空間育種與糧食安全

岳福菊

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所 北京 100081）

中國(guó)是一個(gè)有13億人口的大國(guó)，解決吃飯問題始終是國(guó)計(jì)民生的頭等大事。糧食安全關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的全局。黨的十七大明確提出，要確保國(guó)家糧食安全。黨的十七大三中全會(huì)通過的《中共中央關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村改革發(fā)展若干重大問題的決定》進(jìn)一步指出，糧食安全任何時(shí)候都不能放松，必須常抓不懈。然而，隨著中國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，人口增加和人民生活水平提高，糧食消費(fèi)需求呈剛性增長(zhǎng)；耕地減少、水資源短缺、氣候變化等因素對(duì)糧食生產(chǎn)的約束日益突出，中國(guó)糧食供需將長(zhǎng)期處于緊平衡狀態(tài)，保障糧食安全面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，靠政策、靠科技、靠投入，最終要靠科學(xué)解決問題。要在以自然資源為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)，向以科學(xué)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的糧食增產(chǎn)中，更多地依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，加強(qiáng)包括空間誘變育種等高新技術(shù)研究與開發(fā)，力爭(zhēng)取得重要進(jìn)展和新的突破，為確保國(guó)家糧食安全做出新的貢獻(xiàn)［1］。

空間誘變育種技術(shù)作為航天技術(shù)與農(nóng)業(yè)育種技術(shù)相結(jié)合的高技術(shù)，是加快育種進(jìn)程，縮短育種周期，提高育種效益的有效途徑之一，是一項(xiàng)具有國(guó)際先進(jìn)性和創(chuàng)新性的重大科學(xué)工程［2］。自1978年以來，中國(guó)利用返回式衛(wèi)星（15次）和飛船（6次）進(jìn)行生物搭載試驗(yàn)，主要包括農(nóng)作物品種、昆蟲、菌類和藻類等2 500多種，約200kg。2006年9月專門發(fā)射實(shí)踐8號(hào)育種衛(wèi)星，搭載品種2 000余種，總重量約300kg。經(jīng)過空間處理后，在地面種植的農(nóng)作物，誘發(fā)出許多珍貴的突變體，選育出一批優(yōu)良新品種、新品系，其中已通過省和國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定的農(nóng)作物新品種約30余個(gè)，即水稻8個(gè)、小麥2個(gè)、棉花2個(gè)、芝麻1個(gè)、青椒2個(gè)、番茄2個(gè)、西瓜3個(gè)、哈密瓜2個(gè)、蓮籽3個(gè)、花卉5個(gè)、牧草2個(gè)等。還有一批農(nóng)作物新品系、優(yōu)異菌株和種質(zhì)資源［3］。同時(shí)，空間誘變育種機(jī)理研究也取得了重要進(jìn)展，結(jié)果表明，空間誘變會(huì)影響植物細(xì)胞器官，如葉綠體、線綠體以及光合作用和新陳代謝。影響細(xì)胞間的信號(hào)傳導(dǎo)及生長(zhǎng)素甚至基因序列的改變等。這些為空間試驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)［4］。

福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的超級(jí)雜交稻恢復(fù)系“航1號(hào)”，以及用其配制的超級(jí)雜交稻新組合“特優(yōu)航1號(hào)”和“Ⅱ航1號(hào)”，稻米品質(zhì)顯著改善，蛋白質(zhì)含量分別達(dá)到10.7%和10.8%，比對(duì)照（Ⅱ明86） 分別高出1.9%和2.0%?！疤貎?yōu)航1號(hào)”2002年12月通過了福建省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（閩審稻2003002），2004年通過了浙江省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（浙審稻2004015），2005年通過了國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（國(guó)審稻2005007）；“Ⅱ航1號(hào)”2004年通過了福建省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（閩審稻2004003），2005年通過了國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（國(guó)審稻2005023）。“特優(yōu)航1號(hào)”2004年在福建省尤溪縣管前鎮(zhèn)村尾村中稻8.06hm2，平均每667m2產(chǎn)量849.6kg。同年，在福建省建陽市麻沙鎮(zhèn)江坊村煙后稻示范68.2hm2，每667m2產(chǎn)量611.3kg，比對(duì)照組合特優(yōu)70增產(chǎn)17.56%?！阿騼?yōu)航1號(hào)”2004年在福建省尤溪縣作再生稻連片示范，6.73hm2頭季稻平均每667m2產(chǎn)量為干谷928.3kg，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)百畝連片示范單產(chǎn)超過900kg的超級(jí)稻組合，2004年再生季單產(chǎn)干谷 521.4kg［5］。

湖南省原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所利用航天誘變與輻射誘變相結(jié)合方法進(jìn)行水稻新種質(zhì)、新品種選育，顯著地提高了突變頻率和突變類型，提高了誘變育種的選擇效果，選育出兩系雜交水稻新組合“培兩優(yōu)721”，不僅產(chǎn)量較高，而且米質(zhì)也好，開始在湖南稻區(qū)推廣［6］。

河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用返回式衛(wèi)星搭載小麥進(jìn)行誘變，可獲得一些有益的變異。先后選育出小麥新品種“太空5號(hào)”和“太空6號(hào)”。其中“太空6號(hào)”產(chǎn)量和品質(zhì)均比原品種豫麥13有所提高，2003年通過河南省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。千畝單產(chǎn)達(dá)到562kg，百畝單產(chǎn)突破600kg。目前在河南省種植面積超過6萬hm2［7］。

山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院1995年以魯麥14號(hào)航天誘變后代煙航2號(hào)為母本，以煙農(nóng)15為父本雜交選育的早熟、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、中強(qiáng)筋、抗病小麥新品種。2004～2006年在山東省中高肥B組區(qū)試中，平均每667m2產(chǎn)量521.0kg，比對(duì)照魯麥14和濟(jì)麥19平均增產(chǎn)6.8%；2006～2007年在山東省中高肥生產(chǎn)試驗(yàn)中，平均每667m2產(chǎn)量489.7kg，比對(duì)照濟(jì)麥19增產(chǎn)7.25%。2007年9月通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，開始在黃淮麥區(qū)推廣。

黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院1994年利用返回式衛(wèi)星搭載大豆“寶誘17”進(jìn)行誘變，并在地面進(jìn)行系統(tǒng)選育，選育出大豆新品種“航天1號(hào)”［8］，具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性廣、抗病性等特點(diǎn)，開始在生產(chǎn)上推廣。

此外，還有江西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的水稻新品種贛早秈47號(hào)（v5025水稻）、贛晚秈33號(hào)（v205189水稻）、湖南省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的水稻新品種宇航3號(hào)（中熟早秈稻）、宇航4號(hào)（中熟早秈稻）、廣東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的水稻新品種華航1號(hào)（中熟早秈稻）、四川省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的水稻新品種花香A、浙江省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的水稻新品種航天36、山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的小麥新品種煙農(nóng)5158、河南省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過審定的小麥新品種太空5號(hào)等，已在各地推廣應(yīng)用，糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益比較明顯。

各地的實(shí)踐證明，空間誘變育種可以加快育種進(jìn)程，縮短育種周期，提高育種效益，是農(nóng)作物新品種選育的有效途徑之一。

為貫徹落實(shí)《國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2008～2020年）》精神，提高糧食科技支撐能力和自主創(chuàng)新水平，應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)空間誘變育及其機(jī)理研究，繼續(xù)列入“十二五”國(guó)家主體科技計(jì)劃和行業(yè)科技計(jì)劃，予以支持；組織跨部門、跨行業(yè)、多學(xué)科大協(xié)作，提倡聯(lián)合攻關(guān)，克服部門所有，各自為戰(zhàn)，力量分散，浪費(fèi)科技資源的狀況；要制定空間誘變育種工作規(guī)范，從農(nóng)作物品種空間搭載，到地面種植選育程序和方法，以及品種試驗(yàn)示范、品種審定和品種推廣，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化；要做好空間誘變育種知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作，防止技術(shù)欺詐、虛假商業(yè)炒作和侵權(quán)行為，維護(hù)科技工作者合法權(quán)益，更好地為糧食安全服務(wù)。

［1］許世衛(wèi).國(guó)家糧食安全目標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警.空間誘變育種與糧食安全論壇論文選編，2008，11：20～29

［2］沈桂芳，孫永成，欽天鈞.中國(guó)航天誘變育種搭載試驗(yàn)綜述.航天育種高層論壇論文選編，2005，10：1～6

［3］溫賢芳，張龍，戴維序，等.天地結(jié)合開展我國(guó)空間誘變育種研究.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2004，18（4）：241～246

［4］劉敏，薛準(zhǔn)，潘毅，等.地球外空間環(huán)境引起植物變異的研究進(jìn)展.細(xì)胞生物學(xué)雜志，2003，25（3）：160～163

［5］謝華安，李義珍，姜照偉，等.再生稻超高產(chǎn)結(jié)構(gòu)及其調(diào)控.航天育種高層論壇論文選編，2005，10：56～65

［6］龐伯良，朱校奇，等.“培兩優(yōu)721”的選育兼談高空誘變育種.激光生物學(xué)報(bào)，2002，11（4）：280～282

［7］吳政卿，雷振生，林作楫，等.優(yōu)質(zhì)弱筋小麥新品種太空5號(hào)的選育及其特征特性，作物雜志，2004，5：55～59

［8］呂世柱.衛(wèi)星搭載培育大豆新品種.空間誘變育種與糧食安全論壇論文選編，2008，11：115～120