讓種子到太空去“鍍金”

王哲

航天育種可在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)新出優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源，能夠很好地緩解我國農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)種源貧乏的問題。

在去年大熱的美國好萊塢大片《火星救援》中，由馬特·達(dá)蒙飾演的科學(xué)家、宇航員馬克滯留火星，靠自己的知識(shí)儲(chǔ)備種土豆作為食物補(bǔ)給，通過艱苦卓絕的努力堅(jiān)持等到救援，最終重返地球。而在中國的航天育種專家們看來，如果當(dāng)時(shí)飛船帶上中國用于航天育種的種子材料，馬克在火星上的生活幸福感可能要強(qiáng)得多。

太空蔬果萌萌噠

萌萌的迷你南瓜、表皮“強(qiáng)韌”的西紅柿、高高掛著的小香蕉、五彩的菜椒、變色的月季……本刊記者日前在位于通州國際種業(yè)科技園區(qū)的北京神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司看到，這里種植的蔬菜、水果和花卉看起來既新奇又可愛，它們都是通過太空旅行后培育出來的具有突破性的優(yōu)良品種。

航天育種對(duì)于很多人來講只是在科幻小說里出現(xiàn)的情節(jié)，但在北京神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司董事長趙輝看來，它是非常有意義的一項(xiàng)事業(yè)，“讓種子材料上天，通過宇宙射線、超真空、微重力等特殊的太空環(huán)境促進(jìn)種子發(fā)生基因突變，使農(nóng)作物種子有益變異率高，育種期限縮短，育種材料更為豐富，可在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)新出優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源，很好地緩解我國農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)種源貧乏的問題。長遠(yuǎn)來看，這是解決中國十幾億人口吃飽吃好的大事業(yè)?！?/p>

趙輝隨后話鋒一轉(zhuǎn)，“但航天育種并不像人們想像得那么神奇，‘太空之旅只是走了種子培育的第一步，后面還有大量繁瑣枯燥的工作要做，在太空歸來后的三至五年內(nèi)，要對(duì)這些種子進(jìn)行種苗培育、栽培觀測，再經(jīng)過選擇、淘汰、試種、審定等一系列艱苦復(fù)雜的程序，才有可能形成新品種?！?/p>

“自然條件下，環(huán)境的改變也能導(dǎo)致種子發(fā)生基因突變，環(huán)境會(huì)篩選出適應(yīng)性更強(qiáng)的基因。但這個(gè)過程是緩慢而又被動(dòng)的，而且變異率極低?！痹摴靖笨偨?jīng)理李靜對(duì)本刊記者進(jìn)一步解釋說，“自然基因突變產(chǎn)生一些好的性狀，如器官變大、口味變好等，人們發(fā)現(xiàn)后進(jìn)行人工種植，自然選擇的概率通常在百萬分之一以下。而上過天的種子誘變率高，一般能達(dá)到千分之五，基因的有益變異率大大增加，基因選育就會(huì)更為主動(dòng)。比如我們基地經(jīng)我國第22顆返回式衛(wèi)星搭載金針菇選育出的新品種，生長期縮短了20%?！?/p>

人工代替不了航天育種

進(jìn)入公司的育苗實(shí)驗(yàn)室，首先要經(jīng)過紫外線消毒并穿上專門的工作服。在實(shí)驗(yàn)室里，本刊記者看到，工作人員正在認(rèn)真地對(duì)已經(jīng)形成新品種的太空種子幼苗進(jìn)行分苗。分苗后，所有的種苗都將被放入育苗瓶進(jìn)行營養(yǎng)栽培，在長到一定程度后，就可以銷售和種植了?！斑@只是復(fù)雜的航天育種的其中一步，我們通過這種育苗方法提高種苗的免疫力和抗病能力，以此來提高種苗種植的成活率，提升產(chǎn)量?！壁w輝對(duì)記者說。

受航天育種的啟發(fā)，通過人工射線增加種子的基因突變率是不是也可以，何必勞神費(fèi)力地讓種子去太空轉(zhuǎn)一圈？趙輝對(duì)記者解釋說，目前的人工誘變嘗試致死率高，應(yīng)用效果差，“人工采用伽馬射線，更多作用于種子表面，模仿太空狀態(tài)的劑量很難控制。在太空更多的是粒子輻射，穿透力強(qiáng)，太空種子的成活率能夠達(dá)到90%以上，而且變異效果好。”他舉例說，用衛(wèi)星搭載的水稻種子，其變異幾率為12.5%，比地面處理的變異幾率提高100倍。

趙輝還特別強(qiáng)調(diào)說：“航天育種是利用太空特殊的條件環(huán)境產(chǎn)生的基因突變，這種突變自然條件下完全可以發(fā)生，只是需要更久的時(shí)間，而轉(zhuǎn)基因是人工地進(jìn)行基因重組。從科學(xué)上來說，航天育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因無關(guān)?！?/p>

北京神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司成立于2011年9月，是由中國空間技術(shù)研究院的全資子公司神舟生物科技集團(tuán)有限公司和東昇集團(tuán)、晨農(nóng)集團(tuán)共同出資設(shè)立的一家農(nóng)業(yè)高科技企業(yè)。綠鵬參與神舟飛船上搭載植物試管苗的地面選育試驗(yàn)，培育出的太空香蕉、太空樹莓、太空葡萄、太空蘭花、太空百合、太空月季等作物已供向深圳、海南、遼寧等多個(gè)區(qū)域。在這當(dāng)中，適宜北京種植的各種蔬菜和太空草莓、太空樹莓等，也都在航天育種科技園進(jìn)行種植試驗(yàn)。“早熟的太空香蕉幫助海南的蕉農(nóng)躲避了臺(tái)風(fēng)的威脅；生物能量很高的蘆竹可以當(dāng)做生物燃料，對(duì)環(huán)境影響??；太空樹莓具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，已經(jīng)作為航天集團(tuán)扶貧計(jì)劃的一部分在貧困地區(qū)示范種植……”李靜不無自豪地介紹。

航天育種是我國的發(fā)明

本刊記者了解到，早在上世紀(jì)60年代初，蘇聯(lián)、美國的科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)植物種子搭載衛(wèi)星上天返回地面后，其染色體畸變頻率大幅增加。到上世紀(jì)80年代中期，美國將番茄種子送上太空后獲得了變異的番茄后代，而且可以食用。1996年至1999年，俄羅斯等國在“和平號(hào)”空間站成功種植小麥、白菜和油菜等植物。國外搭載植物種子上天的主要目的是用于探索空間條件下植物生長發(fā)育規(guī)律，其目的在于使宇宙飛船成為“會(huì)飛的農(nóng)場”，最終解決宇航員的食品自給問題。

“利用航天誘變進(jìn)行農(nóng)作物育種可以說是我們國家的發(fā)明，”趙輝介紹說，“有關(guān)理論研究肯定是美國和俄羅斯更強(qiáng)，但論到育種方面，我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要豐富得多?！?/p>

1987年8月5日，跟隨我國第九顆返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星，一批水稻和青椒等農(nóng)作物種子被送向了遙遙天際，這是我國農(nóng)作物種子的首次太空之旅。我國先后22次利用返回式衛(wèi)星和神舟飛船搭載植物種子、菌種、試管苗等近4000種，經(jīng)地面篩選育成200多個(gè)農(nóng)作物優(yōu)良新品種、新品系并進(jìn)入品種區(qū)域試驗(yàn)，通過國家或?。ú浚┘?jí)鑒（審）定的新品種有72個(gè)，包括水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、苜蓿等多種作物，并從中獲得了一些有可能對(duì)產(chǎn)量有突破性影響的罕見突變材料。到目前，我國累計(jì)推廣“太空糧食作物”240萬公頃，增產(chǎn)糧食13億公斤，新增直接經(jīng)濟(jì)效益21億元。

“如果《火星救援》拍續(xù)集，建議編劇設(shè)計(jì)一個(gè)帶中國的航天育種成果到火星試種的情節(jié)，相信還會(huì)發(fā)生更加有意思的故事?！壁w輝對(duì)本刊記者說。