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4月16日,神舟十三號(hào)載人飛船載著三位航天員回家,。這次與他們一起回來的,還有一批農(nóng)作物種子,。

在我國,目前已有上千個(gè)品種的作物種子完成了太空之旅,,700余個(gè)“航天品種”作物陸續(xù)誕生,。市民的餐桌上有了不少“天外來客”:一碗米飯、一盤青椒,,或許都已打上了“航天印記”,。

航天育種培育出的小番茄果實(shí)飽滿,工作人員正忙著采摘“太空番茄”,。


探訪

上天再入地味道很特別


還沒到蔬菜瓜果豐收的季節(jié),,但在于家務(wù)國際種業(yè)科技園區(qū)的神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司的溫室里,經(jīng)過航天育種培育出的小番茄紅著臉,,果實(shí)飽滿,,等待被采收。它們即將出現(xiàn)在北京市民的餐桌上,。

航天番茄外表看起來與普通番茄并無二致,,但吃上一顆你就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們味道的不同。航天番茄不僅酸甜可口,,還有一種老北京兒時(shí)記憶中才有的“西紅柿味”,。

這正是神舟綠鵬公司通過航天育種,在2017年培育出的“草莓番茄”新品種,,除了口味獨(dú)特,,這種新品種的產(chǎn)量也提高了。該公司2015年育成的“航椒S605”品種更是早已推廣到北京,、河北,、甘肅、新疆等地種植,,新品種產(chǎn)量高,、效益好、省人工,,菜農(nóng)表示“種這兩棚辣椒很輕松”,。

在神舟綠鵬公司的種質(zhì)資源庫里,僅“太空番茄”的細(xì)分品系就多達(dá)500余個(gè),,此外航天辣椒,、航天甜瓜、航天草莓等種子,、果實(shí)也依靠優(yōu)異的品質(zhì)銷往全國各地,,北京市民在家門口的超市就有機(jī)會(huì)買到這些帶著“太空味道”的農(nóng)產(chǎn)品。

為什么種子到太空走一遭,,就能擁有如此與眾不同的特性,?這是由于身處太空,,部分農(nóng)作物種子會(huì)產(chǎn)生脫胎換骨的變化,諸如產(chǎn)量及品質(zhì)明顯提升,、成熟速度加快,、抗病能力變強(qiáng)等,都是種子在復(fù)雜宇宙環(huán)境作用下可能產(chǎn)生的有益變化,。種子先“上天”再“入地”,,經(jīng)過篩選、雜交,、鑒定形成新種質(zhì)資源的過程,,便是航天育種。

1987年8月5日,,我國第九顆返回式衛(wèi)星搭載著精挑細(xì)選的小麥,、水稻、青椒等百余個(gè)品種的農(nóng)作物種子,,順利完成了首次航天育種“太空之旅”,。

返回地球后,它們隨即被分發(fā)至各地的科研機(jī)構(gòu),,再次被栽入土地,。經(jīng)過雜交選育,科研人員陸續(xù)從這批種子中培育出了大豆“鐵豐18”,、棉花“魯棉1號(hào)”等一批獲得了國家發(fā)明獎(jiǎng)的優(yōu)秀新品種,。

30多年來,通過航天育種,,我國已經(jīng)育成了各種高產(chǎn),、質(zhì)優(yōu)、抗病的水稻,、小麥,、玉米、大豆,、番茄,、黃瓜等新品種,豐富了百姓的餐桌,。


揭秘

航天育種確保安全


航天育種其實(shí)并不神秘,。航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長、中國空間技術(shù)研究院原航天生物總工程師趙輝已在航天搭載領(lǐng)域耕耘了30余年,,見證了我國航天育種的誕生、成長和發(fā)展,。他介紹,,輻射誘變的原理很簡單,,一束射線恰好擊中種胚的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu),種子內(nèi)部首先會(huì)啟動(dòng)損傷修復(fù)機(jī)制,,嘗試愈合“傷口”,。

其實(shí)科學(xué)家早已發(fā)現(xiàn),在地球上制造類似環(huán)境,,同樣能夠誘導(dǎo)種子產(chǎn)生變異,,為什么還要費(fèi)時(shí)費(fèi)力到太空走上一遭?趙輝解釋,,這并不是白費(fèi)功夫,,太空中的環(huán)境更為復(fù)雜,經(jīng)歷微重力,、復(fù)雜磁場等宇宙環(huán)境的作用,,接受太空宇宙射線的“洗禮”,種子的突變幾率能得到大幅提升,。

例如常見的水稻,,在地面自然條件下,其變異率約為20萬分之一,,即使在實(shí)驗(yàn)室里開展化學(xué)誘變,,變異率也不過千分之幾,而擁有太空經(jīng)歷的水稻種子變異率可達(dá)百分之幾,。突變的數(shù)量多了,,出現(xiàn)有益突變的概率自然也就越大。

種子發(fā)生了變化,,那航天育種這項(xiàng)技術(shù)是否安全,?

趙輝解釋,航天育種的原理與自然界中物種發(fā)生的突變相同,,只是由于身處太空環(huán)境使得其自身變異加速,,沒有導(dǎo)入外來或內(nèi)源基因??蒲腥藛T也曾通過實(shí)驗(yàn)證明,,“太空種子”未增加任何放射性。

一粒種子上天后,,最終還是要重新扎根到泥土中進(jìn)行培育,,才能看到它究竟發(fā)生了哪些變化。

趙輝把這個(gè)過程比喻為“開盲盒”,,整體來看,,在太空環(huán)境中種子可能出現(xiàn)的變異幅度大、突變點(diǎn)位多,變異的穩(wěn)定性也更強(qiáng),,但仍要經(jīng)過至少三四代的雜交,、繁殖,才可能得到優(yōu)勢明顯,、性狀穩(wěn)定的突變譜系,。

歷經(jīng)短則三五年、長則十余年的篩選鑒定,、優(yōu)中選優(yōu),,最終由農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定,“太空種子”才算得到認(rèn)證,。聽起來是個(gè)漫長的培育過程,,但相比于常規(guī)的地面育種模式,已經(jīng)按下了“加速鍵”,。

工作人員開展育苗工作,,縮短農(nóng)戶種植周期。

???

航天育種大事記


1987年8月

第九顆返回式衛(wèi)星首次搭載水稻,、辣椒等植物種子,,成功進(jìn)行航天搭載空間誘變實(shí)驗(yàn)。

1999年11月

神舟一號(hào)發(fā)射升空,,飛船部分搭載物為農(nóng)作物種子及中藥材,。

2002年

國家“863”計(jì)劃首次將農(nóng)作物航天育種技術(shù)正式立項(xiàng)。

2003年8月

“華航一號(hào)”水稻成為我國首個(gè)通過國家農(nóng)作物品種審定的航天誘變新品種,。

2006年9月

我國首顆,,也是世界上迄今為止唯一一顆專門用于航天育種的衛(wèi)星“實(shí)踐八號(hào)”,搭載超過200千克育種材料發(fā)射升空,。

2016年11月

神舟十一號(hào)航天員乘組在“天宮二號(hào)”實(shí)驗(yàn)室成功種出生菜,。

2020年11月

嫦娥五號(hào)探測器成功發(fā)射,搭載部分育種材料奔赴月球,。


展望

“會(huì)飛的太空農(nóng)場”有望成真


30多年來,,中國已經(jīng)先后30余次利用返回式衛(wèi)星、神舟飛船等航天器開展航天育種,,培育出了700余種航天品種作物,,以及林草花卉、中草藥新品種和制藥,、釀酒等微生物新菌種,。據(jù)介紹,我國太空育種作物種植總面積超過240萬公頃,,生產(chǎn)了130多萬噸食品,,已貢獻(xiàn)了超過2000億元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。

2003年8月,“華航一號(hào)”水稻成為我國首個(gè)通過國家農(nóng)作物品種審定的航天誘變新品種,,目前由該品種再繁育而成的,,具備豐產(chǎn),、抗稻瘟病,、矮稈等種質(zhì)的新水稻品種已達(dá)42個(gè)。此外,,高產(chǎn)小麥新品種“魯原502”累計(jì)推廣面積超1億畝,,成為我國三大主推小麥品種之一;“II優(yōu)航1號(hào)”成為全國首個(gè)百畝畝產(chǎn)突破900公斤的“超級(jí)稻”,;神舟三號(hào)搭載的牧草苜蓿育成的新品種高產(chǎn)多葉,、蛋白含量高,填補(bǔ)了我國優(yōu)質(zhì)牧草品種的空白……

目前,,我國航天育種的育成品種數(shù)量和推廣應(yīng)用范圍處于世界第一位,。空間誘變機(jī)理的研究水平和航天育種技術(shù)成果在農(nóng)業(yè)上的推廣應(yīng)用水平,,已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先,。

在于家務(wù)國際種業(yè)科技園區(qū),中國航天育種種質(zhì)資源庫正在逐步建立完善,。在前期收集保藏突變體材料的基礎(chǔ)上,,種質(zhì)資源積累由植物作物種子擴(kuò)展至微生物菌種,種質(zhì)資源創(chuàng)新也將從以往的隨機(jī)發(fā)射任務(wù)搭載,,向空間誘變實(shí)驗(yàn)規(guī)律化定期搭載轉(zhuǎn)變,。

當(dāng)然,航天育種除了回歸土地外,,也在“仰望星空”,。

神舟十三號(hào)航天員乘組返回地面,執(zhí)行空間站建造階段兩次載人飛行任務(wù)的航天員乘組也已經(jīng)選定,,正在開展任務(wù)訓(xùn)練,;接下來,中國空間站將長期有人駐留生活,、工作,。

我國在實(shí)施載人航天工程和深空探測計(jì)劃的同時(shí),就開始著手研究地面高等植物在空間環(huán)境下的生長發(fā)育,,以營造受控的空間生態(tài)系統(tǒng),,讓人在太空環(huán)境下獲得氧氣、水分和食物來源,。在“天宮二號(hào)”實(shí)驗(yàn)室中,,航天員就已經(jīng)在太空成功種出了綠油油的生菜。

未來,“會(huì)飛的太空農(nóng)場”“在火星種土豆”等場景將不再是異想天開,。

END

作者 | 劉蘇雅 白繼開 

來源 | 北京日?qǐng)?bào)


世界數(shù)字農(nóng)業(yè)大會(huì)



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