2023年9月11日，第三十届中(zhong)国北京种业大会在北京市通州区开幕，来(lai)自22个省份的300余家种业名企参展，包括航天育种等2300余个品种。
陈晓根摄（人(ren)民图片）
2023年10月，云南省安宁市现代农业园区玫瑰(gui)种植示范(fan)园里一朵朵玫瑰(gui)美丽绽放，它(ta)们是由曾搭(da)乘神舟载人(ren)飞船(chuan)遨游太空的种子(zi)培育而成，因此被称(cheng)为“来(lai)自星星的玫瑰(gui)”。
新华社记者 胡超摄
2024年4月10日，在河南省洛(luo)阳(yang)市国际牡(mu)丹园航天育种基地里，游客在盛开的“太空牡(mu)丹”旁游览拍照(zhao)。
李卫超摄（人(ren)民图片）
2023年，刘录祥在位于河北省石家庄市的试验基地查看“航麦802”长势情况。
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种子(zi)是农业的“芯片”，小小的种子(zi)，紧密连着“国之(zhi)大者”。如今，种子(zi)不仅在田野间生(sheng)根发芽，更有机会遨游太空。
4月30日，神舟十七号载人(ren)飞船(chuan)返回舱在东风着陆场(chang)成功着陆，中(zhong)国空间站第六(liu)批空间科学实验样品也随之(zhi)顺利返回。本次下行返回的科学实验样品涉(she)及23项(xiang)科学实验项(xiang)目，总重量约31.5公斤，其中(zhong)包括多(duo)种植物(wu)种子(zi)材料。在宇宙遨游归来(lai)后，这些种子(zi)被交付科研人(ren)员(yuan)用(yong)于后续研究和利用(yong)。
据悉，目前中(zhong)国已进(jin)行航天育种搭(da)载实验3000余项(xiang)，育成主粮品种240多(duo)个，蔬菜、水果、林草、花卉新品种数百(bai)个，年增产粮食(shi)20多(duo)亿公斤，创造直接经(jing)济效益逾千亿元。
“天选之(zhi)种”“上天”“入地”
什么是航天育种？人(ren)们为什么要(yao)费力(li)将(jiang)种子(zi)送上太空？
中(zhong)国农业科学院作物(wu)科学研究所党(dang)委书记、国家航天育种工(gong)程首席科学家刘录祥说：“航天育种也叫太空育种，是将(jiang)种子(zi)等植物(wu)材料搭(da)乘返回式卫星和载人(ren)飞船(chuan)等航天器进(jin)入太空，利用(yong)空间环境(jing)的宇宙射线、微重力(li)、高真空等综合(he)因素诱发种子(zi)基因变异(yi)。种子(zi)返回地面后，再(zai)选择(ze)可遗传的优良变异(yi)用(yong)于培育优质高产多(duo)抗(kang)植物(wu)新品种。”
与传统育种技术相比，航天育种最大的优势在于空间诱变材料的有益变异(yi)率高、育种周期短，可在相对较(jiao)短时间内创制出(chu)具有高产、早熟、抗(kang)病等优良性状的种质资源。刘录祥说，对种子(zi)来(lai)说，太空就是一个超级实验室，因为它(ta)具备了微重力(li)、弱地磁、强辐射、高真空、极洁(jie)净、超低温等极端条件。太空诱变因素多(duo)，有可能获得传统地面诱变得不到的变异(yi)，太空诱变可以诱发多(duo)种性状发生(sheng)变异(yi)，育种家通过定向筛选可以获得产量或(huo)是抗(kang)病突变基因。
航天器的每一克载荷资源都很(hen)宝贵，那么，什么样的种子(zi)能踏上太空之(zhi)旅呢？
种子(zi)筛选是航天育种的第一步。“‘上天’的种子(zi)都是精(jing)挑细选出(chu)来(lai)的，一般来(lai)说，被选中(zhong)的种子(zi)要(yao)具备两个条件：一是遗传稳定，二是综合(he)性状好。这些种子(zi)必须活力(li)强、发芽率高，这样才能确保种子(zi)在新环境(jing)下依旧蕴涵着无限的生(sheng)机，以良好的状态开启这一段漫(man)漫(man)旅途(tu)，能够获得太空之(zhi)旅资格的种子(zi)可谓是‘天选之(zhi)种’。”中(zhong)国农业科学院作物(wu)科学研究所谢永盾研究员(yuan)对本报介绍说。
进(jin)入太空之(zhi)后，种子(zi)的“奇幻漂(piao)流”才刚(gang)刚(gang)开始，不是每一粒种子(zi)都能被宇宙射线击中(zhong)，不是所有被击中(zhong)的种子(zi)都能发生(sheng)基因变异(yi)，也不是所有的突变都是“有益的”。因此，从太空返回的种子(zi)只能作为基础(chu)材料，再(zai)经(jing)过地面筛选、验证、培育，最后通过审定的种子(zi)才能叫太空种子(zi)。
想成为合(he)格的太空种子(zi)，不仅要(yao)能“上天”，更要(yao)“入地”。从宇宙归来(lai)的种子(zi)还(hai)需要(yao)在地面经(jing)过长时间的培育和检测，进(jin)行多(duo)轮的筛选和鉴定。在这个过程中(zhong)，研究人(ren)员(yuan)既会鉴定作物(wu)实际的生(sheng)长变化，也会从基因层面去检测哪些遗传物(wu)质产生(sheng)了突变，然后将(jiang)具有优异(yi)性状的新材料再(zai)进(jin)行育种利用(yong)，让(rang)遗传优势得以延(yan)续。
总的来(lai)说，从一颗种子(zi)“上天”，到新的品种上市，往往要(yao)经(jing)过8—10年的过程。在漫(man)长的选育过程中(zhong)，产量、抗(kang)性、品质等每一项(xiang)都要(yao)过关。任何一个环节出(chu)了问题，就可能导致前功尽弃(qi)。例如，经(jing)过多(duo)年选育的种子(zi)即便是在最后一年的生(sheng)产性测试中(zhong)，如果遇到某(mou)种病害流行或(huo)者极端天气等不利情况，不能有效抵抗(kang)的话，最终也会被淘汰。“大量的品系在试验的过程中(zhong)被淘汰，最终留下来(lai)的通过专业机构审定（或(huo)鉴定）的品种，才叫太空种子(zi)，比例非常小。”刘录祥说。
审定完成后，新品种才能被推广(guang)，作为真正的太空种子(zi)在广(guang)袤的田野间生(sheng)长，进(jin)而在丰收后流向百(bai)姓的日常餐桌。据介绍，航天育种材料种类丰富，既有主要(yao)农作物(wu)、经(jing)济作物(wu)等种子(zi)，也有不同地方特色(se)品种和珍稀物(wu)种的种子(zi)，还(hai)有微生(sheng)物(wu)菌种等。近(jin)年来(lai)，在全国航天育种协作组和航天育种产业创新联盟推动下，一批批“希望的种子(zi)”乘着神舟飞船(chuan)升空、跟着“嫦娥”航天器绕月，实现批量化航天育种。
硕果累累花香四(si)溢
在中(zhong)国农业科学院作物(wu)科学研究所的展厅里，一个个透明容器里盛放着各类太空种子(zi)，截至目前，该所已经(jing)育成了“航麦247”“航麦2566”“航麦287”“航麦501”“航麦3290”“航麦802”“航麦106”“航麦818”“鲁(lu)原502”等多(duo)个小麦太空品种，通过与种子(zi)企业联合(he)实现了产业化应用(yong)，产生(sheng)了显(xian)著的社会经(jing)济效益。
“鲁(lu)原502”是由中(zhong)国农业科学院作物(wu)科学研究所和山东省农业科学院原子(zi)能农业应用(yong)研究所合(he)作选育的高产优质小麦品种，也是目前中(zhong)国航天育种中(zhong)单一品种累计推广(guang)面积(ji)最大的农作物(wu)品种。“‘鲁(lu)原502’解决了小麦重穗型品种易倒伏的难题，已成为全国主导品种，累计推广(guang)1亿亩。”刘录祥说。
还(hai)有2021年通过河北省审定的高产优质面条小麦品种“航麦802”，耐盐性和综合(he)抗(kang)病性突出(chu)，适应性强。“航麦802”还(hai)具有良好的耐迟播能力(li)，2022年秋，在迟播一个月的情况下，它(ta)的亩产达(da)到500公斤以上。经(jing)过实践的检验，“航麦802”还(hai)展现出(chu)了极强的广(guang)适性、耐盐性和综合(he)抗(kang)病性，在高产的同时也保证了粮食(shi)品质。
在安徽省阜(fu)阳(yang)市颍泉区伍明镇彭庄村的田野里，放眼(yan)望去，这里种植的小麦品种中(zhong)，就有“阜(fu)航麦1号”，种植的农户表示，整个生(sheng)长周期里，麦苗(miao)抗(kang)寒性好，成穗率高，抗(kang)病性很(hen)不错，亩产收获高，大家都很(hen)有种植的积(ji)极性。
“阜(fu)航麦1号”就是航天育种的成果。2013年初，中(zhong)国载人(ren)航天工(gong)程办公室与阜(fu)阳(yang)市达(da)成合(he)作，阜(fu)阳(yang)市农业科学院将(jiang)100克自主培育的省审小麦品种阜(fu)麦8号种子(zi)经(jing)由神舟十号飞船(chuan)搭(da)载送入太空，进(jin)行长达(da)15天的太空遨游。2013年6月，种子(zi)返回地面后，阜(fu)阳(yang)市农业科学院集中(zhong)优势科研力(li)量，进(jin)行田间筛选与鉴定工(gong)作。经(jing)过数年的选育、试验工(gong)作，2016年6月，阜(fu)阳(yang)市农业科学院从众(zhong)多(duo)小麦穗系中(zhong)鉴定出(chu)一个优异(yi)品系，定名为“阜(fu)航麦1号”。2021年1月，“阜(fu)航麦1号”正式获得安徽省农作物(wu)新品种审定证书，成为安徽省首个利用(yong)航天诱变技术自主育成的小麦新品种。
“2023年秋种，‘阜(fu)航麦1号’在安徽、河南、江苏累计推广(guang)面积(ji)达(da)40万(wan)亩，与此同时，我们也在积(ji)极加强对配套高产栽培技术的研究，更好促进(jin)小麦丰收。”阜(fu)阳(yang)市农业科学院小麦研发中(zhong)心主任冯家春(chun)对本报介绍。
除了百(bai)姓们的餐桌，太空作物(wu)早已进(jin)入大家的日常生(sheng)活，比如平日里经(jing)常见到的鲜花，其种子(zi)就可能曾有过“飞天”的经(jing)历。
近(jin)日，一家名为“新航天星空实验室”的淘宝店铺吸引了大家的注意，店里销售的正是遨游过宇宙的花种。“延(yan)丹1号”球茎是首批上线的品种，其育种鲜花原型是山丹丹，原本种植于陕西(xi)延(yan)安一带。在太空环境(jing)及其高真空、微重力(li)及宇宙辐射等作用(yong)的影响下，一些变化悄然发生(sheng)。经(jing)过一系列选育培育工(gong)作后的花朵有了更强的耐受性，即便是连月的阴雨天，或(huo)是酸碱性土壤(rang)，都不会影响它(ta)绽放出(chu)艳丽的花朵，不仅如此，“延(yan)丹1号”的花期也变得更长，花香更加四(si)溢。
如今，这一从太空归来(lai)的鲜花品种正陆续从延(yan)安山丹丹标准化生(sheng)产示范(fan)区“飞”入千家万(wan)户，上架不到2天，首批产品便已售罄(qing)。据悉，后续还(hai)会有新品种陆续亮相电商平台，让(rang)更多(duo)人(ren)体验到种植太空花朵的乐趣。
“从粮食(shi)作物(wu)、蔬菜水果到花卉牧草等，航天育种的一大批新品种已走入市场(chang)、走上餐桌，进(jin)入日常生(sheng)活。”刘录祥介绍，中(zhong)国先后利用(yong)各类航天器，搭(da)载植物(wu)种子(zi)、菌种、试管苗(miao)等，从小麦、水稻、玉米、大豆、油(you)菜、花生(sheng)、棉(mian)花等主要(yao)粮棉(mian)油(you)作物(wu)，以及番茄、辣椒(jiao)、黄瓜等园艺作物(wu)中(zhong)，育成和应用(yong)了一系列新品种，在牧草、林木、花卉等领域也有一定规模的推广(guang)应用(yong)。
助推太空经(jing)济
从1987年中(zhong)国第九颗返回式卫星首次搭(da)载农作物(wu)种子(zi)飞向太空至今，中(zhong)国航天育种已走过30余年。这么多(duo)年来(lai)，中(zhong)国航天育种为人(ren)类丰富种质资源和种子(zi)创新贡献了重要(yao)智慧成果。
刘录祥介绍，2006年9月中(zhong)国“实践八号”卫星成功发射，是全世界第一颗专门用(yong)于农业育种目的而发射的返回式卫星，堪称(cheng)“种子(zi)专列”，该卫星搭(da)载了水稻、小麦、玉米、棉(mian)麻纤维、油(you)料作物(wu)、蔬菜作物(wu)、林果花卉、微生(sheng)物(wu)菌种和小杂粮等2000多(duo)份、200多(duo)千克的种子(zi)材料和机理研究装(zhuang)备，为中(zhong)国育种研究工(gong)作贡献了丰富资源。
载人(ren)航天工(gong)程实施以来(lai)，历次飞行任务(wu)都安排了农作物(wu)种子(zi)搭(da)载实验。近(jin)年来(lai)，中(zhong)国在空间诱变机理机制的基础(chu)研究领域获得重要(yao)进(jin)展，在种质资源创新、育成品种数量、新品种推广(guang)面积(ji)等方面均有突出(chu)表现。
“在国际原子(zi)能机构整个诱变育种的数据库中(zhong)，总共登录有3400多(duo)个突变品种，其中(zhong)来(lai)自中(zhong)国选育出(chu)的品种大约占(zhan)1/3，航天育种功不可没。”刘录祥说，“另外，中(zhong)国十分重视国际合(he)作交流，积(ji)极地和多(duo)个国家开展合(he)作，通过开设培训(xun)班等方式，分享(xiang)成功经(jing)验。”
不仅如此，航天育种仍在大步向前，快速发展。
在技术层面，诱变和筛选是两个十分重要(yao)的技术环节。谢永盾谈起育种技术的新突破：“比如现在我们要(yao)改变某(mou)个单一性状的时候，就可以从基因型和表型等方面进(jin)行定向筛选，但(dan)我们以前在面对一个比较(jiao)宽(kuan)阔的选择(ze)面时，只能依靠概(gai)率。”
“随着科技的发展，我们通过高通量组学技术就能够快速发现有益变异(yi)位点，更方便地了解什么性状发生(sheng)了变化。”谢永盾说，在过去，想要(yao)知道种子(zi)在“上天”之(zhi)后发生(sheng)了哪些不同，还(hai)得经(jing)过更长时间的检验，在一代又一代的种植和比较(jiao)下才能确认。但(dan)现在，随着筛选技术日渐成熟，种子(zi)在回归地面后就可以先被“验明身份”，为后续的育种利用(yong)提前打下基础(chu)。
关于航天育种的发展前景，刘录祥认为：“育种家可以通过开发空间辐射生(sheng)物(wu)学舱外暴露装(zhuang)备与技术，开展真正意义上的太空诱变育种，构建基于空间站的航天育种新体系。我们可以精(jing)准设计和深度解析航天诱变机理，同时还(hai)可以开展航天育种关键技术及重大基因诱变发掘与性状整合(he)，开发多(duo)样化的新品种，引领种业创新，打造‘航天生(sheng)物(wu)+新业态’，助推太空经(jing)济发展。”（叶晓楠 胡晓晓 刘雨馨）
《 人(ren)民日报海外版(ban) 》（ 2024年05月22日 第06 版(ban)）
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