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    新太空經濟

    航天育種為現代農業注入全新動力

    來源:《糧食科技與經濟》 2019年02期 作者 高云才     時間:2019-04-01

    新型育種形態,產出“太空種子”


    航天育種也稱為空間技術育種或太空育種,是指利用返回式航天器和高空氣球等所能達到的空間環境對植物的誘變作用以產生有益變異,在地面選育新種質、新材料,培育新品種的農作物育種新技術,也就是讓普通種子成為太空種子。

    種子篩選是航天育種的第1步,這一程序非常嚴格。帶上太空的種子,必須是遺傳性穩定、綜合性狀好的種子,這樣才能保證太空育種的意義。

    天上誘變是航天育種的第2步。利用衛星和飛船等太空飛行器將植物種子帶上太空,利用特有的太空環境,如宇宙射線、微重力、高真空、弱地磁場等對植物的誘變作用,使種子產生各種基因變異,再返回地面選育出植物的新種質、新材料、新品種。國家航天育種工程首席科學家、國家農作物航天誘變技術改良中心主任劉錄祥表示,誘變具有隨機性,在一定程度上是不可預見的。在太空特定條件下,不是每顆種子都會發生基因誘變,種子誘變率一般為百分之幾甚至千分之幾,有益的基因變異僅是3‰左右。即便是同一種作物,不同的品種,搭載同一顆衛星或不同衛星,其結果也可能不同。航天育種是一個育種研究的過程,整個研究最繁重和最重要的工作是在后續的地面上完成的。

    地面攻堅是航天育種的第3步。由于這些種子的變化是分子層面的,想分清哪些是我們需要的,必須先將它們統統播種下去,讓它們自交繁殖,一般從第2代開始篩選突變單株,然后將選出的種子再播種、篩選,讓它們自交繁殖,如此繁育34代后,才有可能獲得遺傳性狀穩定的優良突變系,其間還要進行品系鑒定、區域化試驗等。這樣,每次在太空遨游過的種子都要經過連續幾年的篩選鑒定,其中的優系再經過多年、多點的考驗和農作物品種審定委員會的審定才能稱為真正的“太空種子”。農以種為先。優良品種是農業發展的決定性因素,對提高農作物產量、改善農作物品質具有不可替代的作用。我國航天育種的目標是通過航天育種工程項目的實施,選育一批高產、優質、高效的農作物新品種,使主栽品種的單產提高10%左右,按年推廣面積200萬~333萬公頃計算,將會增產糧食10億~15億公斤。劉錄祥說:“這種新型育種形態,昭示著科技給農業生產帶來的巨大推動力?!?/span>


    “會飛的農場”來到中國


    航天育種伴隨著人類的航天事業走過了30余載。打造“會飛的農場”是航天育種的最早誘因。20世紀60年代初,蘇聯及美國的科學家開始將植物種子搭載衛星上天,在返回地面的種子中發現其染色體畸變頻率有較大幅度的增加;20世紀80年代中期,美國將番茄種子送上太空,在地面試驗中也獲得了變異的番茄,種子后代無毒,可以食用;

    1996-1999年,俄羅斯等國在“和平號”空間站成功種植小麥、白菜和油菜等植物。目前國外根據載人航天的需要,搭載的植物種子主要用于分析空間環境對宇航員的安全性的影響,探索空間條件下植物生長發育的規律,改善空間人類生存的小環境,其目的在于使宇宙飛船成為“會飛的農場”,最終解決宇航員的食品自給問題。把“會飛的農場”帶到中國的土地上,是我國科學家不懈創造的結果。談到太空種子的應用時,四川省農業農村廳糧油處處長劉代銀說:“把專家緊緊連接在農業產業鏈上,對提升農業效率不言而喻?!币虼?,把航天這一最先進的技術與農業這一傳統的產業相結合,利用航天誘變技術進行作物育種,對加快我國育種步伐、提高育種質量、探索具有中國特色的新興育種研究具有導向意義。多年來,我國對航天育種堅持不懈地探索。

    1987年至今,我國已經利用返回式衛星先后進行了20多次、100多種農作物、數千個品種的空間搭載試驗,特別是863計劃”實施以來,我國航天育種關鍵技術研究取得顯著進展,在水稻、小麥、玉米、棉花、番茄、青椒和牧草等作物上誘變培育出一系列高產、優質、多抗的農作物新品種、新品系和新種質。其中,已通過國家或省級審定的新品種或新組合有30多個,并從中獲得了一些有可能對農作物產量和品質產生重要影響的罕見突變材料。農業農村部科教司司長唐珂表示,航天育種技術成為快速培育農作物優良品種的重要途徑之一,為提升我國糧食綜合生產能力和農產品市場競爭力提供了重要的技術支撐。


    航天育種意義重大


    目前,我國的航天育種受到了越來越多的關注。作為目前世界上僅有的3個(美、俄、中)掌握返回式衛星技術的國家之一,我國在航天育種領域取得的一系列開創性研究成果受到世界的稱贊。

    為了加快我國航天育種誘變機理及相關技術研究,推動航天育種事業的持續發展,20034月,經國務院批準,國家發展和改革委員會、財政部和原國防科學技術工業委員會批復了農業農村部、中國航天科技集團聯合編制的航天育種工程項目可行性研究報告,航天育種工程相關項目正式啟動。

    劉錄祥表示,實施航天育種工程有利于在廣泛開展育種實踐的同時,充分加強航天育種應用基礎理論的探索和研究,促進航天育種學科的建立與發展。通過航天育種機理研究的原始創新和科學積累,獲得一大批突破性的農業新品種和具有我國自主知識產權的航天育種技術。這對繼續保持我國在該領域的國際先進性、創造性及航天育種產品開發方面的世界領先地位,推動航天育種高新技術產業發展具有極其重要的意義。

    “行百里者半九十”,我國航天育種起步早、成果多,但推廣和應用卻步履維艱。航天種業系“十二五”規劃內容,從1987年開始研發至今已有30余年,研發涉及水稻、小麥、玉米、棉花、油料、蔬菜、花卉、苗木等,但許多優良的太空種子在各地推廣中遇到了不少困難。目前,航天種業在蔬菜種子方面大有可為,但推廣進展甚微,良種推廣仍需政策扶持。由于航天種業的國家補貼政策待完善,航天種子形成的最終農產品價格的比較優勢很難看出來。同時,國外對育種補貼的政策對我國育種事業產生了擠壓效應。展望航天種業未來的璀璨前景,航天種業是否就此逐步從實驗室走向大田,人們可以拭目以待。 


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