輻照生姜突變株正在生長室中接受開發和觀察，生長室在原子能機構和糧農組織的支持下進行了升級。(圖片:牙買加科學研究理事會)

牙買加曾經是世界上最大的生姜生產國，但現在已經成為廣泛傳播的影響生姜種植疾病的受害者。過去20年來，加勒比島嶼的生姜產量穩步下降，影響了農民的收入和生計。

環境健康基金項目(Environmental Health Fund Project)的農業顧問露絲·辛普森(Ruth Simpson)說，“由于疾病影響了大片生姜種植地，一些農民失去了超過一半的收成。”環境健康基金項目是一個致力于保護牙買加環境的全國性組織。

國際原子能機構與聯合國糧食及農業組織(糧農組織)合作，通過開發耐流行疾病的新生姜品種來幫助牙買加。雖然國際原子能機構和糧農組織支持世界各地的專家培育超過24種不同的作物，但這是第一次使用核技術改進生姜。利用這些技術，人們正在開發高質量的生姜品種，以提高農民在當地獲得的價格并在國際市場上出口。

根莖腐爛和農作物減產

在牙買加影響生姜生產的主要病害是生姜根莖腐病(GRR)，它能殺死被侵染的植株。這種疾病由真菌、細菌和蠕蟲引起，導致植物內部腐爛，葉子變黃，枯萎死亡。GRR病的流行導致牙買加主要生姜產區60%以上的產量損失。

位于首都金斯頓的科學研究委員會(SRC)生物技術部的小組組長瑞安·弗朗西斯(Ryan Francis)說:“根莖腐爛是通過前一種作物的受感染種子無意中傳播的，這些種子看上去很正常健康。”它也可能通過土壤、灌溉水和雨水噴灑到鄰近的植物中傳播。”他補充說，“根莖腐爛可以在土壤中存活很長一段時間，而且很容易從一個地方轉移到另一個地方。”

糧農組織/原子能機構糧食和農業核技術聯合中心的專家一直在與SRC的科學家合作，開發耐GRR病的優質生姜品種。到目前為止，已經培育出超過120個生姜幼苗(幼小植株)并正在進行篩選以改良其性狀。根據在糧農組織/原子能機構聯合中心的技術指導下實施的實驗室篩選方案，在組織培養中從輻照植物材料中培育出的生姜新品種顯示出對該疾病的高度耐受性。

這些耐突變株系已在大田條件下進行進一步評估。糧農組織/原子能機構聯合中心利用組織培養和輻照進行了植物再生，弗朗西斯也參加了這項技術的培訓。這有效地證明了通過校準輻射結合組織培養誘導突變是改善生姜等營養作物的有效途徑。新改良的生姜變種有望在三到四年內問世，比其他育種方法要快得多，其他育種方法通常需要兩倍或三倍以上的時間才能培育出新品種。

SRC的分子生物學家Shishca Higgins說:“該項目將增加牙買加優質生姜的供應，這將滿足我們農民的期望，并致力于穩定生姜生產，供當地消費和出口。”

長期作物改良

原子能機構通過其技術合作計劃，支助了側重于植物病理學和作物改良方法的國家培訓講習班、國際研究金和專家特派團，從而制訂了可用于在牙買加鑒定和選擇改良生姜品種的篩選方案。牙買加諸如篩選室和組織培養實驗室等設施已經升級，以幫助開發和選擇耐GRR病的生姜新品種。

糧農組織/原子能機構聯合中心的植物育種家和遺傳學家艾薩克·科菲·賓蓬(Isaac Kofi Bimpong)說:“核應用有潛力開發出具有對病原體的內在耐受性的生姜新品種。這種方法有望生產出高質量的生姜，并獲得可觀的產量，以防止當地農民遭受目前的高經濟損失。”

2019年生姜生長季在遮蔭房中的輻照植株。(圖片:牙買加科學研究理事會)

什么是植物誘變育種?

自20世紀30年代以來，植物誘變育種就通過利用核技術誘導植物發生變化來改善作物。諸如x射線或伽馬射線的核技術被用于輻照種子或植物繁殖材料，如植物的插枝，然后將其放置在無菌培養基中生長。這種校準后的輻射模擬了植物自然突變的過程，利用植物自身的基因構成來加速培育和選擇新的有價值的農藝性狀的過程。在植物生長過程中對其進行監測，并識別出那些表現出需要改進的特性的植物，這些特性可能包括抗病、高產或耐旱性。經過幾代之后，這些篩選繼續進行，直到培育出新的株系和新品種。