天選之種,有望實現種業(yè)彎道超車

本刊綜合

隨著我國航天科技的不斷發(fā)展和突破，我國航天育種產業(yè)取得了豐碩的成果。我們餐桌上的一碗米飯、一盤青椒，都有可能是航空育種的成果。但即使“太空種子”已經悄無聲息地進入了千家萬戶，還是會有人疑惑，這些種子又是怎樣從試驗田端上老百姓的餐桌的？未來前景又會如何？

進市場上餐桌，航天育種碩果累累

“近十年來我們培育了20多種具有推廣價值的作物。比如太空香蕉“航蕉一號”的培育，不僅產量接近翻倍，讓香蕉的生長周期時間從13個月縮短到了9個多月。此外，還有維生素C含量提升1.8倍的辣椒，產量提高3成的西紅柿等。”海南航天工程育種研發(fā)中心工程師姚彤表示，從搭載種子升天到真正成為推廣品種，大約需要3～5年時間，而不少航天育種的成熟品種也早已不是試驗田里的觀賞品，而是已經走進城市、賣出高價，端上普通人的餐桌。他坦言，北京市場30%的草莓都是航天草莓、太空草莓，它們的個頭像雞蛋一樣大，食用也是絕對安全的。

“我們國家建立了自己的空間站，就可以有更多的植物品種上天，可以在空間站里停留更長時間，就能產生更多更好的植物品種。”姚彤表示，從1987年我國首次把植物種子送上太空迄今，30多次返回式搭載共培育出了超過200個通過審定的新品種，種植總面積超過240萬公頃，目前，我國在育成品種數量和推廣應用范圍處于世界第一位，創(chuàng)造出了巨大的經濟效益。

30多年探索，2000億元市場

中國航天育種事業(yè)已有30余年發(fā)展歷史，1987年8月，我國通過第九顆返回式科學試驗衛(wèi)星成功將第—批農作物種子等生物材料送入太空，開啟了我國航天育種研究與發(fā)展的新時代。

自1999年神舟一號飛行任務開始至今，我國利用神舟飛船、空間實驗室及新一代載人飛船試驗船等飛行器的資源余量，組織開展了累計百余種、5000多份作物種子和植物材料的空間搭載誘變實驗。

2002年，農作物航天育種技術創(chuàng)新與新品種選育課題被首次列入國家“十五”863計劃，隨后國家和地方政府也加大了對農作物航天誘變育種研究的支持。“十五”期間，我國利用航天育種技術在水稻、小麥、棉花、茄果類蔬菜等作物上育成并審定了30多個新品種，航天育成的新品種開始在農業(yè)生產中應用。

2006年，我國發(fā)射了首顆航天育種專業(yè)衛(wèi)星——“實踐八號”，搭載了糧、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大類、152個品種、2020份不同種類的生物材料共計208.8千克，推動了我國航天育種研究跨越式發(fā)展。

2011年，國家發(fā)展改革委正式將航天工程育種納入《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，要求突破航天育種關鍵技術，加快開發(fā)和研制農業(yè)生物新品種，加快建設育種基地，推進育種新品種產業(yè)化發(fā)展。

據航天育種產業(yè)創(chuàng)新聯盟理事長梁小虹介紹，截至2020年，我國先后進行了30多次返回式衛(wèi)星或載人航天的搭載，在千余種植物中培育出700余個航天育種新品系、新品種，其中通過國家或省級審定的新品種或新組合超過200個，產業(yè)化推廣創(chuàng)造經濟效益2000億元以上。除糧食、蔬菜、水果、油料等農作物品種外，還創(chuàng)制出林草花卉、中草藥新品種和制藥、釀酒等微生物新菌種，獲得了廣泛應用和良好的社會效益。

豐富種質資源，解決種業(yè)“卡脖子”難題

那么既然同樣是誘變，航天系統工程成本又高，在地球上不能模擬太空環(huán)境進行物理誘變嗎？為什么一定要進行航天育種呢？

首先，種子是農業(yè)的“芯片”，是中國農業(yè)發(fā)展的命脈、是確保國家糧食安全的基石，對于改善農作物品質、提高農作物產量有著不可代替的作用。我國是人口大國，也是農業(yè)大國，國家統計局數據顯示，2020年我國農作物播種面積高達16748.7萬公頃;種子需求量高達2063.33萬噸。

然而，雖然在我國主要農作物中大部分種子為“國產”，但玉米、馬鈴薯、大豆等農作物種子部分仍然依賴進口，高端品種的蔬菜種子也以進口為主。種質資源是種業(yè)發(fā)展的命脈，豐富的種質資源是突破種業(yè)發(fā)展“卡脖子”問題的基礎。

航天誘變育種在變異的幾率等方面有著獨特的優(yōu)勢，以水稻為例，它的自然變異率在二十萬分之一左右，化學誘變的變異率也只有千分之幾，而經空間誘變的水稻變異率可達百分之幾。

我國對新種質資源的需求十分迫切，自主知識產權的優(yōu)良基因和種質資源是提升我國農作物品種選育能力的重要環(huán)節(jié)。

另外，數據分析發(fā)現，現階段在地面上模擬失重等太空環(huán)境下的育種效果都沒有實際太空搭載的效果好。航天育種可以在相對較短的時間內培育出優(yōu)質種源，在豐富優(yōu)質基因資源方面有著不可替代的作用，成為緩解我國農作物優(yōu)質種質資源貧乏的有效途徑之一。

目前，利用航天育種技術培育的農作物新品種在生產中推廣應用，已經取得了明顯的社會經濟效益。

山東省農業(yè)科學院原子能農業(yè)應用研究所從1994年開始，利用返回式衛(wèi)星搭載創(chuàng)新小麥種質資源已選出一大批具有特異性狀的突變體。其中，利用航天突變體9940168和“濟麥19”進行常規(guī)雜交后系統選育出的高產小麥新品種“魯原502”，年推廣面積超過1500萬畝，累計推廣面積超1億畝，成為我國三大主推小麥品種之一。

福建培育的3個航天育種水稻品種，百畝畝產達到800公斤，其中“II優(yōu)航1號”是全國首個百畝畝產突破900公斤的超級稻。華南農業(yè)大學選育的“華航1號”水稻穗大、粒多、發(fā)育期短、結實率高，比原種增產15%，畝產達500公斤以上，已推廣300多萬畝。利用空間誘變技術培育的部分水稻和小麥新材料已分別進入常規(guī)育種及雜交稻育種計劃，并為全國多家育種單位所引進和利用，對促進稻麥育種起到了重要作用。

除了水稻和小麥外，我國先后用過航天育種獲得辣椒、大豆、番茄、蓮子等多種高產優(yōu)質突變體，并由此培育出許多新品種。例如，“紅龍13號”辣椒是經過航天育種后培育出的色素椒，其色價是普通辣椒2倍左右;“航椒65F1”是國內首個三系航椒新品種，較國外同類品種產量高出33.6%;“宇番1號”相比同期市場其他番茄品種增產50%，維生素含量增加26%;黑龍江選育出的“克山1號”大豆良種，當年測產比對照品種高出8.9%，第2年比對照品種高出11%，并有較強的綜合抗病性;江西廣昌縣白蓮研究所利用航天育種培植出了特大粒白蓮種“衛(wèi)星3號”，生育期長、抗性強、花多、蓬大、結實率高、顆粒大、品質優(yōu)等特點，每粒蓮子2.4克以上，比常規(guī)品種可增產60%。

種子對于有著14億人口的中國來說十分重要，我們要把飯碗牢牢地端在自己手里，憑借“太空”種子，我們有望實現種業(yè)彎道超車！