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太空水稻豐收,不只是一次實驗
2022年7月25日,凌晨3點左右,中國空間站問天實驗艙與核心艙組合體成功對接,為空間站帶來了一份特別的“快遞包裹”,“包裹”中,藏著一份來自中國農科院錢前院士團隊育成的矮稈水稻品種小薇。
水稻在太空種植,不僅僅是一次簡單的植物種植實驗,更關系到未來太空農場是否可以真正完善。進入空間站的水稻品種小薇,格外適合太空農場的種植,株形矮、產量高、空間利用率高。這一實驗由中國科學院植物科學卓越創新中心鄭慧瓊研究團隊承擔,培養周期為120天,也就是4個月。
這些水稻在太空中,株形變得更松散,其中,矮稈水稻變得更矮,開花時間略有提前,但灌漿時間延長了10多天。值得注意的是,此次種植在空間站的水稻,不僅完成了“從種子到種子”的全周期生長,還完成了再生稻的生長過程。在第一次收獲后,僅20天,就從稻茬上再生出兩個稻穗。
這是人類在太空中首次完成水稻種植全周期的實驗,也是首次進行再生稻種植的實驗。
未來還很遙遠,航天育種的新階段
和小薇一同回來的,還有更多完成了太空漫游的種子,只是它們并沒有在太空中種植,而是待在“太空倉庫”中,接受宇宙射線的輻射、誘變,然后再回來,經歷科學家們鑒定、利用、培育出新的優良品種,為地球上的人類提供更好的食物。
眾多回歸的種子中,有來自黑龍江的蔓越莓種子,也有來自廣東的秈稻種子。這些種子在經過一定的程序之后,會再一次回到送它們進入太空的科學家手里,進行地面的育種實驗。
來自華南農業大學的郭濤教授和他的團隊,在神舟十四號上搭載了多份水稻材料。在太空中,這些種子一直處于休眠狀態,接受空間環境的考驗,誘發遺傳物質發生改變,等回到地面,再進行進一步的鑒定實驗。
我國航天育種起源于1987年,當年8月5日,我國第九顆返回式科學衛星首次搭載一批水稻、番茄、青椒等農作物種子成功發射。目的是獲取更豐富、有價值的變異材料,為地面育種服務,同時,也進一步驗證空間環境對植物的遺傳性狀會有什么影響。
種子登上太空,只是育種的一小步
盡管航天育種中,航天格外引人注目,但實際上,航天,只是航天育種中的一環,是獲得變異的關鍵環節,在此之外,真正育成一個品種,還需要做很多工作。
和美國等國家不同,我國人多地少,也促使我國在航天育種方面做了更多的探索。來自中國農科院的調查顯示,在航天育種領域,我國已經處在世界前列。
在郭濤的科研基地,還種植著神舟十三號搭載的水稻種子,目前已經種植了兩個世代,一些新的性狀,正在被鑒定。數據顯示,三十多年中,我國通過航天育種,育成的審定品種接近300個,其中水稻占了三分之一。郭濤所在的團隊,育成的水稻新品種已經有66個。郭濤介紹,其中有4個超級稻及5個廣東省主導品種,目前推廣面積超過6000萬畝。
“把種源掌握在自己手里,就是要進行更多的育種創新,滿足未來產業對品種、品質等各個方面的需求,當前我們做的也是這樣的工作,育種是有前瞻性的,育種的過程很長,必須考慮在育成之后,符合市場的需求,符合人們對食物的需求。”郭濤說。
■ 對話
國家航天育種工程首席科學家、中國農業科學院作物科學研究所黨委書記劉錄祥:
我國航天育種在全球處于領先地位
新京報:航天育種每每受到關注,神秘的太空和一直以來依靠土地生產的農業,是怎樣結合在一起的?
劉錄祥:航天育種又叫空間誘變育種,將作物種子或誘變材料,搭乘返回式的衛星或高空氣球,送到太空之中,利用太空特殊的環境進行誘變,使種子產生變異,再返回地面進行鑒定、培育新品種的技術。所以,誘變其實是育種過程中的一環,還有大量的鑒定、篩選、培育的環節,并不是去了太空,回來就是太空種子。
新京報:和其他的誘變方式相比,航天育種有何特殊之處?
劉錄祥:核心區別是變異的來源不同。雜交育種中,變異來自于種質庫中原有的基因資源互相重組,產生新變異。核能誘變育種,變異來源于核能電磁輻射。相比雜交育種,這種誘變更具創新性,變化更復雜。事實上,核能誘變中,適宜劑量輻射后的生物損傷率可能達到50%以上。也正是因為如此的奇妙,在2006年9月,我們發射了專業的育種衛星“實踐八號”,這是航天育種更具標志性的轉折。
新京報:我國的航天育種,有哪些成果?
劉錄祥:1987年,我國第一次把水稻等農作物種子送到太空,開始了早期的航天育種探索。有了專業的育種衛星之后,航天育種開始快速發展。到現在,根據不完全統計,審定品種有300個左右,其中包括糧食、油料、棉花、蔬菜、花卉、牧草等,可以說,當前人們的食品中,已經有相當一部分都有航天育種的經歷。
新京報:在全球范圍內,我國的航天育種成績如何?
劉錄祥:國外最早開啟空間搭載植物種子的是美國、蘇聯,在上世紀六七十年代就開始探索,發現空間飛行可以引起種子細胞變異,而且這種變異可以遺傳。我國起步較晚,但發展較快,目前在全球已經處于領先地位。同時,我國還通過開設培訓班等方式,在航天育種領域進行技術輸出。
新京報記者 周懷宗