2023年(nian)9月11日(ri)，第(di)三十届中国北京种业(ye)大会在北京市通州区(qu)开幕，来自22个省份的300余家种业(ye)名企参展(zhan)，包括航天育种等2300余个品种。
陈晓根摄(she)（人民(min)图片(pian)）
2023年(nian)10月，云南(nan)省安(an)宁市现代农业(ye)园(yuan)区(qu)玫瑰种植示范园(yuan)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空的种子培育而成，因此被称为“来自星星的玫瑰”。
新华社记(ji)者 胡超摄(she)
2024年(nian)4月10日(ri)，在河南(nan)省洛阳市国际牡(mu)丹(dan)园(yuan)航天育种基地(di)里，游客在盛开的“太空牡(mu)丹(dan)”旁(pang)游览拍照。
李卫超摄(she)（人民(min)图片(pian)）
2023年(nian)，刘录祥(xiang)在位于河北省石家庄市的试(shi)验基地(di)查看“航麦802”长势情况。
资料图片(pian)
种子是农业(ye)的“芯片(pian)”，小小的种子，紧(jin)密(mi)连(lian)着“国之大者”。如今(jin)，种子不仅在田野(ye)间生(sheng)根发芽，更有(you)机会遨游太空。
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，中国空间站第(di)六批空间科学实验样品也随之顺利返(fan)回。本次(ci)下行返(fan)回的科学实验样品涉(she)及23项科学实验项目，总重量约31.5公斤，其中包括多种植物种子材料。在宇宙遨游归来后，这些种子被交付科研人员用于后续研究和利用。
据悉(xi)，目前中国已进行航天育种搭(da)载实验3000余项，育成主粮品种240多个，蔬菜、水果、林草、花卉新品种数百个，年(nian)增产粮食20多亿公斤，创造直(zhi)接经济效益逾(yu)千亿元。
“天选之种”“上天”“入地(di)”
什么是航天育种？人们为什么要费力将(jiang)种子送上太空？
中国农业(ye)科学院作物科学研究所党委书(shu)记(ji)、国家航天育种工程首席(xi)科学家刘录祥(xiang)说(shuo)：“航天育种也叫太空育种，是将(jiang)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)进入太空，利用空间环境的宇宙射线、微(wei)重力、高真(zhen)空等综合因素诱发种子基因变异。种子返(fan)回地(di)面后，再选择可遗传的优(you)良(liang)变异用于培育优(you)质高产多抗植物新品种。”
与传统育种技术相比，航天育种最大的优(you)势在于空间诱变材料的有(you)益变异率高、育种周期短(duan)，可在相对较(jiao)短(duan)时(shi)间内创制出具有(you)高产、早熟(shu)、抗病等优(you)良(liang)性(xing)状(zhuang)的种质资源。刘录祥(xiang)说(shuo)，对种子来说(shuo)，太空就是一个超级实验室，因为它具备(bei)了微(wei)重力、弱(ruo)地(di)磁(ci)、强辐射、高真(zhen)空、极洁净、超低温等极端条件(jian)。太空诱变因素多，有(you)可能获得(de)传统地(di)面诱变得(de)不到的变异，太空诱变可以诱发多种性(xing)状(zhuang)发生(sheng)变异，育种家通过定向筛选可以获得(de)产量或是抗病突(tu)变基因。
航天器(qi)的每一克载荷资源都很宝贵，那么，什么样的种子能踏上太空之旅呢？
种子筛选是航天育种的第(di)一步。“‘上天’的种子都是精挑(tiao)细选出来的，一般来说(shuo)，被选中的种子要具备(bei)两个条件(jian)：一是遗传稳定，二是综合性(xing)状(zhuang)好。这些种子必须活(huo)力强、发芽率高，这样才能确(que)保(bao)种子在新环境下依旧蕴(yun)涵着无(wu)限的生(sheng)机，以良(liang)好的状(zhuang)态开启这一段(duan)漫漫旅途，能够获得(de)太空之旅资格的种子可谓是‘天选之种’。”中国农业(ye)科学院作物科学研究所谢永(yong)盾研究员对本报介(jie)绍说(shuo)。
进入太空之后，种子的“奇幻漂流”才刚刚开始，不是每一粒种子都能被宇宙射线击中，不是所有(you)被击中的种子都能发生(sheng)基因变异，也不是所有(you)的突(tu)变都是“有(you)益的”。因此，从太空返(fan)回的种子只能作为基础材料，再经过地(di)面筛选、验证、培育，最后通过审定的种子才能叫太空种子。
想成为合格的太空种子，不仅要能“上天”，更要“入地(di)”。从宇宙归来的种子还需要在地(di)面经过长时(shi)间的培育和检测，进行多轮的筛选和鉴(jian)定。在这个过程中，研究人员既会鉴(jian)定作物实际的生(sheng)长变化，也会从基因层面去检测哪些遗传物质产生(sheng)了突(tu)变，然后将(jiang)具有(you)优(you)异性(xing)状(zhuang)的新材料再进行育种利用，让遗传优(you)势得(de)以延续。
总的来说(shuo)，从一颗种子“上天”，到新的品种上市，往往要经过8—10年(nian)的过程。在漫长的选育过程中，产量、抗性(xing)、品质等每一项都要过关。任何一个环节出了问题，就可能导致前功(gong)尽弃。例如，经过多年(nian)选育的种子即便是在最后一年(nian)的生(sheng)产性(xing)测试(shi)中，如果遇到某种病害流行或者极端天气等不利情况，不能有(you)效抵抗的话，最终也会被淘汰。“大量的品系在试(shi)验的过程中被淘汰，最终留下来的通过专业(ye)机构审定（或鉴(jian)定）的品种，才叫太空种子，比例非常小。”刘录祥(xiang)说(shuo)。
审定完成后，新品种才能被推广，作为真(zhen)正的太空种子在广袤的田野(ye)间生(sheng)长，进而在丰收后流向百姓的日(ri)常餐桌。据介(jie)绍，航天育种材料种类丰富，既有(you)主要农作物、经济作物等种子，也有(you)不同(tong)地(di)方特色品种和珍稀物种的种子，还有(you)微(wei)生(sheng)物菌种等。近年(nian)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，一批批“希望的种子”乘着神舟飞船升空、跟着“嫦娥”航天器(qi)绕月，实现批量化航天育种。
硕果累累花香(xiang)四溢
在中国农业(ye)科学院作物科学研究所的展(zhan)厅里，一个个透明容器(qi)里盛放着各类太空种子，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”等多个小麦太空品种，通过与种子企业(ye)联合实现了产业(ye)化应用，产生(sheng)了显著的社会经济效益。
“鲁原502”是由中国农业(ye)科学院作物科学研究所和山东省农业(ye)科学院原子能农业(ye)应用研究所合作选育的高产优(you)质小麦品种，也是目前中国航天育种中单一品种累计推广面积最大的农作物品种。“‘鲁原502’解(jie)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1亿亩。”刘录祥(xiang)说(shuo)。
还有(you)2021年(nian)通过河北省审定的高产优(you)质面条小麦品种“航麦802”，耐盐性(xing)和综合抗病性(xing)突(tu)出，适应性(xing)强。“航麦802”还具有(you)良(liang)好的耐迟播能力，2022年(nian)秋，在迟播一个月的情况下，它的亩产达到500公斤以上。经过实践的检验，“航麦802”还展(zhan)现出了极强的广适性(xing)、耐盐性(xing)和综合抗病性(xing)，在高产的同(tong)时(shi)也保(bao)证了粮食品质。
在安(an)徽省阜阳市颍泉(quan)区(qu)伍明镇彭庄村的田野(ye)里，放眼望去，这里种植的小麦品种中，就有(you)“阜航麦1号”，种植的农户表示，整个生(sheng)长周期里，麦苗抗寒性(xing)好，成穗率高，抗病性(xing)很不错，亩产收获高，大家都很有(you)种植的积极性(xing)。
“阜航麦1号”就是航天育种的成果。2013年(nian)初，中国载人航天工程办公室与阜阳市达成合作，阜阳市农业(ye)科学院将(jiang)100克自主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)载送入太空，进行长达15天的太空遨游。2013年(nian)6月，种子返(fan)回地(di)面后，阜阳市农业(ye)科学院集中优(you)势科研力量，进行田间筛选与鉴(jian)定工作。经过数年(nian)的选育、试(shi)验工作，2016年(nian)6月，阜阳市农业(ye)科学院从众(zhong)多小麦穗系中鉴(jian)定出一个优(you)异品系，定名为“阜航麦1号”。2021年(nian)1月，“阜航麦1号”正式获得(de)安(an)徽省农作物新品种审定证书(shu)，成为安(an)徽省首个利用航天诱变技术自主育成的小麦新品种。
“2023年(nian)秋种，‘阜航麦1号’在安(an)徽、河南(nan)、江苏累计推广面积达40万亩，与此同(tong)时(shi)，我们也在积极加强对配套高产栽培技术的研究，更好促进小麦丰收。”阜阳市农业(ye)科学院小麦研发中心(xin)主任冯家春对本报介(jie)绍。
除了百姓们的餐桌，太空作物早已进入大家的日(ri)常生(sheng)活(huo)，比如平日(ri)里经常见到的鲜花，其种子就可能曾有(you)过“飞天”的经历。
近日(ri)，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。“延丹(dan)1号”球茎是首批上线的品种，其育种鲜花原型是山丹(dan)丹(dan)，原本种植于陕西延安(an)一带。在太空环境及其高真(zhen)空、微(wei)重力及宇宙辐射等作用的影响下，一些变化悄(qiao)然发生(sheng)。经过一系列选育培育工作后的花朵有(you)了更强的耐受性(xing)，即便是连(lian)月的阴雨(yu)天，或是酸碱(jian)性(xing)土(tu)壤(rang)，都不会影响它绽放出艳丽的花朵，不仅如此，“延丹(dan)1号”的花期也变得(de)更长，花香(xiang)更加四溢。
如今(jin)，这一从太空归来的鲜花品种正陆续从延安(an)山丹(dan)丹(dan)标准(zhun)化生(sheng)产示范区(qu)“飞”入千家万户，上架不到2天，首批产品便已售罄。据悉(xi)，后续还会有(you)新品种陆续亮相电商平台，让更多人体验到种植太空花朵的乐(le)趣。
“从粮食作物、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、走上餐桌，进入日(ri)常生(sheng)活(huo)。”刘录祥(xiang)介(jie)绍，中国先后利用各类航天器(qi)，搭(da)载植物种子、菌种、试(shi)管苗等，从小麦、水稻、玉米(mi)、大豆、油菜、花生(sheng)、棉花等主要粮棉油作物，以及番(fan)茄、辣椒、黄瓜等园(yuan)艺作物中，育成和应用了一系列新品种，在牧草、林木、花卉等领域也有(you)一定规模(mo)的推广应用。
助(zhu)推太空经济
从1987年(nian)中国第(di)九颗返(fan)回式卫星首次(ci)搭(da)载农作物种子飞向太空至今(jin)，中国航天育种已走过30余年(nian)。这么多年(nian)来，中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(nian)9月中国“实践八号”卫星成功(gong)发射，是全世界第(di)一颗专门用于农业(ye)育种目的而发射的返(fan)回式卫星，堪称“种子专列”，该卫星搭(da)载了水稻、小麦、玉米(mi)、棉麻纤维、油料作物、蔬菜作物、林果花卉、微(wei)生(sheng)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(bei)，为中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(ci)飞行任务都安(an)排了农作物种子搭(da)载实验。近年(nian)来，中国在空间诱变机理机制的基础研究领域获得(de)重要进展(zhan)，在种质资源创新、育成品种数量、新品种推广面积等方面均有(you)突(tu)出表现。
“在国际原子能机构整个诱变育种的数据库中，总共登录有(you)3400多个突(tu)变品种，其中来自中国选育出的品种大约占1/3，航天育种功(gong)不可没。”刘录祥(xiang)说(shuo)，“另外，中国十分重视国际合作交流，积极地(di)和多个国家开展(zhan)合作，通过开设培训班等方式，分享(xiang)成功(gong)经验。”
不仅如此，航天育种仍在大步向前，快速发展(zhan)。
在技术层面，诱变和筛选是两个十分重要的技术环节。谢永(yong)盾谈起育种技术的新突(tu)破：“比如现在我们要改变某个单一性(xing)状(zhuang)的时(shi)候，就可以从基因型和表型等方面进行定向筛选，但我们以前在面对一个比较(jiao)宽(kuan)阔的选择面时(shi)，只能依靠(kao)概率。”
“随着科技的发展(zhan)，我们通过高通量组学技术就能够快速发现有(you)益变异位点，更方便地(di)了解(jie)什么性(xing)状(zhuang)发生(sheng)了变化。”谢永(yong)盾说(shuo)，在过去，想要知道种子在“上天”之后发生(sheng)了哪些不同(tong)，还得(de)经过更长时(shi)间的检验，在一代又一代的种植和比较(jiao)下才能确(que)认(ren)。但现在，随着筛选技术日(ri)渐成熟(shu)，种子在回归地(di)面后就可以先被“验明身份”，为后续的育种利用提前打下基础。
关于航天育种的发展(zhan)前景，刘录祥(xiang)认(ren)为：“育种家可以通过开发空间辐射生(sheng)物学舱外暴露装备(bei)与技术，开展(zhan)真(zhen)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。我们可以精准(zhun)设计和深度解(jie)析航天诱变机理，同(tong)时(shi)还可以开展(zhan)航天育种关键技术及重大基因诱变发掘与性(xing)状(zhuang)整合，开发多样化的新品种，引领种业(ye)创新，打造‘航天生(sheng)物+新业(ye)态’，助(zhu)推太空经济发展(zhan)。”（叶晓楠 胡晓晓 刘雨(yu)馨）
《 人民(min)日(ri)报海(hai)外版 》（ 2024年(nian)05月22日(ri) 第(di)06 版）
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