2023年9月11日，第三(san)十届中(zhong)国北京种业大会在北京市通州区(qu)开幕，来(lai)自22个(ge)省份的300余家种业名企参展，包(bao)括航天育种等2300余个(ge)品种。
陈晓根摄（人民(min)图片(pian)）
2023年10月，云(yun)南(nan)省安宁市现代农业园区(qu)玫(mei)瑰种植示范园里一朵朵玫(mei)瑰美丽绽放，它们是由曾搭乘(cheng)神舟载人飞船遨游太空的种子培育而成，因此被称为“来(lai)自星星的玫(mei)瑰”。
新华社记者 胡超(chao)摄
2024年4月10日，在河南(nan)省洛阳市国际牡丹园航天育种基地里，游客在盛开的“太空牡丹”旁游览拍照。
李卫超(chao)摄（人民(min)图片(pian)）
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(chang)势情况。
资料图片(pian)
种子是农业的“芯片(pian)”，小小的种子，紧密(mi)连(lian)着“国之(zhi)大者”。如今，种子不仅在田(tian)野间生根发芽(ya)，更有机会遨游太空。
4月30日，神舟十七(qi)号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，中(zhong)国空间站第六批空间科学(xue)实验样品也随(sui)之(zhi)顺利返回。本次下行(xing)返回的科学(xue)实验样品涉及23项科学(xue)实验项目，总重量约31.5公斤，其中(zhong)包(bao)括多种植物种子材料。在宇宙遨游归来(lai)后，这(zhe)些种子被交付(fu)科研(yan)人员用于后续研(yan)究和利用。
据悉，目前中(zhong)国已进行(xing)航天育种搭载实验3000余项，育成主粮品种240多个(ge)，蔬菜、水(shui)果、林草(cao)、花卉新品种数百个(ge)，年增产粮食20多亿公斤，创造直接经济效益(yi)逾千亿元。
“天选之(zhi)种”“上天”“入地”
什么是航天育种？人们为什么要费力将种子送上太空？
中(zhong)国农业科学(xue)院作物科学(xue)研(yan)究所党委书记、国家航天育种工程首席(xi)科学(xue)家刘录祥说：“航天育种也叫太空育种，是将种子等植物材料搭乘(cheng)返回式卫星和载人飞船等航天器进入太空，利用空间环境的宇宙射线、微重力、高真空等综合因素(su)诱(you)发种子基因变异。种子返回地面后，再选择可遗传的优良变异用于培育优质(zhi)高产多抗植物新品种。”
与传统育种技术相比(bi)，航天育种最大的优势在于空间诱(you)变材料的有益(yi)变异率高、育种周期短(duan)，可在相对较短(duan)时(shi)间内创制出具有高产、早熟、抗病(bing)等优良性状的种质(zhi)资源。刘录祥说，对种子来(lai)说，太空就是一个(ge)超(chao)级实验室，因为它具备了微重力、弱地磁、强辐(fu)射、高真空、极洁(jie)净、超(chao)低温等极端(duan)条件(jian)。太空诱(you)变因素(su)多，有可能(neng)获得传统地面诱(you)变得不到的变异，太空诱(you)变可以诱(you)发多种性状发生变异，育种家通过定向筛选可以获得产量或是抗病(bing)突变基因。
航天器的每一克载荷资源都很宝贵，那么，什么样的种子能(neng)踏上太空之(zhi)旅呢？
种子筛选是航天育种的第一步(bu)。“‘上天’的种子都是精挑细选出来(lai)的，一般来(lai)说，被选中(zhong)的种子要具备两个(ge)条件(jian)：一是遗传稳定，二是综合性状好(hao)。这(zhe)些种子必须活(huo)力强、发芽(ya)率高，这(zhe)样才能(neng)确保种子在新环境下依旧蕴涵着无限的生机，以良好(hao)的状态开启这(zhe)一段漫漫旅途，能(neng)够获得太空之(zhi)旅资格的种子可谓是‘天选之(zhi)种’。”中(zhong)国农业科学(xue)院作物科学(xue)研(yan)究所谢永盾研(yan)究员对本报介绍说。
进入太空之(zhi)后，种子的“奇幻漂(piao)流”才刚(gang)刚(gang)开始，不是每一粒种子都能(neng)被宇宙射线击中(zhong)，不是所有被击中(zhong)的种子都能(neng)发生基因变异，也不是所有的突变都是“有益(yi)的”。因此，从太空返回的种子只能(neng)作为基础材料，再经过地面筛选、验证、培育，最后通过审定的种子才能(neng)叫太空种子。
想成为合格的太空种子，不仅要能(neng)“上天”，更要“入地”。从宇宙归来(lai)的种子还需(xu)要在地面经过长(chang)时(shi)间的培育和检测，进行(xing)多轮(lun)的筛选和鉴定。在这(zhe)个(ge)过程中(zhong)，研(yan)究人员既(ji)会鉴定作物实际的生长(chang)变化，也会从基因层面去检测哪些遗传物质(zhi)产生了突变，然后将具有优异性状的新材料再进行(xing)育种利用，让遗传优势得以延(yan)续。
总的来(lai)说，从一颗种子“上天”，到新的品种上市，往往要经过8—10年的过程。在漫长(chang)的选育过程中(zhong)，产量、抗性、品质(zhi)等每一项都要过关。任何一个(ge)环节出了问题，就可能(neng)导致前功尽弃。例(li)如，经过多年选育的种子即(ji)便是在最后一年的生产性测试中(zhong)，如果遇到某种病(bing)害流行(xing)或者极端(duan)天气等不利情况，不能(neng)有效抵抗的话，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（或鉴定）的品种，才叫太空种子，比(bi)例(li)非常(chang)小。”刘录祥说。
审定完成后，新品种才能(neng)被推广，作为真正的太空种子在广袤的田(tian)野间生长(chang)，进而在丰收(shou)后流向百姓的日常(chang)餐(can)桌。据介绍，航天育种材料种类丰富，既(ji)有主要农作物、经济作物等种子，也有不同地方特色品种和珍稀物种的种子，还有微生物菌种等。近年来(lai)，在全(quan)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(xi)望的种子”乘(cheng)着神舟飞船升空、跟着“嫦(chang)娥”航天器绕月，实现批量化航天育种。
硕果累累花香(xiang)四溢
在中(zhong)国农业科学(xue)院作物科学(xue)研(yan)究所的展厅里，一个(ge)个(ge)透明(ming)容器里盛放着各(ge)类太空种子，截至目前，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(ge)小麦太空品种，通过与种子企业联合实现了产业化应(ying)用，产生了显著的社会经济效益(yi)。
“鲁原502”是由中(zhong)国农业科学(xue)院作物科学(xue)研(yan)究所和山东省农业科学(xue)院原子能(neng)农业应(ying)用研(yan)究所合作选育的高产优质(zhi)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伏的难题，已成为全(quan)国主导品种，累计推广1亿亩。”刘录祥说。
还有2021年通过河北省审定的高产优质(zhi)面条小麦品种“航麦802”，耐盐性和综合抗病(bing)性突出，适(shi)应(ying)性强。“航麦802”还具有良好(hao)的耐迟播能(neng)力，2022年秋，在迟播一个(ge)月的情况下，它的亩产达到500公斤以上。经过实践的检验，“航麦802”还展现出了极强的广适(shi)性、耐盐性和综合抗病(bing)性，在高产的同时(shi)也保证了粮食品质(zhi)。
在安徽省阜(fu)阳市颍泉区(qu)伍明(ming)镇彭庄村的田(tian)野里，放眼望去，这(zhe)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(ge)生长(chang)周期里，麦苗抗寒性好(hao)，成穗率高，抗病(bing)性很不错，亩产收(shou)获高，大家都很有种植的积极性。
“阜(fu)航麦1号”就是航天育种的成果。2013年初，中(zhong)国载人航天工程办公室与阜(fu)阳市达成合作，阜(fu)阳市农业科学(xue)院将100克自主培育的省审小麦品种阜(fu)麦8号种子经由神舟十号飞船搭载送入太空，进行(xing)长(chang)达15天的太空遨游。2013年6月，种子返回地面后，阜(fu)阳市农业科学(xue)院集中(zhong)优势科研(yan)力量，进行(xing)田(tian)间筛选与鉴定工作。经过数年的选育、试验工作，2016年6月，阜(fu)阳市农业科学(xue)院从众(zhong)多小麦穗系中(zhong)鉴定出一个(ge)优异品系，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新品种审定证书，成为安徽省首个(ge)利用航天诱(you)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(nan)、江苏累计推广面积达40万亩，与此同时(shi)，我们也在积极加强对配(pei)套高产栽培技术的研(yan)究，更好(hao)促(cu)进小麦丰收(shou)。”阜(fu)阳市农业科学(xue)院小麦研(yan)发中(zhong)心主任冯(feng)家春对本报介绍。
除了百姓们的餐(can)桌，太空作物早已进入大家的日常(chang)生活(huo)，比(bi)如平(ping)日里经常(chang)见到的鲜花，其种子就可能(neng)曾有过“飞天”的经历。
近日，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(shou)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，原本种植于陕西延(yan)安一带。在太空环境及其高真空、微重力及宇宙辐(fu)射等作用的影响下，一些变化悄然发生。经过一系列选育培育工作后的花朵有了更强的耐受性，即(ji)便是连(lian)月的阴雨天，或是酸碱性土(tu)壤，都不会影响它绽放出艳丽的花朵，不仅如此，“延(yan)丹1号”的花期也变得更长(chang)，花香(xiang)更加四溢。
如今，这(zhe)一从太空归来(lai)的鲜花品种正陆续从延(yan)安山丹丹标准化生产示范区(qu)“飞”入千家万户，上架不到2天，首批产品便已售(shou)罄。据悉，后续还会有新品种陆续亮相电商平(ping)台(tai)，让更多人体验到种植太空花朵的乐趣。
“从粮食作物、蔬菜水(shui)果到花卉牧草(cao)等，航天育种的一大批新品种已走入市场、走上餐(can)桌，进入日常(chang)生活(huo)。”刘录祥介绍，中(zhong)国先后利用各(ge)类航天器，搭载植物种子、菌种、试管苗等，从小麦、水(shui)稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主要粮棉油作物，以及番茄、辣椒、黄瓜等园艺作物中(zhong)，育成和应(ying)用了一系列新品种，在牧草(cao)、林木、花卉等领(ling)域也有一定规模的推广应(ying)用。
助推太空经济
从1987年中(zhong)国第九颗返回式卫星首次搭载农作物种子飞向太空至今，中(zhong)国航天育种已走过30余年。这(zhe)么多年来(lai)，中(zhong)国航天育种为人类丰富种质(zhi)资源和种子创新贡献了重要智(zhi)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(quan)世界第一颗专门(men)用于农业育种目的而发射的返回式卫星，堪称“种子专列”，该卫星搭载了水(shui)稻、小麦、玉米、棉麻纤维、油料作物、蔬菜作物、林果花卉、微生物菌种和小杂(za)粮等2000多份、200多千克的种子材料和机理研(yan)究装备，为中(zhong)国育种研(yan)究工作贡献了丰富资源。
载人航天工程实施以来(lai)，历次飞行(xing)任务都安排了农作物种子搭载实验。近年来(lai)，中(zhong)国在空间诱(you)变机理机制的基础研(yan)究领(ling)域获得重要进展，在种质(zhi)资源创新、育成品种数量、新品种推广面积等方面均有突出表现。
“在国际原子能(neng)机构整个(ge)诱(you)变育种的数据库中(zhong)，总共登录有3400多个(ge)突变品种，其中(zhong)来(lai)自中(zhong)国选育出的品种大约占1/3，航天育种功不可没。”刘录祥说，“另外，中(zhong)国十分重视国际合作交流，积极地和多个(ge)国家开展合作，通过开设培训班等方式，分享成功经验。”
不仅如此，航天育种仍在大步(bu)向前，快速发展。
在技术层面，诱(you)变和筛选是两个(ge)十分重要的技术环节。谢永盾谈(tan)起育种技术的新突破：“比(bi)如现在我们要改变某个(ge)单一性状的时(shi)候，就可以从基因型和表型等方面进行(xing)定向筛选，但我们以前在面对一个(ge)比(bi)较宽阔(kuo)的选择面时(shi)，只能(neng)依靠概率。”
“随(sui)着科技的发展，我们通过高通量组学(xue)技术就能(neng)够快速发现有益(yi)变异位点，更方便地了解什么性状发生了变化。”谢永盾说，在过去，想要知道(dao)种子在“上天”之(zhi)后发生了哪些不同，还得经过更长(chang)时(shi)间的检验，在一代又一代的种植和比(bi)较下才能(neng)确认。但现在，随(sui)着筛选技术日渐成熟，种子在回归地面后就可以先被“验明(ming)身份”，为后续的育种利用提(ti)前打下基础。
关于航天育种的发展前景(jing)，刘录祥认为：“育种家可以通过开发空间辐(fu)射生物学(xue)舱外暴露装备与技术，开展真正意义(yi)上的太空诱(you)变育种，构建基于空间站的航天育种新体系。我们可以精准设计和深度解析(xi)航天诱(you)变机理，同时(shi)还可以开展航天育种关键技术及重大基因诱(you)变发掘与性状整合，开发多样化的新品种，引领(ling)种业创新，打造‘航天生物+新业态’，助推太空经济发展。”（叶晓楠(nan) 胡晓晓 刘雨馨）
《 人民(min)日报海外版 》（ 2024年05月22日 第06 版）
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