说到航天育种,大多数人都会觉得遥远和“高冷”,对航天育种的印象仅仅停留在“把种子带上天再带回来”。近日,中国载人航天工程办公室和中国航天科技集团有限公司在北京航天城举行新一代载人飞船试验船返回舱开舱仪式,75个搭载实验项目单位的988件(份)搭载实验材料全部出舱移交,各搭载单位将陆续开展相关科学研究和实验。我国新一代航天飞船在太空中大放异彩之后,地面的育种专家们也开始忙碌起来。
新方式培育“种子”
本次搭载移交实验项目中,有近千种农作物、林草花卉、中草药和芳香植物育种,食品营养和酿酒,空间生物、生物医药和微生物空间诱变,应用材料空间科学实验等,其中包含海南热带作物种子、云南高原花卉和宁夏、贵州、内蒙古、新疆、黑龙江的特色作物种子。
与传统育种不同,航天育种也叫“太空育种”“空间诱变育种”,是用航天器将农作物种子、组织、器官等诱变材料送入太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的环境的诱变作用,使它们产生变异,再返回地面选育新种子、新材料,培育新品种的作物育种新技术。航天育种是引领现代农业高效发展的战略性新兴产业,也是传统农业向现代农业及循环经济转型发展的“新起点”。
“太空是最佳的‘育种实验室’,是最为合适的、最大最强的‘超级实验室’,那里同时具备微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等极端条件,人类科学家上百年来努力创造和模拟的、能够超越地球表面自然状态的极端环境,就在太空。”航天育种(杨凌)种质资源研究中心主任郭锐介绍。
航天育种需四个步骤
与常规育种不同,航天育种主要依靠的是外太空的环境,对种子进行内部基因重组。种子选拔、太空遨游、地面攻坚、示范推广是航天育种的四个步骤。
尽管变异后的种子所占比例不大,有益变异率不高,但也远远超过地球金矿中的黄金含量。当一批批种子结束太空之旅,回到地面时,就相当于一座座黄金富矿回到了地面,等着“开采”。
“经过太空诱变的种子返回地面后,要对它们进行艰苦、漫长的‘地面攻坚’,这是航天育种的核心和关键步骤。”郭锐介绍。种子返回地面后,它的变动是无序的、不可控的,有可能变“好”,有可能变“坏”,也有可能没有变化。
地面选育需要进行多代筛选、培育,一批太空种子从落地到新品定型至少需要4年时间。种子巡游太空后返回,是否能达到预想的效果,只有把它们播到土壤中,帮助它们发芽、成长、开花、结果,再与其普通同类比较才知道。从太空种子播种开始,每个步骤都要精确记录科研数据,再对数据进行比对。
一旦真正确认好了变异,种子就进入稳定状态,能连续四代向下遗传了,它们才能真正脱离实验室,成为农业实践意义上的“新品种”。多代筛选、培育之后,通过农作物品种审定委员会的审定才能称为“太空种子”,才能进行大面积推广种植,之后走上百姓的餐桌。
把种子撒在广袤田野
据郭锐介绍,我国已经进行了约30次搭载实验,先后有6000余份种质资源材料搭载升空,经过地面精心选育之后,已经有230多个品种通过国家和省级审定,3000多个品种正在进行地面选育。
从实验室到试验田、产业园,这些“植物奇迹”历经数年的反复实验才终获成功。目前,在西安南郊的中加航天农业科技产业园里,已有蔬菜、花卉、农作物、中药材、经济林五个大类90个品系(材料),已成熟的有鸡冠花、石竹,二月兰即将进入备案推广,小麦、花椒品种已经进入第三代选育。
随着脱贫攻坚力度的不断加大,太空育种人将目光投向了经济作物种子的改良上。陕西澄城县水莲古村史家河山寨,是陕西“大红袍”花椒的原产地。“大红袍”花椒树浑身是刺,采摘收获成本很高,一个劳力一天最多只能采7.5公斤湿花椒,晒干后只能收获干花椒不到2公斤。
澄城县的“老史花椒籽”随着航天器进入太空,“遨游”12天后返回地面。如今,正在西安中加产业园里进行无刺、矮化选育,对改良后的花椒品种进行机械化种植、采收方面研究,有望实现机械化采摘和产业化发展,大大提升当地农民种植收入。
随着中国航天科技的飞速发展,种子的一次次“太空之旅”,它的综合效益正在演变为覆盖华夏大地、造福中国人民的锦绣美景。