清明節(jié)前完成播種后，江西省遂川縣碧洲鎮(zhèn)農(nóng)民王頭生隔三差五就會來到水田邊，查看“太空蓮”的長勢，“你瞧，現(xiàn)在都長出立葉了，后期管理好，收成錯不了。”
“上過太空的蓮子就是不一樣，畝產(chǎn)翻番、口感鮮甜。”王頭生打開了話匣子，“畝產(chǎn)1000斤，毛收入6000元，真是實實在在的致富蓮。”
王頭生所說的“上過太空的蓮子”，便是航天育種的成果“太空蓮36號”，如今推廣面積超2000萬畝，占全國白蓮種植面積的80%以上。
“航天育種也叫太空育種，是讓種子搭乘返回式航天器進入太空，利用宇宙射線、微重力、高真空等特殊環(huán)境誘發(fā)種子基因變異。種子返回地面后，再選擇可遺傳的優(yōu)良變異用于培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗植物新品種。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所黨委書記、國家航天育種工程首席科學(xué)家劉錄祥介紹。
1987年8月，我國第九顆返回式衛(wèi)星首次搭載水稻、辣椒等種子，開啟了我國農(nóng)作物種子的太空之旅。據(jù)介紹，目前我國已進行航天育種搭載實驗3000余項，育成主糧審定品種260多個，蔬菜、水果、林草、花卉新品種上百個，年增產(chǎn)糧食20多億公斤，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益逾千億元。
航天育種的一大批新品種已走入市場、走上餐桌，進入日常生活
在“蔬菜之鄉(xiāng)”山東省壽光市，中國國際蔬菜科技博覽會10號館的航空育種展區(qū)里，番茄、茄子、辣椒等蔬菜長勢良好。“這里共展示了13個新品種，都是航天育種成果的代表，具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病力強等優(yōu)點。”場館負責(zé)人馬尊娟介紹。
早年間，來自山東省平度市的47克青豐一號小麥種子、20克馬家溝芹菜種子、21克明村大黃埠西瓜種子、10克櫻桃番茄種子隨我國神舟七號載人飛船一起飛上太空，種子返回地面后，運用選育、雜交等技術(shù)，豐富了育種遺傳資源，為培育出產(chǎn)量更高、抗性更強、品質(zhì)更優(yōu)的新品種提供了充足的技術(shù)參考與支持。
“太空西紅柿現(xiàn)已經(jīng)過5代繁育了，今年夏天市民就能嘗鮮了。”這些西紅柿色澤比較深，而且個頭相對較大。平度市明村鎮(zhèn)大黃埠村黨支部書記吳仁杰說，今年村里種了5畝太空西紅柿，長勢好、個頭大、產(chǎn)量高，而且非常甜，“據(jù)專家檢測，它所含的番茄紅素要比普通西紅柿高出4到6倍。”
原產(chǎn)于北美地區(qū)的蔓越莓，如今成了黑龍江特產(chǎn)。為了培育出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的蔓越莓新品種，黑龍江省撫遠市的蔓越莓種子曾兩度搭乘神舟飛船。比拳頭大的彩椒、又大又甜的草莓……太空種子落地發(fā)芽結(jié)果，扮靚百姓餐桌，豐富著人們的味蕾。
“從糧食作物、蔬菜水果到花卉牧草等，航天育種的一大批新品種已走入市場、走上餐桌，進入日常生活。”劉錄祥介紹，我國先后利用各類航天器，搭載植物種子、菌種、試管苗等，從小麥、水稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主要糧棉油作物，以及番茄、辣椒、黃瓜等園藝作物中，育成和應(yīng)用了一系列新品種，在牧草、林木、花卉等領(lǐng)域也有一定規(guī)模的推廣應(yīng)用。
“太空旅行”后，距離成為真正的太空種子還有很長的路
不是所有的種子上天后都會發(fā)生奇妙變化。有的種子在空間飛行一周，最長的在太空中遨游了27天，能夠改變的概率可能只有千分甚至于萬分之幾。“不管是航天育種，還是其他育種方法，歸根結(jié)底都是創(chuàng)造變異、選擇變異，然后利用變異的過程。育種專家培育太空種子，不僅追求產(chǎn)量，同時也看重品質(zhì)提高、營養(yǎng)改善等優(yōu)良性狀。”劉錄祥介紹。
種子篩選是航天育種的第一步。“航天器的每一克載荷資源都很寶貴，上天的種子都是精挑細選出來的。”劉錄祥說，航天育種材料種類豐富，既有主要農(nóng)作物、經(jīng)濟作物等種子，也有不同地方特色品種和珍稀物種的種子，還有微生物菌種等。近年來，在全國航天育種協(xié)作組和航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟推動下，一批批“希望的種子”乘著神舟飛船升空、跟著“嫦娥”航天器繞月，實現(xiàn)批量化航天育種。
“太空旅行”是第二步，在這之后，距離成為真正的太空種子還有很長的路。據(jù)介紹，要培育出比較成熟的品種，至少要8—10年時間。漫長的選育過程中，產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)、市場價值等每一項都要過關(guān)。任何一個環(huán)節(jié)出了問題，就可能導(dǎo)致前功盡棄。“大量的品系在試驗的過程中被淘汰，留下來的只有通過專業(yè)機構(gòu)品種審定（或鑒定）的，才叫太空種子，比例非常小。”劉錄祥說。
如今，經(jīng)過航空育種的小麥在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾地區(qū)及周邊的種植面積達到200萬畝以上。“航天育種只是一種誘變方法，回到地面后的選育方法與常規(guī)育種沒有太大區(qū)別。”呼倫貝爾農(nóng)墾拉布大林農(nóng)牧場有限公司技術(shù)員楊光偉介紹，種子回來后，要進行地面第一次試種，出苗后選擇有良好變異的單株進行第二代種植，然后把好的突變體后代再進行第三代種植，經(jīng)過多代繁育最終獲得穩(wěn)定的新品種。
3月8日，北大荒薯業(yè)集團與航天生物集團廣梅航天育種研發(fā)中心簽訂空間生物搭載試驗項目合作協(xié)議，合作期限3年。試驗過程中，北大荒薯業(yè)將提供馬鈴薯薯粒（三個品種）、馬鈴薯實生籽（三個組合）進行搭載試驗。“種薯是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。目前，航天育種已成為創(chuàng)制新種質(zhì)資源的重要途徑。”北大荒薯業(yè)集團相關(guān)負責(zé)人馬力說。
中國空間站正式建成，構(gòu)建基于空間站的航天育種新體系
在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大廳，各式各樣的太空種子被裝在一排排貼有品種標(biāo)簽的透明罐子里。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所從1994年開始航天育種研究工作，至今已有30年。
“魯原502”就是由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所合作選育的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種，也是目前我國航天育種中單一品種累計推廣面積最大的農(nóng)作物品種。“‘魯原502’解決了小麥大穗型品種易倒伏的難題，已成為全國主導(dǎo)品種，累計推廣1億畝。”劉錄祥說。
水稻、小麥、棉花、蔬菜……利用航空育種技術(shù)，我國已培育出一系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物新品種。國審超級稻品種Ⅱ優(yōu)航1號，實現(xiàn)了高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的協(xié)同改良，創(chuàng)造并保持了再生稻百畝單產(chǎn)世界紀(jì)錄；2021年通過河北省審定的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面條小麥品種航麥802，耐鹽性和綜合抗病性突出，適應(yīng)性強；2022年通過新疆維吾爾自治區(qū)審定的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種航麥106，抗白粉病、葉銹病和條銹病能力強，膳食纖維含量高。
航天育種的關(guān)鍵之一是種子材料的空間搭載。2006年全國航天育種協(xié)作組組建，聯(lián)合有關(guān)方面啟動航天育種工程，發(fā)射首顆育種衛(wèi)星“實踐八號”。根據(jù)計劃，2024年將與中國空間技術(shù)研究院聯(lián)合推進可重復(fù)利用返回式衛(wèi)星工程，發(fā)射第二顆航天育種專用衛(wèi)星。同時，目前利用地面高能加速器模擬宇宙粒子開展的航天誘變機理研究也取得良好進展。
“值得一提的是，現(xiàn)在我們有了自己的空間站，開啟了空間站時代的航天育種。”劉錄祥說，育種專家可以通過開發(fā)空間輻射生物學(xué)艙外暴露裝備與技術(shù)，開展真正的太空誘變育種，構(gòu)建基于空間站的航天育種新體系，一方面可以精準(zhǔn)設(shè)計和深度解析航天誘變機理，另一方面可以開展航天育種關(guān)鍵技術(shù)及重大基因誘變發(fā)掘與性狀整合，開發(fā)多樣化的新品種。接下來，將結(jié)合推進種業(yè)振興行動等重大工程，發(fā)揮航天育種在新種源創(chuàng)制中的優(yōu)勢，開展協(xié)同攻關(guān)。
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