8月29日，草業(yè)航天育種專題研討會在蘭州召開，中國載人航天工程辦公室代表向中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所交接了新一代載人飛船試驗船搭載的草類種子及公證書。中國載人航天工程辦公室供圖
搭載航天器進行“太空旅行”后的作物種子，返回地球后會發(fā)生哪些神奇變化？這一問題一直以來深受廣大民眾關注。中國載人航天工程實施以來，為發(fā)揮工程綜合效益，服務社會、惠及民生，自神舟一號飛船開始，中國載人航天工程辦公室在工程歷次飛行試驗中，利用神舟飛船、空間實驗室及新一代載人飛船試驗船等飛行器的資源余量，組織開展了一系列作物種子和植物材料的空間搭載誘變實驗，經(jīng)過多年的地面選育和科學研究，截至目前，共有超過200種航天育種新品種通過國家及省部級評審。據(jù)估算，航天育種創(chuàng)造直接經(jīng)濟規(guī)模超過2000億元人民幣。
航天育種經(jīng)濟規(guī)模超2000億元
8月29日，草業(yè)航天育種專題研討會在蘭州召開，中國載人航天工程辦公室代表向中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所交接了新一代載人飛船試驗船搭載的草類種子及公證書。新一代載人飛船試驗船是中國面向空間站運營和未來載人月球探測任務全新研制的航天器，于今年5月5日由長征五號B運載火箭在文昌航天發(fā)射場發(fā)射入軌，5月8日順利返回地面。會議期間，各方專家進行了熱烈研討，交流分享了航天育種經(jīng)驗和成果。
在眾多新品種中，經(jīng)過神舟三號飛船搭載選育的中天1號紫花苜蓿草種備受關注。中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所抗逆牧草育種與利用團隊首席專家楊紅善表示：“經(jīng)過16年選育研究，中天1號紫花苜蓿草種已于2018年經(jīng)全國草品種審定委員會審定通過，實踐證明，該草種質(zhì)優(yōu)穩(wěn)定、豐產(chǎn)性狀突出。”
航天育種是航天技術、生物技術與農(nóng)業(yè)育種技術相結合的育種新途徑；利用航天器搭載生物材料在宇宙高能粒子輻射、微重力等空間環(huán)境因素的復合作用下，空間誘變產(chǎn)生基因組水平上的變異，返回地面后經(jīng)過至少4代地面選育，篩選出攜帶新性狀的新材料、新種質(zhì)，最終培育出遺傳穩(wěn)定、品質(zhì)優(yōu)良的新品系、新品種。多年來，航天育種在中國糧食安全和生態(tài)環(huán)境建設等諸多領域做出了重要貢獻，培育的小麥、水稻、玉米、南瓜、大豆、棉花和番茄、辣椒等園藝作物新品種累計種植推廣面積超過240萬公頃，據(jù)估算，航天育種創(chuàng)造直接經(jīng)濟規(guī)模超過2000億元，成為快速培育作物優(yōu)良品種的有效途徑之一。
專家表示，經(jīng)過多年的實踐驗證，無論是基因組水平，還是表觀遺傳學水平，航天育種創(chuàng)造出了自然界中罕見或從未出現(xiàn)過的新變異、新性狀，豐富了種質(zhì)資源的遺傳多樣性，產(chǎn)生了大量有益的新突變，創(chuàng)制出諸多攜帶有優(yōu)異性狀的遺傳資源，對一些重要農(nóng)藝性狀具有突破性影響。
世界各國航天育種由來已久
事實上，航天育種空間誘變，屬于物理誘變中的輻射誘變，而物理輻射誘變育種的歷史甚為悠久，自1928年已有近百年。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織和國際原子能機構統(tǒng)計，截至目前，超過3000種作物新品種(在70余個國家，涵蓋240種作物)已受到官方批準并進行商業(yè)化生產(chǎn)應用。
從上世紀60年代開始，美國、蘇聯(lián)、加拿大、日本、芬蘭、澳大利亞和巴西等國家就陸續(xù)開展了空間生物學研究和航天育種實踐。例如，美國“巨棉1號”抗蟲棉就是經(jīng)太空輻射變異獲得的一個抗蟲棉超高產(chǎn)新品種，蘇聯(lián)搭載的棉花和樅樹早已在哈薩克斯坦大面積種植。
中國的航天育種始于上世紀80年代。最初搭載種子的目的是為了探測太空環(huán)境對植物遺傳的影響。研究表明，這些上天的種子發(fā)生了一系列出人意料的變異：經(jīng)歷空間環(huán)境的蘿卜種子幼苗茁壯，搭載上天的大蒜種子長出的蒜頭竟重達150克。于是，中國航天育種的研究也逐漸步入正軌，航天育種學科得以不斷發(fā)展。
中國載人航天工程自立項實施以來，中國載人航天工程辦公室相繼策劃實施了一系列航天育種實驗項目。自1999年神舟一號飛行任務開始至今，利用載人航天的獨特優(yōu)勢以及載人飛行器的資源余量，組織開展了累計百余種、5000多份作物種子和植物材料的空間搭載誘變實驗。除了農(nóng)作物、林木育種領域，還搭載了空間生物類實驗載荷，開展高等植物空間環(huán)境生長發(fā)育等空間生物學研究。
2011年，神舟八號飛行任務組織開展“番茄試管苗空間開花結實”實驗，共搭載8株番茄蓓蕾，實現(xiàn)了空間環(huán)境下植物開花結果，驗證了高等植物在空間環(huán)境下的開花結實的可行性。2016年發(fā)射的天宮二號空間實驗室搭載開展了高等植物培養(yǎng)實驗，這是中國首次進行的“從種子到種子”空間植物全生命周期培養(yǎng)實驗，在太空環(huán)境下首次獲得擬南芥開花基因啟動子控制的綠色熒光蛋白實時圖像，為未來建立以植物為基礎的空間生命生態(tài)系統(tǒng)提供了有益借鑒。
航天育種成果惠及百姓生活
經(jīng)過30多年的研究和應用，航天育種的成果已經(jīng)悄然融入到老百姓生活的方方面面。這項技術不僅推動了農(nóng)作物的改良，還將被應用在食品加工、酒類釀造、生物制藥、石油開采等諸多方向，產(chǎn)生突出的經(jīng)濟效益。
中國的牧草航天育種尚處于初始階段，主要集中于苜蓿品種的選育研究，未來尚有廣闊的發(fā)展空間，目前已經(jīng)成功培育出的“中天1號紫花苜?！?、“農(nóng)菁14號紫花苜?！钡葒壹?、省部級牧草品種，推進了草類植物太空育種研究發(fā)展，已在全國推廣種植25萬畝以上?！爸刑?號紫花苜?！蔽锓N優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)性狀突出，干草國家區(qū)域試驗每畝最高達1789.9公斤，粗蛋白質(zhì)含量平均為20.8%，達到了中國苜蓿干草捆分級國家一級標準，有效解決了國內(nèi)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種少、國外引進品種退化快等問題。
根據(jù)中國載人航天工程的計劃安排，中國空間站預計在2022年前后建造完成并投入在軌運營，未來，航天員將長期在軌駐留開展科學實驗研究和技術試驗?？臻g站作為國家級太空實驗室，能為更多領域的科學家開展空間科學研究提供更多更好的實驗條件和機會，包括航天育種在內(nèi)的各類研究成果必將更多地惠及普通百姓生活。(完)
