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2022-09-02 09:13:59 yqs888 124

随着我国空间站时代的到来,航天育种将开辟一个连接太空和地面、未来与现实的全新领域,定期的发射和返回、舱内外的空间诱变环境、更多的重要载荷,必将为育种研究提供更加丰富的航天资源和保障,必将创制出更多的新材料、新种质、新资源,从而为我国解决种源“卡脖子”问题,实现种业科技自立自强、种源自主可控,更好地发挥作用。

这不是科幻电影中的桥段,而是近几天备受关注、正在中国空间站问天实验舱上演的情景。拟南芥幼苗已长出多片叶子,高秆水稻幼苗已长至30厘米左右,矮秆水稻也长至五六厘米高。

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这是“太空同款”拟南芥培养单元中拟南芥开的花。 新华社记者 张建松 摄

科学家们还无法判断,这次空间微重力条件下水稻“从种子到种子”全生命周期的培养实验能否成功。就像35年前,科学家们想不到我国农作物种子的首次太空之旅会带来什么一样。

时间自会给出答案。当天上和地下相连,当逐梦苍穹的航天与扎根大地的育种相遇,“航天育种”的奇妙轨迹就此开启。

偶然的发现,开启育种新空间

9月1日,神舟十四号航天员乘组进行首次出舱活动。“天上”的一举一动都牵引着国人的目光,中国人离飞天梦从未这么近。

与此同时,我们的“太空之家”里,还安静地躺着万余颗种子,等待被宇宙射线击中;在地面的实验室、试验田,有更多不同植物的种子上天后又钻入地下,接受着育种专家们细致入微的选育。

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航天员蔡旭哲细心“呵护”在轨实验生物样品。(来源:中国载人航天工程办公室官方平台)

如今,科研领域对于航天育种的认知和应用已较为系统和成熟。然而,35年前,却是一次看似偶然的举动,开启了一个全新的领域。

1987年8月5日,我国第九颗返回式科学卫星首次搭载一批水稻、番茄、青椒等农作物种子成功发射。当时的科学家已经掌握了地面辐射育种技术,试图借助航天技术,通过航天搭载及其空间诱变获得更丰富的、有价值的变异材料,同时也进一步验证“空间环境对植物的遗传性状会有什么样的影响”。

返回地球的种子,进行一系列试验后,科学家们惊喜地发现,发生了一些意外的基因遗传变异。更关键的是,有些变异正是人们一直期盼的。由此,拉开了我国通过空间诱变进行植物航天育种的序幕。

1994年,刘录祥的同事将红小豆送上太空。返回地球种植后,红小豆的籽粒和豆荚都发生了神奇的变化。这让刘录祥深深感到了航天育种的威力,从此跟航天育种结下不解之缘,成为我国最早一批从事航天育种的科学家。

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太空红小豆粒。(来源:中国农业科学院作物科学研究所)

“航天育种看上去很神奇,但其实并不神秘。”如今已是国家航天育种工程首席科学家、国家农作物航天诱变改良中心主任、中国农业科学院作物科学研究所党委书记的刘录祥说,航天育种又叫太空育种、航天诱变育种,是将种子置于太空特殊环境中,在微重力、弱地磁、强辐射、高真空、超低温、极洁净等极端条件作用下,种子内在基因可能会发生变异。“不管是航天育种,还是其他育种,归根结底都是发现变异,然后利用变异的过程。”

千百年来,人类从吃饭到生产生活都要依赖植物,一直在寻找更优良的作物品种。“育种家”们从自然界收集具有优异性状的种质资源,通过品种选育,让满足生产需求的性状固定下来、传播开去。但一代代的育种都只能在地面进行,直到现代航天科技发展起来,为诱发种子变异带来了可能,也为获得更丰富的种质资源提供了可能。

不过很少有人知道,“航天育种”是我们国家航天技术在种业科技创新领域独具特色的应用。中国的航天育种相比较美国、俄罗斯这样的航天大国,开展的研究范围、应用成果更加突出。

早在20世纪60年代,美国、苏联就认识到太空环境能够诱发植物种子基因发生变异,开始探索空间条件下植物生长发育规律,目的是建造“会飞的农场”,解决宇航员及未来地球星际移民在太空中长期生存和生活。美俄等国可耕土地多,农作物产量大,服务地面育种的紧迫感并不强烈;中国则完全不同,人口众多,耕地偏少,保障粮食安全的任务更加紧迫。端稳“中国饭碗”,实现种业科技自立自强、种源自主可控,尤其需要更多更优质的种质资源来解决现实问题。

“先天不足”更要“后天努力”。始于偶然的发现,便成为了特殊国情之下创新种质资源、保障粮食安全的必然。


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