6 ) دفع مادة راديواكتيو از طريق لوله‎هاي مالپيگي (E) و بخش انتهايي لولة گوارش.
7 ) دفع مادة راديواكتيو از طريق مدفوع.

علامتگذاري حشرات از طريق تزريق مادة راديواكتيو و قرار دادن آن در بدن حشره
گاهي اوقات لازم است حركت حشراتي كه در دوره‏هاي نسبتاً طولاني به صورت مخفي در بعضي محيط‎هاي زيست مانند زيرزمين يا زير پوست درختان به سر مي‎برند يعني مناطقي كه به سهولت قابل مشاهده نيستند (مثل داخل كندوي زنبور عسل)، مشخص گردد. استفاده از راديوايزوتوپ‎ها به خصوص آنهايي كه اشعة گاما ساطع مي‎كنند، بهترين و آسان‎ترين روش مطالعة اين قبيل حشرات است. دو روش علامتگذاري براي اين دسته از حشرات عبارتند از:
1- اگر حشره به اندازة كافي بزرگ و مقاوم باشد مي‎توان يك قطعة ايزوتوپي در بدن آن جاي داد.
2- بعضي محلول‎هاي حاوي راديوايزوتوپ‎ها را مي‎توان به بدن حشره تزريق نمود.
در روش اول مي‎توان از حشراتي مانند آبدزدك‎ها، كر‎م‎هاي مفتولي يا كرم ريشة ذرت استفاده نمود. مادة راديواكتيو مورد استفاده در اين تحقيق مي‎تواند ‎Co60 باشد ولي با توجه به نيمه عمر نسبتاً زياد ‎Co60 (سال 3/5 = 2/1T) مي‎توان از ساير راديوايزوتوپ‎هاي كم خطرتر نيز استفاده نمود.

علامتگذاري حشرات به وسيلة تغذيه از ميزبان علامتگذاري شده با راديوايزوتوپ
از اين روش مي‎توان براي علامتگذاري كردن بندپايان شكاري از طريق وادار كردن آنها به تغذيه از صيد حاوي مواد راديواكتيو استفاده كرد. به عنوان مثال مي‎توان عمكبوت‎ها را با تغذيه از مگس‎هايي كه از محلول ساكاروز حاوي P23 نوشيده‎اند، علامتگذاري كرد. لاروهاي مورچه‎هاي ‎Myrmeleontidae (شير مورچه‎ها) نيز با همين روش از طريق تغذيه از مورچه‎هاي راديواكتيو علامتگذاري مي‎شوند. مورچه‎ها نيز از طريق تغذيه از عسلك شته‎ها مي‎توانند علامتدار شوند.
همچنين براي علامتدار كردن زنبورهاي انگل مي‎توان از ميزبان‎هاي راديواكتيو استفاده كرد. حشرات مكندة شيرة گياهان مانند شته‎ها و ساير جوربالان شيره‎خوار مي‎توانند توسط تغذيه از گياهان ميزبان كه حاوي مواد راديواكتيو هستند، علامتگذاري شوند. براي پرورش انبوه پوره‎هاي علامتدار شپشك‎هاي خانوادة ‎Diaspididae مي‎توان از خربزه‎هاي نارس كه با 2CO14 در طي فتوسنتز علامتدار شده‎اند و يا به وسيله تزريق گلوكز حاوي ‎C14 استفاده كرد. سوسك‎هاي چوبخوار را كه در ساقه‎هاي زنده يا تنة درختان هستند، مي‎توان به وسيلة تزريق مواد حاوي راديواكتيو كه خاصيت سيستميك دارند و جذب بافت‎هاي گياه مي‎شوند، علامتدار كرد. حشرات برگخوار مثلاً انواع لاروهاي آنها را مي‎توان با تغذيه از شاخه‎هاي كوچك فرو برده شده در محلول‎هاي راديواكتيو، علامتدار كرد.

[فلفل نمك]

تعيين اندازة جمعيت يكي از موفق‎ترين و فراوان‎ترين موارد استفادة راديوايزوتوپ‎ها در حشره‎شناسي، محاسبة اندازة جمعيت با استفادة از تكنيك ترقيق ايزوتوپي است كه در اينجا به شرح آن پرداخته مي‎شود.
اصولاً تخمين جمعيت حشرات در مناطق خاص از نظر طراحي صحيح فعاليتهاي مربوط به كنترل حشرات، مطالعات اكولوژيكي آنها و غيره، ضروري است. در اين را بطه به عنوان يك مثال، اندازه‎گيري جمعيت مگس‎هاي خانگي توضيح داده مي‎شود.

تأثير تابش پرتوها بر روي حشرات
اصولاً مبارزه با حشرات به وسيلة مواد شيميايي حشره‎كش در ابتدا نتايج بسيار مطلوبي را نشان مي‎دهد ولي در سال‎هاي اخير مشخص گرديده كه غالباً حشرات نسبت به اكثر حشره‎كش‎هايي كه تاكنون ساخته شده‎اند و به كار رفته‎اند، تدريجاً يك حالت مصونيت پيدا مي‎نمايند به طوري كه حشره‎كش‎ها نه تنها باعث از بين رفتن آفات نشده‎اند بلكه با وجود آنها، حشرات به رشد و نمو خود ادامه مي‎دهند و انتشار پيدا مي‎كنند. از طرف ديگر با توجه به محدوديت مبارزة شيميايي عليه آفات انباري، استفاده از روش‎هاي بارزة بي‎خطر براي انسان و حيوان از اهميت ويژه‎اي برخوردار است كه يكي از اين روش‎هاي مناسب، استفاده از پرتودهي با اشعة گاما در مبارزه عليه آفات انباري مي‎باشد. حدود 90 سال است كه مشخص شده مي‎توان حشرات را به وسيلة تابش پرتوها عقيم نمود يا كلاً از بين برد. در اين خصوص در ابتدا در سال 1916 با استفاده از پرتوهاي ايكس نتايج قابل ملاحظه‎اي بر روي سوسك توتون ‎(Lasioderma serricorne) و شپشة برنج ‎(Sitophilus oryzae) مشاهده گرديد و به دنبال آن مولر (1927) دربارة تأثير تابش پرتوها بر روي ساير حشرات مطالعات زيادي را انجام داد و اظهار داشت كه پرتوهاي ايكس توانسته‎اند در ‎D rosophila melanogaster موتاسيون‎هايي ايجاد نمايند. وي همچنين در سال 1928 گزارش داد هنگامي كه افراد مادة حشرة مذكور كه هيچ‎گونه تابش پرتوهاي ايكس دريافت نكرده‎اند با افراد نر كه به آنها مقدار زيادي پرتوهاي ايكس تابيده شده است، جفتگيري نمايند، نتيجة اين عمل به وجود آمدن تخم‎هايي است كه هرگز باز نمي‎شوند و حشره‎اي توليد نمي‎گردد. پس از مولر، ساير دانشمندان ژنتيك و سيتولوژي اثر پرتوهاي ايكس و تغييرات ژنتيكي ايجاد شده، به وسيلة آن را بر روي ساير حشرات آزمايش كردند و بعد از تحقيقات زياد متفقاً به اين نتيجه رسيدند زماني كه پروهاي ايكس و يا گاما به سلول‎هاي نطفة حشرات برخورد مي‎كنند، در آنها تغييرات كروموزومي ايجاد مي‎شود و وسعت ميدان اين عمل و ميزان شدت تغييرات با مقدار دز پرتوهاي يون‎ساز متناسب مي‏باشد به طوري كه اگر مقدار تابش كمي بيشتر باشد، به عقيم شدن كامل سلول‎ها منجر مي‎گر دد. در بين كلية راديوايزوتوپها، دو راديوايزوتوپ ‎Cs137 و ‎Co60 به عنوان منابع پرتوهاي گاما بيشتر مورد توجه قرار دارند و كاربرد آنها نيز متداول‎تر است. يكي از بهترين راديوايزوتوپ‎ها كه به عنوان منبع تابش پرتو گاما به كار برده مي‎شود، ‎Co60 است زيرا به آساني مي‎توان تا چند صد كوري از آن را در يك ظرف سربي قرار داد و براي حمل و نقل و جابه‎جايي و انجام هر نوع كار مناسب مي‎باشد. از طرف ديگر اندازه‎گيري دز آن در هر زمان ميسر است و در هر نوع شرايط دلخواهي از نظر حرارت و رطوبت و تركيب هوا مي‎توان نمونه‎هاي مورد نظر را به وسيلة آن تابش داد.
به طور كلي حشرات مانند ساير موجودات زنده، هنگامي كه در معرض تابش شديد پرتوها قرار مي‎گيرند، از بين مي‎‎روند و در تابش‎هاي كمتر معمولاً حالت عقيمي در دستگاه توليدمثل آنها ايجاد مي‎شود. با توجه به اين عمل براي بارزه با اجتماع حشرات، تابش پرتوها به دو طريق مورد استفاده قرار مي‎گيرد كه شامل روش مبارزة مستقيم و روش مبارزة غيرمستقيم است كه در ادامه به شرح هر يك از اين روش‎ها پرداخته مي‎شود.