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Nuclear techniques in food and agriculture and international cooperation in their use; Les sciences nucleaires dans l'alimentation et l'agriculture et la cooperation internationale dans ce domaine

Abstract

Nuclear techniques are used in research and production at all levels of the food chain from soil and water, plant breeding, plant production and protection, animal production and health, to food protection both in the field and in storage. In soil and plant production research, isotopically labelled fertilizers are used in order to trace nutrient elements as they are taken up by crop plants. Water can be isotopically labelled and use can also be made of the way in which hydrogen atoms scatter neutrons. Thus, radiating a given volume of a soil with fast neutrons, they are slowed down by the hydrogen present and their back-scatter is measured. When radiation is applied to living matter, its genetic make-up can be changed. Such changes, called mutations, occur naturally at a very low rate (in fact, all present-day forms of life derive from such mutations), but radiation can increase their frequency by a factor of 100 000. The use of certain chemicals can also result in the appearance of mutations. These applications have resulted in the creation of a number of superior crop varieties and lines. For example, the highest-yielding rice variety in Japan and the most popular wheat variety in India  More>>
Authors:
Fried, M.; Sigurbjörnsson, B. [1] 
  1. Joint FAO/IAEA Division of Atomic Energy in Food and Agriculture, International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Publication Date:
Jan 15, 1970
Product Type:
Conference
Resource Relation:
Conference: Symposium on the peaceful uses of atomic energy in Africa, Kinshasa (Congo, The Democratic Republic of the), 28 Jul - 1 Aug 1969; Related Information: In: Peaceful uses of atomic energy in Africa. Proceedings of a symposium| 595 p.
Subject:
60 APPLIED LIFE SCIENCES; 54 ENVIRONMENTAL SCIENCES; AGRICULTURE; APPLES; CITRUS; DOMESTIC ANIMALS; FAST NEUTRONS; FOOD CHAINS; FOOD PROCESSING; GAMMA RADIATION; GLOSSINA; HYDROGEN; IAEA; INTERNATIONAL COOPERATION; MUTATIONS; NUCLEAR ENERGY; NUTRIENTS; OLIVES; RICE; SOILS; WATER; WHEAT
OSTI ID:
22423891
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria); Nuclear Science Commission of the Democratic Republic of the Congo, Kinshasa (Congo, The Democratic Republic of the)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA15M0321129818
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 59-66
Announcement Date:
Jan 09, 2016

Citation Formats

Fried, M., and Sigurbjörnsson, B. Nuclear techniques in food and agriculture and international cooperation in their use; Les sciences nucleaires dans l'alimentation et l'agriculture et la cooperation internationale dans ce domaine. IAEA: N. p., 1970. Web.
Fried, M., & Sigurbjörnsson, B. Nuclear techniques in food and agriculture and international cooperation in their use; Les sciences nucleaires dans l'alimentation et l'agriculture et la cooperation internationale dans ce domaine. IAEA.
Fried, M., and Sigurbjörnsson, B. 1970. "Nuclear techniques in food and agriculture and international cooperation in their use; Les sciences nucleaires dans l'alimentation et l'agriculture et la cooperation internationale dans ce domaine." IAEA.
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title = {Nuclear techniques in food and agriculture and international cooperation in their use; Les sciences nucleaires dans l'alimentation et l'agriculture et la cooperation internationale dans ce domaine}
author = {Fried, M., and Sigurbjörnsson, B.}
abstractNote = {Nuclear techniques are used in research and production at all levels of the food chain from soil and water, plant breeding, plant production and protection, animal production and health, to food protection both in the field and in storage. In soil and plant production research, isotopically labelled fertilizers are used in order to trace nutrient elements as they are taken up by crop plants. Water can be isotopically labelled and use can also be made of the way in which hydrogen atoms scatter neutrons. Thus, radiating a given volume of a soil with fast neutrons, they are slowed down by the hydrogen present and their back-scatter is measured. When radiation is applied to living matter, its genetic make-up can be changed. Such changes, called mutations, occur naturally at a very low rate (in fact, all present-day forms of life derive from such mutations), but radiation can increase their frequency by a factor of 100 000. The use of certain chemicals can also result in the appearance of mutations. These applications have resulted in the creation of a number of superior crop varieties and lines. For example, the highest-yielding rice variety in Japan and the most popular wheat variety in India were bred following gamma-ray treatments of seed. One gamma- bred rice line in Japan contains a doubled amount of protein and matures 60 days earlier than the mother variety. The highest-yielding and straw-strongest durum wheat varieties in Italy resulted from treatment with neutrons. Radiation can, however, affect genetic matter also to produce sterility, e.g. in insects. Vast numbers of sterile insects are released in an infested area where they compete with the native population for mating partners. Repeated releases of vast numbers of sterile insects result in a quick reduction of the natural population which can eventually lead to complete eradication of the species in the release area. The screw-worm of livestock was eliminated from the U.S.A. in this manner and it is hoped that the medfly attacking citrus, the olive fly, the codling moth attacking apples, the tsetse fly and a number of other insects can be eliminated in this way. Radiation can be used to attenuate parasitic larvae attacking animals. The parasites which have thus lost their virulence are used in the production of animal vaccines. In fact, this is still the only known method of producing such vaccines. Isotopic tracers are used to study the movement and metabolism of nutrients in animal production and are particularly useful in studies of essential micronutrients. This unique ability of isotopic tracers to enable detection of chemicals in minute quantities forms the basis for a new program on studies of harmful pesticide residues on plant and animal foods. The sterilizing and killing effect of radiation has been shown to be uniquely effective in preventing or delaying spoilage in a variety of food commodities. Radiation preservation can, for example, be applied to perishable products which do not tolerate cooking or freezing - even after the products are packed. To foster international activities in the field of nuclear science in food and agriculture, the Joint FAO/IAEA Division of Atomic Energy in Food and Agriculture carries out a single joint program of work approved by the two parent organizations. To carry out work in all these fields, the Division relies heavily on the concept of coordinated research based on research contracts or research agreements. A large part of the work is carried out under various technical assistance projects including expert advice, equipment and training and through the two UNDP Special Fund Projects executed by the IAEA. The IAEA Laboratory plays an indispensable role in the Division’s programs by providing various coordinating services, research, and specialized training. (author) [French] Les méthodes nucléaires sont employées dans la recherche et la production à tous les niveaux successifs de la chaîhe alimentaire: sol et eau, amélioration des plantes, culture et protection des plantes, élevage et santé animale, protection des aliments, tant sur pied que stockés. Dans la recherche sur la fertilité des sols et la production végétale, on suit l'absorption d’éléments nutritifs par les végétaux au moyen d'engrais marqués avec des isotopes. Pour les recherches concernant l'eau, on peut faire appel au marquage avec des isotopes ou à la diffusion des neutrons par les atomes d'hydrogène. On expose ainsi un volume donné de sol a un flux de neutrons rapides; ces neutrons sont ralentis par les atomes d'hydrogène présents dans le sol et leur rétrodiffusion est mesurée. Lorsque la matière vivante est irradiée, sa structure génétique peut être modifiée. Le taux spontané de ces modifications, appelées mutations, qui est très faible (en réalité, toutes les formes présentes de la vie en dérivent), peut être augmenté par l'irradiation d'un facteur de 100 000. Des mutations sont également produites par certains corps chimiques. Plusieurs variétés et lignées améliorées ont été ainsi obtenues. A titre d'exemple, la variété de riz donnant le meilleur rendement au Japon et la variété de blé la plus utilisée en Inde ont été sélectionnées après un traitement des semences aux rayons gamma. Une lignée de riz obtenue au Japon par irradiation gamma contient deux fois plus de protéines et parvient à maturité 60 jours plus vite que la variété mère. Les variétés de blé durum qui, en Italie, ont le meilleur rendement et la plus grande résistance à la verse ont été obtenues par irradiation neutronique. Les rayonnements peuvent par ailleurs modifier la matière génétique et entraîner la stérilité, par exemple chez les insectes. Un très grand nombre d'insectes stérilisés, lâchés dans une zone infestée, entrent en compétition avec la population naturelle dans l'accouplement avec les femelles. Les lâchers réitérés d’un grand nombre d'insectes stérilisés aboutissent rapidement à la réduction de cette population et peuvent finalement entraîner la destruction complète de l'espèce dans la zone. La lucilie bouchère, qui s'attaque au bétail» a ainsi été éliminée aux Etats-Unis et on espère pouvoir détruire de la même façon la mouche méditerranéenne des fruits, qui s'attaque aux citrus, la mouche de l'olive, la carpocapse, qui s'attaque aux pommes, la mouche tsé-tsé et plusieurs autres insectes. Les rayonnements peuvent être utilisés pour atténuer les larves des parasites des animaux. Avec les parasites ayant ainsi perdu leur virulence, on prépare des vaccins animaux. Il s'agit en fait de la seule méthode actuellement connue de production de tels vaccins. Des indicateurs isotopiques sont utilisés pour étudier le mouvement et le métabolisme des substances nutritives chez les animaux d'élevage et sont particulièrement précieux pour l'étude des oligoéléments essentiels. L'avantage que seuls possèdent les indicateurs isotopiques de permettre la détection de quantités infimes de produits chimiques est la raison d'être d'un nouveau programme de recherches sur les résidus de pesticides nuisibles dans les aliments d'origine végétale et animale. L’effet stérilisant et germicide des rayonnements possède une valeur irremplaçable pour la prévention ou le retard de l'altération d'un grand nombre de denrées alimentaires. La conservation par irradiation peut, par exemple, être utilisée, même après emballage, pour les denrées périssables ne supportant ni la cuisson ni la congélation. Afin de promouvoir sur le plan international l'application des sciences nucléaires dans l'alimentation et l'agriculture, la Division mixte FAO/AIEA de l'énergie atomique dans l'alimentation et l'agriculture exécute un programme de travail commun, approuvé par les deux organisations. Pour l'exécution des travaux dans tous les domaines, la Division a très souvent recours à la formule des recherches coordonnées effectuées sous contrats ou accords de recherche. Une grande partie du travail se fait aussi dans le cadre de projets d'assistance technique, comprenant des services d'experts, la fourniture de matériel et la formation technique, ainsi que dans le cadre de deux projets du Fonds spécial du PNUD exécutés par l'AIEA. Le Laboratoire de l'AIEA, enfin, joue un rôle indispensable dans l'exécution de programmes de la Division en assurant une coordination, en faisant des recherches et en dispensant une formation spécialisée. (author)}
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