我國(guó)航天育種創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益逾千億元
太空種子結(jié)碩果(大數(shù)據(jù)觀察)
本報(bào)記者 常 欽
《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2024年04月12日 第 07 版)
清明節(jié)前完成播種后，江西省遂川縣碧洲鎮(zhèn)農(nóng)民王頭生隔三差五就會(huì)來(lái)到水田邊，查看“太空蓮”的長(zhǎng)勢(shì)，“你瞧，現(xiàn)在都長(zhǎng)出立葉了，后期管理好，收成錯(cuò)不了。”
“上過(guò)太空的蓮子就是不一樣，畝產(chǎn)翻番、口感鮮甜。”王頭生打開(kāi)了話匣子，“畝產(chǎn)1000斤，毛收入6000元，真是實(shí)實(shí)在在的致富蓮。”
王頭生所說(shuō)的“上過(guò)太空的蓮子”，便是航天育種的成果“太空蓮36號(hào)”，如今推廣面積超2000萬(wàn)畝，占全國(guó)白蓮種植面積的80%以上。
“航天育種也叫太空育種，是讓種子搭乘返回式航天器進(jìn)入太空，利用宇宙射線、微重力、高真空等特殊環(huán)境誘發(fā)種子基因變異。種子返回地面后，再選擇可遺傳的優(yōu)良變異用于培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗植物新品種。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所黨委書記、國(guó)家航天育種工程首席科學(xué)家劉錄祥介紹。
1987年8月，我國(guó)第九顆返回式衛(wèi)星首次搭載水稻、辣椒等種子，開(kāi)啟了我國(guó)農(nóng)作物種子的太空之旅。據(jù)介紹，目前我國(guó)已進(jìn)行航天育種搭載實(shí)驗(yàn)3000余項(xiàng)，育成主糧審定品種260多個(gè)，蔬菜、水果、林草、花卉新品種上百個(gè)，年增產(chǎn)糧食20多億公斤，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益逾千億元。
航天育種的一大批新品種已走入市場(chǎng)、走上餐桌，進(jìn)入日常生活
在“蔬菜之鄉(xiāng)”山東省壽光市，中國(guó)國(guó)際蔬菜科技博覽會(huì)10號(hào)館的航空育種展區(qū)里，番茄、茄子、辣椒等蔬菜長(zhǎng)勢(shì)良好。“這里共展示了13個(gè)新品種，都是航天育種成果的代表，具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。”場(chǎng)館負(fù)責(zé)人馬尊娟介紹。
早年間，來(lái)自山東省平度市的47克青豐一號(hào)小麥種子、20克馬家溝芹菜種子、21克明村大黃埠西瓜種子、10克櫻桃番茄種子隨我國(guó)神舟七號(hào)載人飛船一起飛上太空，種子返回地面后，運(yùn)用選育、雜交等技術(shù)，豐富了育種遺傳資源，為培育出產(chǎn)量更高、抗性更強(qiáng)、品質(zhì)更優(yōu)的新品種提供了充足的技術(shù)參考與支持。
“太空西紅柿現(xiàn)已經(jīng)過(guò)5代繁育了，今年夏天市民就能嘗鮮了。”這些西紅柿色澤比較深，而且個(gè)頭相對(duì)較大。平度市明村鎮(zhèn)大黃埠村黨支部書記吳仁杰說(shuō)，今年村里種了5畝太空西紅柿，長(zhǎng)勢(shì)好、個(gè)頭大、產(chǎn)量高，而且非常甜，“據(jù)專家檢測(cè)，它所含的番茄紅素要比普通西紅柿高出4到6倍。”
原產(chǎn)于北美地區(qū)的蔓越莓，如今成了黑龍江特產(chǎn)。為了培育出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蔓越莓新品種，黑龍江省撫遠(yuǎn)市的蔓越莓種子曾兩度搭乘神舟飛船。比拳頭大的彩椒、又大又甜的草莓……太空種子落地發(fā)芽結(jié)果，扮靚百姓餐桌，豐富著人們的味蕾。
“從糧食作物、蔬菜水果到花卉牧草等，航天育種的一大批新品種已走入市場(chǎng)、走上餐桌，進(jìn)入日常生活。”劉錄祥介紹，我國(guó)先后利用各類航天器，搭載植物種子、菌種、試管苗等，從小麥、水稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主要糧棉油作物，以及番茄、辣椒、黃瓜等園藝作物中，育成和應(yīng)用了一系列新品種，在牧草、林木、花卉等領(lǐng)域也有一定規(guī)模的推廣應(yīng)用。
“太空旅行”后，距離成為真正的太空種子還有很長(zhǎng)的路
不是所有的種子上天后都會(huì)發(fā)生奇妙變化。有的種子在空間飛行一周，最長(zhǎng)的在太空中遨游了27天，能夠改變的概率可能只有千分甚至于萬(wàn)分之幾。“不管是航天育種，還是其他育種方法，歸根結(jié)底都是創(chuàng)造變異、選擇變異，然后利用變異的過(guò)程。育種專家培育太空種子，不僅追求產(chǎn)量，同時(shí)也看重品質(zhì)提高、營(yíng)養(yǎng)改善等優(yōu)良性狀。”劉錄祥介紹。
種子篩選是航天育種的第一步。“航天器的每一克載荷資源都很寶貴，上天的種子都是精挑細(xì)選出來(lái)的。”劉錄祥說(shuō)，航天育種材料種類豐富，既有主要農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物等種子，也有不同地方特色品種和珍稀物種的種子，還有微生物菌種等。近年來(lái)，在全國(guó)航天育種協(xié)作組和航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟推動(dòng)下，一批批“希望的種子”乘著神舟飛船升空、跟著“嫦娥”航天器繞月，實(shí)現(xiàn)批量化航天育種。
“太空旅行”是第二步，在這之后，距離成為真正的太空種子還有很長(zhǎng)的路。據(jù)介紹，要培育出比較成熟的品種，至少要8—10年時(shí)間。漫長(zhǎng)的選育過(guò)程中，產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)、市場(chǎng)價(jià)值等每一項(xiàng)都要過(guò)關(guān)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，就可能導(dǎo)致前功盡棄。“大量的品系在試驗(yàn)的過(guò)程中被淘汰，留下來(lái)的只有通過(guò)專業(yè)機(jī)構(gòu)品種審定(或鑒定)的，才叫太空種子，比例非常小。”劉錄祥說(shuō)。
如今，經(jīng)過(guò)航空育種的小麥在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾地區(qū)及周邊的種植面積達(dá)到200萬(wàn)畝以上。“航天育種只是一種誘變方法，回到地面后的選育方法與常規(guī)育種沒(méi)有太大區(qū)別。”呼倫貝爾農(nóng)墾拉布大林農(nóng)牧場(chǎng)有限公司技術(shù)員楊光偉介紹，種子回來(lái)后，要進(jìn)行地面第一次試種，出苗后選擇有良好變異的單株進(jìn)行第二代種植，然后把好的突變體后代再進(jìn)行第三代種植，經(jīng)過(guò)多代繁育最終獲得穩(wěn)定的新品種。
3月8日，北大荒薯業(yè)集團(tuán)與航天生物集團(tuán)廣梅航天育種研發(fā)中心簽訂空間生物搭載試驗(yàn)項(xiàng)目合作協(xié)議，合作期限3年。試驗(yàn)過(guò)程中，北大荒薯業(yè)將提供馬鈴薯薯粒(三個(gè)品種)、馬鈴薯實(shí)生籽(三個(gè)組合)進(jìn)行搭載試驗(yàn)。“種薯是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。目前，航天育種已成為創(chuàng)制新種質(zhì)資源的重要途徑。”北大荒薯業(yè)集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人馬力說(shuō)。
中國(guó)空間站正式建成，構(gòu)建基于空間站的航天育種新體系
在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大廳，各式各樣的太空種子被裝在一排排貼有品種標(biāo)簽的透明罐子里。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所從1994年開(kāi)始航天育種研究工作，至今已有30年。
“魯原502”就是由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所合作選育的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種，也是目前我國(guó)航天育種中單一品種累計(jì)推廣面積最大的農(nóng)作物品種。“‘魯原502’解決了小麥大穗型品種易倒伏的難題，已成為全國(guó)主導(dǎo)品種，累計(jì)推廣1億畝。”劉錄祥說(shuō)。
水稻、小麥、棉花、蔬菜……利用航空育種技術(shù)，我國(guó)已培育出一系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物新品種。國(guó)審超級(jí)稻品種Ⅱ優(yōu)航1號(hào)，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的協(xié)同改良，創(chuàng)造并保持了再生稻百畝單產(chǎn)世界紀(jì)錄；2021年通過(guò)河北省審定的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面條小麥品種航麥802，耐鹽性和綜合抗病性突出，適應(yīng)性強(qiáng)；2022年通過(guò)新疆維吾爾自治區(qū)審定的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種航麥106，抗白粉病、葉銹病和條銹病能力強(qiáng)，膳食纖維含量高。
航天育種的關(guān)鍵之一是種子材料的空間搭載。2006年全國(guó)航天育種協(xié)作組組建，聯(lián)合有關(guān)方面啟動(dòng)航天育種工程，發(fā)射首顆育種衛(wèi)星“實(shí)踐八號(hào)”。根據(jù)計(jì)劃，2024年將與中國(guó)空間技術(shù)研究院聯(lián)合推進(jìn)可重復(fù)利用返回式衛(wèi)星工程，發(fā)射第二顆航天育種專用衛(wèi)星。同時(shí)，目前利用地面高能加速器模擬宇宙粒子開(kāi)展的航天誘變機(jī)理研究也取得良好進(jìn)展。
“值得一提的是，現(xiàn)在我們有了自己的空間站，開(kāi)啟了空間站時(shí)代的航天育種。”劉錄祥說(shuō)，育種專家可以通過(guò)開(kāi)發(fā)空間輻射生物學(xué)艙外暴露裝備與技術(shù)，開(kāi)展真正的太空誘變育種，構(gòu)建基于空間站的航天育種新體系，一方面可以精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和深度解析航天誘變機(jī)理，另一方面可以開(kāi)展航天育種關(guān)鍵技術(shù)及重大基因誘變發(fā)掘與性狀整合，開(kāi)發(fā)多樣化的新品種。接下來(lái)，將結(jié)合推進(jìn)種業(yè)振興行動(dòng)等重大工程，發(fā)揮航天育種在新種源創(chuàng)制中的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。(人民日?qǐng)?bào))