航天育种:让太空种子“飞”入千家万户
发布时间:2024-05-22 | 发布者: 东东工作室 | 浏览次数: 次 2023年9月11日,第三十届中国北京种业大会在北京市通州区开幕,来自22个省份的300余家种业名企参展,包括航天育种等2300余个品种。
陈晓根摄(人民图片)
2023年10月,云南省安宁市现代农业园区玫瑰种植示范园里一朵朵玫瑰美丽绽放,它们是由曾搭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”。
新华社记者 胡 超摄
2024年4月10日,在河南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。
李卫超摄(人民图片)
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”长势情况。
资料图片
种子是农业的“芯片”,小小的种子,紧密连着“国之大者”。如今,种子不仅在田野间生根发芽,更有机会遨游太空。
4月30日,神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,中国空间站第六批空间科学实验样品也随之顺利返回。本次下行返回的科学实验样品涉及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,目前中国已进行航天育种搭载实验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,年增产粮食20多亿公斤,创造直接经济效益逾千亿元。
“天选之种”“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?
中国农业科学院作物科学研究所党委书记、国家航天育种工程首席科学家刘录祥说:“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、高真空等综合因素诱发种子基因变异。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,航天育种最大的优势在于空间诱变材料的有益变异率高、育种周期短,可在相对较短时间内创制出具有高产、早熟、抗病等优良性状的种质资源。刘录祥说,对种子来说,太空就是一个超级实验室,因为它具备了微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等极端条件。太空诱变因素多,有可能获得传统地面诱变得不到的变异,太空诱变可以诱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,什么样的种子能踏上太空之旅呢?
种子筛选是航天育种的第一步。“‘上天’的种子都是精挑细选出来的,一般来说,被选中的种子要具备两个条件:一是遗传稳定,二是综合性状好。这些种子必须活力强、发芽率高,这样才能确保种子在新环境下依旧蕴涵着无限的生机,以良好的状态开启这一段漫漫旅途,能够获得太空之旅资格的种子可谓是‘天选之种’。”中国农业科学院作物科学研究所谢永盾研究员对本报介绍说。
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,不是所有被击中的种子都能发生基因变异,也不是所有的突变都是“有益的”。因此,从太空返回的种子只能作为基础材料,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”。从宇宙归来的种子还需要在地面经过长时间的培育和检测,进行多轮的筛选和鉴定。在这个过程中,研究人员既会鉴定作物实际的生长变化,也会从基因层面去检测哪些遗传物质产生了突变,然后将具有优异性状的新材料再进行育种利用,让遗传优势得以延续。
总的来说,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。在漫长的选育过程中,产量、抗性、品质等每一项都要过关。任何一个环节出了问题,就可能导致前功尽弃。例如,经过多年选育的种子即便是在最后一年的生产性测试中,如果遇到某种病害流行或者极端天气等不利情况,不能有效抵抗的话,最终也会被淘汰。“大量的品系在试验的过程中被淘汰,最终留下来的通过专业机构审定(或鉴定)的品种,才叫太空种子,比例非常小。”刘录祥说。
审定完成后,新品种才能被推广,作为真正的太空种子在广袤的田野间生长,进而在丰收后流向百姓的日常餐桌。据介绍,航天育种材料种类丰富,既有主要农作物、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,在全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“希望的种子”乘着神舟飞船升空、跟着“嫦娥”航天器绕月,实现批量化航天育种。
硕果累累花香四溢
在中国农业科学院作物科学研究所的展厅里,一个个透明容器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,通过与种子企业联合实现了产业化应用,产生了显著的社会经济效益。
“鲁原502”是由中国农业科学院作物科学研究所和山东省农业科学院原子能农业应用研究所合作选育的高产优质小麦品种,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。”刘录祥说。
还有2021年通过河北省审定的高产优质面条小麦品种“航麦802”,耐盐性和综合抗病性突出,适应性强。“航麦802”还具有良好的耐迟播能力,2022年秋,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”还展现出了极强的广适性、耐盐性和综合抗病性,在高产的同时也保证了粮食品质。
在安徽省阜阳市颍泉区伍明镇彭庄村的田野里,放眼望去,这里种植的小麦品种中,就有“阜航麦1号”,种植的农户表示,整个生长周期里,麦苗抗寒性好,成穗率高,抗病性很不错,亩产收获高,大家都很有种植的积极性。
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