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南方农村报

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为什么要带农作物上天?

长征五号B运载火箭搭载近千份育种材料

来源:南方农村报时间:2020年06月18日版次:04

  惠州市博罗航天育种基地的立体种植项目。

| 新闻解读 |
  长征五号B运载火箭搭载的试验船搭载了近千件样本,“这是中国最大规模的航天育种试验之一,搭载样本总数达988件,数量是过去的两三倍。”华南农业大学原副校长、国家植物航天育种工程技术研究中心主任陈志强兴奋地说。
  为什么要带农作物特别是种子上太空呢?
航空育种从1987年开始
  我国是世界上掌握卫星回收技术的三个国家之一,也是首创利用航天技术进行作物诱变育种的国家。1987年8月5日,随着我国第九颗返回式科学试验卫星的成功发射,中国科学院遗传研究所蒋兴邨研究员等在国内率先利用返回式卫星搭载水稻等农作物种子,并在后代种植中发现了遗传变异。我国航天诱变农业生物育种的探索由此拉开。
  1996年,农业部在“九五”计划中首次将“农作物航天育种”列为重点课题。
  我国首颗专门用于航天育种研究的返回式科学技术试验卫星“实践八号”,2006年9月9日从酒泉卫星发射中心发射升空。它装载了粮、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大类、2000余份、约215公斤农作物种子和菌种,创中国开展航天育种研究以来搭载规模纪录。经过半个月太空飞行后,该卫星被成功回收。
太空环境难以在地面复制
  “最早叫空间诱变育种,从1987年开始,通过返回式卫星、飞船、高空气球等进行育种,1996年开始进入航天育种研究。”陈志强说。
  航天育种的原理并不复杂:空间环境具有高真空、微重力、弱磁场及复杂辐射等特点,太空射线中复杂的高能重离子冲击生物细胞,诱导其产生遗传变异,就能获得新的性状。而且诱导突变的方式有很多,有科学家在地面上模拟太空中的射线,达到诱变效果;也有科学家采用化学物质诱变的方法。
  中国科学院院士、浙江大学教授陈子元曾撰文评价,1960年代以后,各种物理诱变因子应用于植物诱变育种,但它们的规模和成就均不如航天育种大。
  陈志强认为,太空中的高真空微重力等综合因素不可忽略,“综合因素加强了变异的程度,同时让产生变化的细胞没那么快自我修复。用同样剂量的射线或者离子在地面上模拟,效果没有在太空中好”。
  这些回到地球的种子,再经过一系列地面培育、筛选和验证,获得的新品种往往会具有相对原先品种更加出色的特质,例如抗病害、高产等。
数年时间筛选“好的”变异
  种子从太空回来,仅仅是“原料”。最终是否能够种植量产,还要经过数年的培育、筛选、验证等工作。国家杂交水稻工程技术研究中心研究员赵炳然介绍,从太空归来的种子,只有很少部分会产生变异,产生育种家期待的“好的”变异就更少了。
  第一步是将太空归来的种子种到试验田,这些第一代的种子不做筛选。等到收获再种下,从第二代起,科学家会对遗传变异进行评价:“通过田间的观察、实验室的评价,确定这种变异是不是我们需要的。如果是‘好的’变异,比如对产量、品质、病虫害抗性、耐高温特性等等有提高,那么科学家就会比较关注了。”赵炳然说。
  之后,科学家会通过一系列的自交或者杂交,尝试将这种好的性状稳定下来。“稳定下来的材料,经过多方面评价,之后要和其他品种‘打擂台’,如果成绩很好,再通过审定,才允许进入生产。”赵炳然介绍,如果实验很顺利,从太空下来到性状稳定,最快也得两年,“之后试种、审定等流程全部走完,最快也要5年左右。”
直接经济效益2000多亿元
  “来自太空”的产品早已进入生活。
  仅以华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心为例,自1996年以来,该中心就利用返回式卫星、神舟飞船等进行了23批次搭载试验,共搭载了水稻、蔬菜、林木、花卉等267份生物材料,在植物空间诱变机理、优异种质创新、优良品种选育及产业化方面开展了大量研究,并获得一大批研究成果。其中,选育出64个植物新品种通过各级审定,先后获得包括两次广东省科技奖一等奖等在内的省部级奖励6项。
  2018年首届航天育种产业创新联盟第一次联盟大会暨航天育种论坛给出的数据显示,经过国家级和省级审定的航天育种新品种超过200个;航天育种培育的小麦、水稻、玉米、大豆、棉花和番茄、辣椒等园艺作物新品种,累计推广种植面积超过240万公顷,增产粮食约13亿公斤;航天育种技术及其成果在苜蓿等牧草、林木、花卉和生物医药等领域也有一定规模的推广应用。航天育种对我国作物育种技术进步和相关产业发展发挥了积极作用,创造直接经济效益2000多亿元。
  在广东,通过航天育种技术培育的优质稻品种,在脱贫攻坚过程中也发挥着很大的作用。
  比如,我国第一个通过国家农作物品种审定的水稻航天诱变新品种“华航一号”,茎秆粗壮,根系发达,着粒密,结实率较高;我国第一批超级稻认定品种“培杂泰丰”,连续多年被广东、广西、江西确定为主导品种,高产稳产、米质优、适应性广,在华南稻区得到大面积推广应用;“华航31号”高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性强、适应性广,从2011年至今为广东省农业主导品种,并在广西、江西等南方稻区大面积推广种植;“五优1179”丰产性突出,2018年被认定为超级稻品种。
  □钟哲 王诗堃
  惠州市博罗航天育种基地的立体种植项目。
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