一粒種子的太空之旅

多國麗

民以食為天，農以種為先，經過太空孕育的種子回到了地球，并在人類的精心培育后爆發出驚人的力量。

在太空中種出來的土豆是什么樣？馬特·達蒙在《火星救援》中給出了答案，他雖然沒有具體描述出火星土豆的口感，但作為救了他一命的食物，想必味道好極了。

在目前的科技條件下，人類落地到火星種土豆確實是一件只能幻想的事情，但是，吃一口在太空中孕育出來的食物卻早就是一件離普通人很近的事了，我們在餐桌上最常吃到的黃瓜、大豆、玉米等多種作物，很多就有可能是太空來物。你可能也會有這樣的疑惑，為何最近吃到的甜瓜更甜更脆了，吃到的黃瓜更大更嫩了，這背后的技術就是已經深入到大眾生活中卻不為人所熟知的“航天育種”。

種子與國家安全

從車馬嘈雜的北京市區驅車前往京郊，沿途越來越安靜。在一片靜謐與綠色之中，坐落著被譽為“種子硅谷”的北京通州國際種業科技園區。園區里，駐扎著眾多我國種子行業的龍頭企業，其中就有北京神舟綠鵬農業科技有限公司。

一進辦公大樓，就看到高墻上的大字標語，“一粒種子改變世界”。一粒小小的種子，看似微不足道，它真能起到那么大的作用？航天育種業的專家、神舟綠鵬董事長趙輝這樣解釋：“過去我們的育種業沒有形成產業化，選育種子由科研院所去做，而推廣由企業進行，整個鏈條是分開的。這樣一來中國的自主知識產權越來越少，如果種子靠進口的話，種業問題就影響到了國家安全問題。”

這是擺在中國種業面前的嚴峻現實。世界種子市場壟斷趨勢明顯，世界前十強種子公司市場集中度超過55%，美國種業巨頭僅孟山都一家公司的國際商品化種子的市場占有率就高達21%。中國是種子需求大國，然而，中國種業的競爭力卻不強，具有選育-繁殖-推廣一體化能力的種子企業很少。用中國工程院院士袁隆平的話說，關鍵時刻，一粒小小的種子可以絆倒一個大國。就拿印度為例，孟山都在2002年將Bt-棉花種子引入印度，從此壟斷了印度的棉花種子市場，導致種子價格上漲了80倍。

這是一場迫在眉睫的競賽，而趙輝所努力去做的就是推進這個產業的一體化。他說，航天育種產業一體化就是公司在獲得種子材料后進行選育，然后做品種的觀察與推廣，即如今國家在農業生產方面所大力倡導的“育繁推”。

實際上，一粒種子從上天到入地再到結出果實，這是一個復雜的過程。第一階段是選種。選擇什么樣的種子搭載上天，要經過多重篩選，搭載種子在純度、凈度、發芽率上符合國家作物種子質量標準，種子的相對含水量應控制在13%-14%。每份搭載種子數量，小粒作物一般應在3000粒以上，大粒作物一般應在1000粒以上。“搭載資源非常有限，每次都是兩三公斤的量，每次一百種左右。”趙輝說。

第二階段是誘變。利用衛星和飛船等太空飛行器將植物種子帶上太空，再利用其特有的太空環境條件，如宇宙射線、微重力、高真空、弱磁場等因素對植物的誘變作用產生各種基因變異，再返回地面選育出植物的新種質、新材料、新品種。一般來說，種子搭乘衛星上太空轉一圈便能“變”出更優良的品質，比如結出更大更甜的果實，更美的花朵。

神舟綠鵬公司科技顧問、中國空間技術研究院航天工程育種專家劉敏教授說，上過太空的種子有兩個變異熱點：“一個是早熟性狀比較明顯，比如說我們做過的花卉、番茄都有早熟性狀，特別是水稻能提前成熟20至30天，這個變化就為水稻在寒冷地區的生存提供了條件;第二個是種子結出的果形變大，百姓好奇為何航天育種過的水果蔬菜都變大，這就是調整果形大小的基因發生了改變。”

第三階段為下地。種子隨著搭載的航天器返回地球后，隨即要進行地面選育工作，包括地面種植、觀察、突變體篩選、遺傳穩定性鑒定等工作。因為種子的變化是分子層面的，想分清哪些是我們需要的，必須要將這些種子全部種下去，繁殖三四代后，才有可能獲得性狀穩定的優良突變系。

這樣，經過一個漫長的過程，每次太空邀游過的種子都要經過連續幾年的篩選鑒定，其中的優系再經過考驗和農作物品種審定委員會的審定才能稱其為真正的“太空種子”。

盛開的白蓮

中國是目前世界上三個獨立掌握空間飛行器返回式衛星技術的國家之一，在航天育種方面，三個國家各有特色。目前美國航天工程育種工作計劃主要涉及在種質創新、藥品生產、生物反應器以及生物采礦等幾個研究領域，其主要目的是探索太空生命生存條件。俄羅斯的研究重點則是空間植物栽培研究，曾在國際空間站上完成了豌豆的連續世代循環栽培，以及成功種植超矮小麥、白菜和油菜等植物。

趙輝多年的工作經歷見證了中國航天育種業的歷史。我國航天育種開始于1987年，但是，最早主要是國外的公司使用中國的航天器進行搭載。當時的趙輝還在中國空間技術研究院工作，負責航天搭載項目。“最早來找我搞搭載的是德國人、法國人，中國的科學家看到后說，航天要服務于國民經濟，我們自己也要送點東西上天去。”趙輝說。

從搭載辣椒、西紅柿種子開始，中國開始了自己的航天育種進程。

自1987年以來，在“國家863高科技計劃”的推動下，我國先后13次利用返回式衛星和5次飛船及多次高空氣球搭載了70多種植物的2000多品種的種子，涉及糧、棉、油、蔬菜、花卉、牧草及中藥材等多方面。已進行的項目有：小麥、水稻、玉米等糧食作物;大豆、綠豆、黑豆等豆類作物;棉花、煙草、香蕉、蓮子等經濟作物;油菜、番茄、黃瓜、甜椒、西瓜、甜瓜等蔬菜作物;曼陀羅、蘭花、玫瑰等花卉;紅豆草、紫花苜蓿等牧草;人參、甘草等中藥材。

比如說，經衛星搭載處理后獲得的“博優721”亞種間雜交水稻新組合，大面積畝產量達700多公斤，比當地主栽品種增產15%以上;優質、高產的水稻華航1號、芝麻新品種航芝1號、食用菌太空金針菇等受到農業生產者的普遍歡迎。同時，利用航天誘變技術創造了一批目前利用傳統育種手段較難以獲得的罕見材料，如特早熟小麥、特大粒蓮子太空蓮3號、特大粒紅小豆突變系、雙低油菜等，將對作物產量和品質等主要經濟性狀的遺傳改良產生重大影響。

就拿神舟綠鵬來說，它通過神舟飛船搭載植物試管苗，經過地面培育出太空香蕉、太空樹莓、太空葡萄、太空蘭花、太空百合、太空月季等園藝作物，目前抗病、優質、高產的太空香蕉已在深圳、海南等地大面積推廣;太空蝴蝶蘭、太空石斛蘭在深圳已經形成產業，每年有50萬株投入市場。

航天育種是個接地氣的行業，已經有多個地區利用這一技術實現了收益。早在1994年，廣昌縣白蓮科學研究所就找到了空間技術研究院，說自己是貧困縣，想把種子送上太空提高白蓮的產量。研究院同意了合作。2002年、2004年又先后開展了第二、第三次航天搭載，先后選育出太空蓮、星空牡丹、太空嬌容等一批白蓮新品種。自此，廣昌白蓮具有了生育期長、花多、蓬大、結實率高、顆粒大等特點，其中太空蓮36號品種平均畝產量提高到80-100公斤，比常規品種高出一倍多，蓮農的經濟效益也增長一倍以上，目前已成為我國白蓮產區的主栽品種。

“航天育種有巨大的發展前景和社會經濟效益，太空白蓮帶動了廣昌縣的農民增收20億元，就全國來說，航天育種產業已經創造了直接經濟效益100多億元。”趙輝說。

一些誤解

但是，對于航天育種產業的發展，趙輝也是頗多憂慮。他說，“航天育種是帶有公益性質的事業，不可能一投資就賺錢。”正因如此，航天育種產業的現狀與未來并不容樂觀。

從航天育種的發展歷史來看，航天育種一直不是航天飛行的主要任務，而是在保證其他任務成功的前提下，“順便”搭載一下航天育種材料，我國僅在2006年發射了世界上唯一一顆專門用于航天育種的衛星實踐八號。到目前為止，我國還沒有建立起一個完整的航天育種空間搭載機制。

而且，目前航天育種缺乏龍頭企業，大部分企業規模小，經營分散，有的企業或者研究機構不管有沒有力量和條件，“趕時髦”進行航天搭載，低估了航天育種工作的難度，選擇搭載的農作物品種和材料素質不夠高，導致經衛星搭載誘變后，又經歷4-5年定向選擇后育成的品種在產量、品質上缺乏競爭力，選育不出好的種質材料，在生產上難以推廣，大大浪費了資源。

航天育種品牌自身的保護力度也不夠，目前社會上存在著許多大大小小的航天育種企業，仔細探究發現，其中大多數企業打著“航天育種”的幌子進行炒作，他們從國內外找來一些與眾不同的品種，貼上“航天育種”的標簽，利用老百姓對“航天品質”的信賴，從中獲利，這些企業嚴重影響了航天育種的聲譽。

航天育種是不是轉基因？這也是讓很多人疑惑的問題，這也導致了趙輝所說的“航天育種業只能做不能說”的現狀，因為“過去這一行業的機理研究滯后，解釋起來太麻煩就不說了。”他承認，有的人把航天育種跟轉基因相提并論，認為通過航天誘變搭載育出的新品種存在著安全問題，大眾的這一認識嚴重影響航天工程育種的產業化。

但是趙輝也斬釘截鐵地說，航天育種不是轉基因。他用簡單的話語解釋，“轉基因是外源基因的導入，而航天育種是自己的基因在變化。即使沒有上太空，種子的基因在地球上也會有變化。”他強調，航天工程育種是一種物理誘變育種手段，沒有外來基因的導入，因而它不是轉基因，其安全性是確定的。科學工作者專門試驗研究顯示，即使太空飛行回來的當代種子經嚴格檢測也沒有增加任何放射性。因此食用太空種子加工生產的糧食、蔬菜等不會存在不良反應。

神舟綠鵬公司董事、研發部負責人鹿金穎博士說，航天育種是一種誘變方式，包括后期的地面選育等，是一種很常規的手段。這種變異在本質上和生物界的自然變異并無區別。

在聯合國層面，聯合國國際原子能機構曾與聯合國糧農組織成立了一個聯合司，專門負責植物誘變育種領域的一些技術應用。在過去80年時間里，其安全性沒有發現任何問題。

對于航天育種的未來，趙輝認為，中國應該培育出自己的優勢品種，打造航天育種知名品牌，提升航天育種和航天產品的知名度，提升市場競爭力，加快科技成果轉化步伐。

（高波薦自《世界博覽》）