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當(dāng)前我國(guó)面臨兩大“卡脖子”問(wèn)題,,一是種源,二是日益減少的耕地,。隨著中國(guó)空間站的建成,這兩大問(wèn)題或許能在“宇宙農(nóng)場(chǎng)”中找到解決的方式。


前不久,太空三人組結(jié)束在中國(guó)空間站的出差,,半年前被帶上天的1.2萬(wàn)顆種子,也隨著“神舟十三”一起返回地球,。

說(shuō)起到太空旅游,種子可比人厲害多了,。自1987年我國(guó)首批種子搭載衛(wèi)星升天起,,目前已有上千個(gè)品種的作物種子完成了太空之旅。

農(nóng)以種為先,。35年來(lái),,科學(xué)家們對(duì)太空育種的探索,提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量和抗病能力,,為中國(guó)糧食安全作出重大貢獻(xiàn),。

到2020年,我國(guó)已陸續(xù)誕生了700多個(gè)航天品種作物,,在育成品種數(shù)量和推廣應(yīng)用方面均列全球首位,,創(chuàng)造市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)2000億元

當(dāng)空間站搖身變成“會(huì)飛的農(nóng)場(chǎng)”,,宇航員在太空當(dāng)“菜農(nóng)”,,中國(guó)人不僅“可上九天攬?jiān)隆保€能把浩瀚宇宙變成未來(lái)農(nóng)田,。


01
將種菜養(yǎng)雞帶到太空



硬核科幻電影《火星救援》中,,男主角成功在火星上種植土豆,讓人印象深刻,。而在上世紀(jì)60年代,,前蘇聯(lián)、美國(guó)先后將宇航員送上太空后,,毛澤東同志曾經(jīng)感慨:“我們甚至無(wú)法把一顆土豆送上太空,?!?/span>

“總想種點(diǎn)什么”的念頭,大概已植入中國(guó)人的DNA,。隨著國(guó)力日益強(qiáng)盛,,我們將土豆送上太空已不在話下。自“神舟一號(hào)”起,,水稻,、小麥、玉米,、大豆,、棉花、南瓜,、油菜,、棉花、花生,、芝麻,、番茄、青椒,、苜蓿等,,甚至比航天員更先上了天。

搭載種子等農(nóng)副產(chǎn)品上天,,初心可不是為了改善航天員伙食,。1987年,我國(guó)將首批種子送入太空,,目的是為了探測(cè)太空環(huán)境對(duì)植物遺傳的影響,。科學(xué)家意外發(fā)現(xiàn),,到宇宙走了一遭后,,一些蘿卜種子幼苗更加茁壯,大蒜種子甚至長(zhǎng)出重達(dá)150克的蒜頭,。

特殊的空間環(huán)境能讓種子變異,,這意味著在太空能夠培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),、早熟,、多抗的良種,幫助農(nóng)民增產(chǎn)增收,!從此,,中國(guó)的航天育種之路一發(fā)不可收拾。除了糧食,、蔬菜,、水果,、油料,連花卉,、中草藥,、釀酒微生物都飛向了浩瀚宇宙。

既然菜都種了,,怎么能少得了養(yǎng)雞呢,?早在“神舟三號(hào)”發(fā)射成功時(shí),一批烏雞蛋也跟著一起升空,。當(dāng)時(shí),,科學(xué)家打算研究空間環(huán)境對(duì)胚胎生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳變異的影響,,設(shè)想讓烏雞蛋在太空孵小雞,,還為此研制了空間孵化裝置。

神舟三號(hào)太空烏雞蛋孵化成功(圖源:中國(guó)科學(xué)院官網(wǎng))

不愧是勤勞勇敢的中華民族,,種菜養(yǎng)雞的傳統(tǒng)技能在外太空發(fā)揮得淋漓盡致,。航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟理事長(zhǎng)梁小虹給出一組數(shù)據(jù)顯示:截至2020年,中國(guó)已培育出700多個(gè)航天育種新品系,、新品種,,累計(jì)種植面積1.5億畝,產(chǎn)業(yè)化推廣創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)2000億元,。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),神舟系列曾搭載過(guò)以下農(nóng)副產(chǎn)品——

神舟一號(hào):青椒,、西瓜,、玉米、大麥等農(nóng)作物種子,,以及甘草,、板藍(lán)根等中藥材。


神舟二號(hào):花卉種子,、魚(yú)腥草,、螺旋藻等藻類和靈芝、大腸桿菌等菌類,,以及專為西部開(kāi)發(fā)和北京周邊綠化而搭載的楊樹(shù)苗和紅豆杉苗,。


神舟三號(hào):處于休眠狀態(tài)的烏雞蛋和雞蛋空間孵化箱。


神舟四號(hào):蔬菜,、花卉種子和樹(shù)苗等,。


神舟五號(hào):花卉、蔬菜,、水果等農(nóng)作物種子,。


神舟六號(hào):生物菌種,、植物組培苗和作物、植物,、花卉種子等,。


神舟七號(hào):醫(yī)藥和食品的重要微生物菌種;中國(guó)科學(xué)院搭載的用于空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的擬南芥,、番茄等材料,;中國(guó)林科院搭載的多種林草類種子;福建水產(chǎn)研究院,、中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)等單位搭載的水產(chǎn)動(dòng)植物生命活體和中草藥,。


神舟八號(hào):農(nóng)作物種子、微生物試管苗等,。


神舟九號(hào):中國(guó)空間技術(shù)研究院神舟天辰公司搭載的農(nóng)作物種子和微生物菌種,。


神舟十號(hào):安徽、江蘇,、云南等省搭載的糧食和經(jīng)濟(jì)作物種子,、醫(yī)學(xué)生物樣本等。


神舟十一:云南,、寧夏,、陜西等省搭載的特色農(nóng)作物和藥材種子(種苗),廣東的“英紅九號(hào)”茶種等,。


神舟十二:云南省,、寧夏回族自治區(qū)、航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟等移交搭載的特色作物種子,。


神舟十三:包括糧食,、蔬菜、水果,、中藥材等1.2萬(wàn)顆種子,。



02
廣東種業(yè)的太空情緣



被稱為“廣東航天育種第一人”的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)、國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心主任陳志強(qiáng),,在1996年9月把4000顆水稻種子選送上太空,,開(kāi)啟了廣東在采用空間搭載技術(shù)開(kāi)展誘變育種的首次探索。

種子結(jié)束了太空之旅,,只是育種的開(kāi)端,。1997年3月,陳志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)將4000顆太空種子播在大地上,。歷時(shí)3年,,經(jīng)過(guò)5-6個(gè)世代的選擇,團(tuán)隊(duì)終于選育出了全國(guó)著名的“華航1號(hào)”,成為我國(guó)航天育種第一個(gè)通過(guò)國(guó)家品種審定的農(nóng)作物新品種,。

陳志強(qiáng)在育種試驗(yàn)田工作

此后,,水稻、玉米,、蔬菜,、花卉、大豆等幾十個(gè)品種,、數(shù)萬(wàn)顆種子陸續(xù)登上“太空船”,,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心成為了全國(guó)所有研究單位和企業(yè)中搭載批次最多、數(shù)量最多的單位,,也是國(guó)內(nèi)唯一從事植物航天育種的國(guó)家級(jí)工程技術(shù)研究中心,。

2021年2月,一批重約40克水稻種子被播種在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田基地,,它們剛隨著“嫦娥五號(hào)”結(jié)束23天的環(huán)月之旅,。到7月份時(shí),“奔月稻”迎來(lái)正式收割,,順利完成了首輪種植,。

科研人員在試驗(yàn)田里收割“太空稻”

這批被稱為“航聚香絲苗”的種子,生于名副其實(shí)的“太空世家”,,父本“華航31號(hào)”,、母本“航恢1508”都上過(guò)太空。其中“華航31號(hào)”是空間誘變品種,,2011年成為廣東省農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種,,并在廣西、江西等南方稻區(qū)大面積推廣種植,;2015年通過(guò)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部超級(jí)稻品種認(rèn)定,,其米質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)2級(jí),高抗稻瘟病,,耐肥抗倒,耐寒性強(qiáng),,適應(yīng)性廣,。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心副主任郭濤表示,目前收獲的是“奔月稻”的第一個(gè)世代,,還需要經(jīng)歷種植,、鑒定、比較,、示范,、推廣等流程。未來(lái)幾年,它們會(huì)在廣東的土地上繼續(xù)世代繁衍,,純化優(yōu)良性狀,,有望成為100%中國(guó)原創(chuàng)的水稻新品種。

大田里待收割的水稻(圖源:華南農(nóng)業(yè)大學(xué))

在惠州博羅,,也有全國(guó)第一個(gè)縣級(jí)航天育種試驗(yàn)示范基地,。2002年12月,酥醪菜,、福田菜心,、石壩耙齒蘿卜和新惠粘水稻4種農(nóng)作物種子,跟隨“神舟四號(hào)”發(fā)射升空,,在環(huán)繞地球108圈后返回地球,,完成了博羅縣首次進(jìn)行航天誘變育種的嘗試。


航天水稻,、航天福田菜心,、航天西瓜、航天小黃瓜,、航天彩椒,、航天酥醪菜、航天紫紅茄,、航天板栗南瓜,、航天黑皮冬瓜……自2004年作為全國(guó)第一個(gè)縣級(jí)航天育種示范基地成立以來(lái),博羅縣農(nóng)業(yè)科技示范場(chǎng)已經(jīng)示范推廣了15個(gè)系列90多個(gè)航天品種,。這些“從天而降”的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品,,被銷(xiāo)至粵港澳大灣區(qū)乃至全國(guó)各地,豐富著人們的菜籃子,。


03
中國(guó)空間站將成為“會(huì)飛的農(nóng)場(chǎng)”



國(guó)以農(nóng)為本,,農(nóng)以種為先。中國(guó)是世界第二大種子大國(guó),,擁有千億種業(yè)市場(chǎng)規(guī)模,,但種業(yè)自主創(chuàng)新水平與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有差距。當(dāng)前我國(guó)面臨兩大“卡脖子”問(wèn)題,,一是種源的問(wèn)題,,二是日益減少的耕地。隨著中國(guó)空間站的建成,,這兩大問(wèn)題或許能在“宇宙農(nóng)場(chǎng)”中找到解決的方式,。

首先是種源問(wèn)題。培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良農(nóng)作物品種,,空間誘變育種是一條有效途徑,。作為我國(guó)主要的糧食作物,,水稻就是空間誘變育種的重要試驗(yàn)對(duì)象。航天育種技術(shù)可以擴(kuò)大種質(zhì)資源圃,,為品種選育提供更多,、更好的新基因源。

海南航天工程育種研發(fā)中心工程師姚彤介紹,,經(jīng)過(guò)宇宙射線的輻射,,在微重力下會(huì)改變種子的基因排列順序,讓作物在顏色,、果實(shí)大小,、形狀、口感,、產(chǎn)量,、抗病性上都會(huì)有一些改變。

比如太空香蕉“航蕉一號(hào)”,,不僅產(chǎn)量接近翻倍,,還讓香蕉的生長(zhǎng)周期時(shí)間從13個(gè)月縮短到9個(gè)多月。此外,,還有維生素C含量提升1.8倍的辣椒,,產(chǎn)量提高三成的西紅柿等。

更重要的是,,不少航天育種的成熟品種也早已不是試驗(yàn)田里的觀賞品,,例如現(xiàn)在北京市場(chǎng)30%的草莓都是航天草莓、太空草莓,。

當(dāng)然,,不是所有種子上天轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)就能變得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。此前衛(wèi)星搭載過(guò)的種子,,只有百分之幾甚至千分之幾可能發(fā)生變異,;育種專家也要經(jīng)歷至少4-6年的選擇、淘汰,、試種,、審定,才能最終選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的精品,。

太空育種(圖源:中國(guó)數(shù)字科技館官網(wǎng))

其次是耕地問(wèn)題,。事實(shí)上,《火星救援》中在火星種土豆并不只是一種猜想,,科學(xué)家們?cè)缇驮谶M(jìn)行各種探索了。

早在2019年,,SpaceX的火箭就把20顆大麥種子送到國(guó)際空間站,,嘗試讓種子暴露在太空培育環(huán)境中,并且讓大麥發(fā)芽。大麥芽是啤酒釀造中最重要的原料,,這是啤酒生產(chǎn)商嘗試在火星種植大麥,、釀造啤酒計(jì)劃的一部分。

像動(dòng)物,、農(nóng)作物種子等,,都是空間生物實(shí)驗(yàn)研究的重要內(nèi)容。在人類的航天史中,,類似猴,、狗、兔,、貓,、鼠、魚(yú)等動(dòng)物,,都曾進(jìn)入太空參與實(shí)驗(yàn),。資料顯示,國(guó)際空間站俄羅斯實(shí)驗(yàn)艙和美國(guó)實(shí)驗(yàn)艙的應(yīng)用項(xiàng)目中,,生物研究占比已達(dá)32%,。

隨著我國(guó)科研力量逐漸強(qiáng)大,如今也同樣迎來(lái)了太空機(jī)遇,。航天產(chǎn)業(yè)包涵眾多前沿技術(shù),,不僅能為國(guó)防服務(wù),也在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用,,產(chǎn)生越來(lái)越顯著的經(jīng)濟(jì)效益,,其中農(nóng)用研究就是重要的組成部分。

2021年10月,,航天員翟志剛,、王亞平、葉光富進(jìn)駐天和核心艙,,中國(guó)空間站開(kāi)啟了有人長(zhǎng)期駐留時(shí)代,。2022年4月,中國(guó)載人航天工程辦公室主任郝淳表示,,根據(jù)任務(wù)計(jì)劃安排,,2022年將實(shí)施6次飛行任務(wù),完成我國(guó)空間站在軌建造,。

相信隨著中國(guó)空間站逐漸完成在軌建造任務(wù),,空間站上將部署更多高水平實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以供科學(xué)家們開(kāi)展大量空間科學(xué)前沿領(lǐng)域的研究工作,。屆時(shí),,一定會(huì)有更多的優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物“從天而降”,,走進(jìn)尋常百姓家。

END




南方農(nóng)村報(bào)記者黃旭君 整理報(bào)道

綜合自南方日?qǐng)?bào),、南方都市報(bào),、俠客島、央視財(cái)經(jīng),、錢(qián)江晚報(bào)等

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