2023年9月11日(ri)，第三十届中(zhong)国北京种业(ye)大会在北京市通州区开幕，来自22个省份的300余家种业(ye)名企参展，包括航天育种等2300余个品种。
陈晓根摄（人民(min)图片）
2023年10月，云南省安宁市现代农业(ye)园区玫瑰种植示范园里一朵朵玫瑰美丽绽放，它们是由曾搭(da)乘神舟载人飞船遨游太(tai)空的种子培育而成，因此被称为“来自星星的玫瑰”。
新华社记者 胡超摄
2024年4月10日(ri)，在河南省洛(luo)阳市国际牡(mu)丹园航天育种基(ji)地(di)里，游客在盛开的“太(tai)空牡(mu)丹”旁(pang)游览拍照。
李卫超摄（人民(min)图片）
2023年，刘录祥(xiang)在位于河北省石家庄市的试验基(ji)地(di)查看“航麦802”长势情况(kuang)。
资料图片
种子是农业(ye)的“芯片”，小小的种子，紧密连着“国之大者”。如今，种子不(bu)仅在田野间生根发(fa)芽，更有机会遨游太(tai)空。
4月30日(ri)，神舟十七号载人飞船返(fan)回舱在东风着陆场成功(gong)着陆，中(zhong)国空间站第六批(pi)空间科(ke)学实验样品也(ye)随之顺利返(fan)回。本次下行返(fan)回的科(ke)学实验样品涉及23项科(ke)学实验项目，总重量约31.5公斤，其中(zhong)包括多种植物种子材料。在宇宙遨游归来后，这些种子被交付科(ke)研人员用于后续(xu)研究和利用。
据悉，目前(qian)中(zhong)国已进行航天育种搭(da)载实验3000余项，育成主(zhu)粮品种240多个，蔬(shu)菜、水(shui)果、林草、花卉新品种数百个，年增产粮食20多亿公斤，创造直接经济效益逾千亿元。
“天选之种”“上天”“入地(di)”
什(shi)么是航天育种？人们为什(shi)么要费力将种子送上太(tai)空？
中(zhong)国农业(ye)科(ke)学院作物科(ke)学研究所党委书记、国家航天育种工程首席科(ke)学家刘录祥(xiang)说：“航天育种也(ye)叫太(tai)空育种，是将种子等植物材料搭(da)乘返(fan)回式卫星和载人飞船等航天器(qi)进入太(tai)空，利用空间环境的宇宙射线(xian)、微(wei)重力、高真空等综合(he)因素诱发(fa)种子基(ji)因变异(yi)。种子返(fan)回地(di)面后，再选择(ze)可遗传的优良变异(yi)用于培育优质高产多抗植物新品种。”
与传统育种技(ji)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(dui)较短时间内创制出具(ju)有高产、早熟、抗病等优良性状的种质资源。刘录祥(xiang)说，对(dui)种子来说，太(tai)空就是一个超级实验室，因为它具(ju)备了微(wei)重力、弱地(di)磁、强辐射、高真空、极(ji)洁净、超低温等极(ji)端(duan)条(tiao)件(jian)。太(tai)空诱变因素多，有可能获得传统地(di)面诱变得不(bu)到的变异(yi)，太(tai)空诱变可以诱发(fa)多种性状发(fa)生变异(yi)，育种家通过(guo)定向(xiang)筛选可以获得产量或是抗病突变基(ji)因。
航天器(qi)的每一克载荷资源都很(hen)宝贵，那么，什(shi)么样的种子能踏上太(tai)空之旅呢？
种子筛选是航天育种的第一步。“‘上天’的种子都是精挑细选出来的，一般来说，被选中(zhong)的种子要具(ju)备两个条(tiao)件(jian)：一是遗传稳定，二是综合(he)性状好。这些种子必(bi)须活力强、发(fa)芽率高，这样才能确保种子在新环境下依旧(jiu)蕴(yun)涵着无限的生机，以良好的状态开启这一段漫漫旅途，能够(gou)获得太(tai)空之旅资格的种子可谓是‘天选之种’。”中(zhong)国农业(ye)科(ke)学院作物科(ke)学研究所谢永盾研究员对(dui)本报介(jie)绍说。
进入太(tai)空之后，种子的“奇幻漂流”才刚刚开始，不(bu)是每一粒种子都能被宇宙射线(xian)击中(zhong)，不(bu)是所有被击中(zhong)的种子都能发(fa)生基(ji)因变异(yi)，也(ye)不(bu)是所有的突变都是“有益的”。因此，从太(tai)空返(fan)回的种子只能作为基(ji)础(chu)材料，再经过(guo)地(di)面筛选、验证、培育，最后通过(guo)审定的种子才能叫太(tai)空种子。
想成为合(he)格的太(tai)空种子，不(bu)仅要能“上天”，更要“入地(di)”。从宇宙归来的种子还需(xu)要在地(di)面经过(guo)长时间的培育和检测，进行多轮的筛选和鉴定。在这个过(guo)程中(zhong)，研究人员既会鉴定作物实际的生长变化，也(ye)会从基(ji)因层面去检测哪些遗传物质产生了突变，然后将具(ju)有优异(yi)性状的新材料再进行育种利用，让遗传优势得以延续(xu)。
总的来说，从一颗种子“上天”，到新的品种上市，往往要经过(guo)8—10年的过(guo)程。在漫长的选育过(guo)程中(zhong)，产量、抗性、品质等每一项都要过(guo)关。任何一个环节出了问题，就可能导致前(qian)功(gong)尽弃。例如，经过(guo)多年选育的种子即便是在最后一年的生产性测试中(zhong)，如果遇到某种病害流行或者极(ji)端(duan)天气等不(bu)利情况(kuang)，不(bu)能有效抵(di)抗的话，最终也(ye)会被淘(tao)汰。“大量的品系(xi)在试验的过(guo)程中(zhong)被淘(tao)汰，最终留下来的通过(guo)专业(ye)机构审定（或鉴定）的品种，才叫太(tai)空种子，比例非常小。”刘录祥(xiang)说。
审定完成后，新品种才能被推广，作为真正的太(tai)空种子在广袤的田野间生长，进而在丰收后流向(xiang)百姓的日(ri)常餐桌(zhuo)。据介(jie)绍，航天育种材料种类丰富，既有主(zhu)要农作物、经济作物等种子，也(ye)有不(bu)同地(di)方特色(se)品种和珍稀物种的种子，还有微(wei)生物菌种等。近年来，在全国航天育种协作组和航天育种产业(ye)创新联盟推动(dong)下，一批(pi)批(pi)“希(xi)望的种子”乘着神舟飞船升空、跟着“嫦娥”航天器(qi)绕月，实现批(pi)量化航天育种。
硕果累累花香四溢
在中(zhong)国农业(ye)科(ke)学院作物科(ke)学研究所的展厅里，一个个透明容器(qi)里盛放着各类太(tai)空种子，截至目前(qian)，该所已经育成了“航麦247”“航麦2566”“航麦287”“航麦501”“航麦3290”“航麦802”“航麦106”“航麦818”“鲁原502”等多个小麦太(tai)空品种，通过(guo)与种子企业(ye)联合(he)实现了产业(ye)化应用，产生了显著(zhu)的社会经济效益。
“鲁原502”是由中(zhong)国农业(ye)科(ke)学院作物科(ke)学研究所和山东省农业(ye)科(ke)学院原子能农业(ye)应用研究所合(he)作选育的高产优质小麦品种，也(ye)是目前(qian)中(zhong)国航天育种中(zhong)单一品种累计推广面积最大的农作物品种。“‘鲁原502’解决了小麦重穗型品种易倒(dao)伏(fu)的难题，已成为全国主(zhu)导品种，累计推广1亿亩。”刘录祥(xiang)说。
还有2021年通过(guo)河北省审定的高产优质面条(tiao)小麦品种“航麦802”，耐盐性和综合(he)抗病性突出，适应性强。“航麦802”还具(ju)有良好的耐迟播能力，2022年秋，在迟播一个月的情况(kuang)下，它的亩产达(da)到500公斤以上。经过(guo)实践的检验，“航麦802”还展现出了极(ji)强的广适性、耐盐性和综合(he)抗病性，在高产的同时也(ye)保证了粮食品质。
在安徽省阜阳市颍泉区伍明镇(zhen)彭庄村的田野里，放眼望去，这里种植的小麦品种中(zhong)，就有“阜航麦1号”，种植的农户表示，整(zheng)个生长周期里，麦苗抗寒性好，成穗率高，抗病性很(hen)不(bu)错，亩产收获高，大家都很(hen)有种植的积极(ji)性。
“阜航麦1号”就是航天育种的成果。2013年初，中(zhong)国载人航天工程办公室与阜阳市达(da)成合(he)作，阜阳市农业(ye)科(ke)学院将100克自主(zhu)培育的省审小麦品种阜麦8号种子经由神舟十号飞船搭(da)载送入太(tai)空，进行长达(da)15天的太(tai)空遨游。2013年6月，种子返(fan)回地(di)面后，阜阳市农业(ye)科(ke)学院集中(zhong)优势科(ke)研力量，进行田间筛选与鉴定工作。经过(guo)数年的选育、试验工作，2016年6月，阜阳市农业(ye)科(ke)学院从众多小麦穗系(xi)中(zhong)鉴定出一个优异(yi)品系(xi)，定名为“阜航麦1号”。2021年1月，“阜航麦1号”正式获得安徽省农作物新品种审定证书，成为安徽省首个利用航天诱变技(ji)术自主(zhu)育成的小麦新品种。
“2023年秋种，‘阜航麦1号’在安徽、河南、江苏累计推广面积达(da)40万(wan)亩，与此同时，我们也(ye)在积极(ji)加强对(dui)配套高产栽培技(ji)术的研究，更好促进小麦丰收。”阜阳市农业(ye)科(ke)学院小麦研发(fa)中(zhong)心主(zhu)任冯家春对(dui)本报介(jie)绍。
除了百姓们的餐桌(zhuo)，太(tai)空作物早已进入大家的日(ri)常生活，比如平日(ri)里经常见(jian)到的鲜(xian)花，其种子就可能曾有过(guo)“飞天”的经历。
近日(ri)，一家名为“新航天星空实验室”的淘(tao)宝店铺吸引了大家的注意，店里销售的正是遨游过(guo)宇宙的花种。“延丹1号”球茎是首批(pi)上线(xian)的品种，其育种鲜(xian)花原型是山丹丹，原本种植于陕西延安一带(dai)。在太(tai)空环境及其高真空、微(wei)重力及宇宙辐射等作用的影响下，一些变化悄(qiao)然发(fa)生。经过(guo)一系(xi)列选育培育工作后的花朵有了更强的耐受性，即便是连月的阴(yin)雨天，或是酸碱性土壤(rang)，都不(bu)会影响它绽放出艳丽的花朵，不(bu)仅如此，“延丹1号”的花期也(ye)变得更长，花香更加四溢。
如今，这一从太(tai)空归来的鲜(xian)花品种正陆续(xu)从延安山丹丹标(biao)准化生产示范区“飞”入千家万(wan)户，上架不(bu)到2天，首批(pi)产品便已售罄(qing)。据悉，后续(xu)还会有新品种陆续(xu)亮相电商平台(tai)，让更多人体验到种植太(tai)空花朵的乐趣(qu)。
“从粮食作物、蔬(shu)菜水(shui)果到花卉牧(mu)草等，航天育种的一大批(pi)新品种已走入市场、走上餐桌(zhuo)，进入日(ri)常生活。”刘录祥(xiang)介(jie)绍，中(zhong)国先后利用各类航天器(qi)，搭(da)载植物种子、菌种、试管苗等，从小麦、水(shui)稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主(zhu)要粮棉油作物，以及番茄、辣椒、黄(huang)瓜等园艺作物中(zhong)，育成和应用了一系(xi)列新品种，在牧(mu)草、林木、花卉等领域也(ye)有一定规(gui)模的推广应用。
助推太(tai)空经济
从1987年中(zhong)国第九颗返(fan)回式卫星首次搭(da)载农作物种子飞向(xiang)太(tai)空至今，中(zhong)国航天育种已走过(guo)30余年。这么多年来，中(zhong)国航天育种为人类丰富种质资源和种子创新贡献了重要智慧成果。
刘录祥(xiang)介(jie)绍，2006年9月中(zhong)国“实践八号”卫星成功(gong)发(fa)射，是全世界第一颗专门用于农业(ye)育种目的而发(fa)射的返(fan)回式卫星，堪称“种子专列”，该卫星搭(da)载了水(shui)稻、小麦、玉米、棉麻纤(xian)维、油料作物、蔬(shu)菜作物、林果花卉、微(wei)生物菌种和小杂粮等2000多份、200多千克的种子材料和机理研究装备，为中(zhong)国育种研究工作贡献了丰富资源。
载人航天工程实施以来，历次飞行任务都安排了农作物种子搭(da)载实验。近年来，中(zhong)国在空间诱变机理机制的基(ji)础(chu)研究领域获得重要进展，在种质资源创新、育成品种数量、新品种推广面积等方面均(jun)有突出表现。
“在国际原子能机构整(zheng)个诱变育种的数据库中(zhong)，总共登(deng)录有3400多个突变品种，其中(zhong)来自中(zhong)国选育出的品种大约占1/3，航天育种功(gong)不(bu)可没。”刘录祥(xiang)说，“另外，中(zhong)国十分重视国际合(he)作交流，积极(ji)地(di)和多个国家开展合(he)作，通过(guo)开设培训班等方式，分享成功(gong)经验。”
不(bu)仅如此，航天育种仍在大步向(xiang)前(qian)，快速发(fa)展。
在技(ji)术层面，诱变和筛选是两个十分重要的技(ji)术环节。谢永盾谈起育种技(ji)术的新突破：“比如现在我们要改变某个单一性状的时候，就可以从基(ji)因型和表型等方面进行定向(xiang)筛选，但我们以前(qian)在面对(dui)一个比较宽(kuan)阔的选择(ze)面时，只能依靠概率。”
“随着科(ke)技(ji)的发(fa)展，我们通过(guo)高通量组学技(ji)术就能够(gou)快速发(fa)现有益变异(yi)位点(dian)，更方便地(di)了解什(shi)么性状发(fa)生了变化。”谢永盾说，在过(guo)去，想要知道种子在“上天”之后发(fa)生了哪些不(bu)同，还得经过(guo)更长时间的检验，在一代又一代的种植和比较下才能确认。但现在，随着筛选技(ji)术日(ri)渐成熟，种子在回归地(di)面后就可以先被“验明身份”，为后续(xu)的育种利用提前(qian)打下基(ji)础(chu)。
关于航天育种的发(fa)展前(qian)景，刘录祥(xiang)认为：“育种家可以通过(guo)开发(fa)空间辐射生物学舱外暴露装备与技(ji)术，开展真正意义上的太(tai)空诱变育种，构建(jian)基(ji)于空间站的航天育种新体系(xi)。我们可以精准设计和深度解析航天诱变机理，同时还可以开展航天育种关键技(ji)术及重大基(ji)因诱变发(fa)掘与性状整(zheng)合(he)，开发(fa)多样化的新品种，引领种业(ye)创新，打造‘航天生物+新业(ye)态’，助推太(tai)空经济发(fa)展。”（叶晓楠 胡晓晓 刘雨馨）
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