作者: 郭超凯 来源:中国新闻网 发布时间:2021/2/24 11:22:39
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打赢种业翻身仗,这批嫦娥五号带上天的种子“有戏”
 
 
嫦娥五号带回的月球样品22日在人民大会堂首次公开亮相,让渴望一睹月壤真容的网友们大呼过瘾。与此同时,与嫦娥五号相关的另一项科研成果同样令人备受鼓舞。紫花苜蓿、燕麦、水稻等一系列跟随嫦娥五号完成太空之旅的种子已经在实验室陆续出苗发芽。可别小看这批种子,它们可是肩负着打赢中国种业翻身仗的重任。
 
这批跟随嫦娥五号“上天”的种子有何特别之处?中国为何要进行航天诱变育种?搭载嫦娥五号完成太空旅行的种子,返回地球后会发生哪些神奇变化?记者采访相关专家,一探究竟。
 
哪些种子有幸“上天”?
 
事实上,嫦娥五号的“种子”乘客并非只有紫花苜蓿、燕麦、水稻。在嫦娥五号探测器系统的支持下,航天育种产业创新联盟定向征集了多家单位提供的水稻、苜蓿、燕麦、拟南芥、花卉等各类植物种子共30余种实验材料。
 
作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,此次嫦娥五号任务从月球带回约1731克月球样品,这就意味着留给其他研究的载荷容量并不多。在容量有限的情况下,这些种子是如何通过层层筛选,有幸跟随嫦娥五号“上天”的?
 
受访专家指出,中国种业底子薄,一些作物种子被国外垄断。如果要下决心把民族种业搞上去,就要加紧培育具有自主知识产权的优良品种。之所以让嫦娥五号携带30余种种子实验材料上天,正是希望通过太空的特殊环境完成深空诱变,挖掘优异种质资源,培育出优质高产、抗逆广适、性状突出的新品种。
 
为此,各单位也是“八仙过海、各显神通”,纷纷提供“当家好种”。中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所(以下简称兰州牧药所)抗逆牧草育种与利用团队首席专家杨红善告诉中新社记者:“每家单位搭载的种子和目的不尽相同,有些侧重于基础研究,有些则更侧重于品种培育。”
 
以兰州牧药所提供的紫花苜蓿和燕麦种子为例,杨红善表示,之所以选择这两类种子,首要原因是因为它们都是富含高蛋白质的优质饲草。现阶段,紫花苜蓿和燕麦分别是中国第一、第二大牧草,“当前中国老百姓对肉蛋奶的需求量逐步上升,而要解决肉蛋奶需求量,首先得解决家畜的口粮问题”。
 
“在选定紫花苜蓿和燕麦后,我们会根据育种目标确定要搭载的品种或新品系,对每一颗种子都精挑细选,确保发芽率在95%以上。之后再通过人工精选,使每一粒种子饱满,不能有损伤,确保从太空返回地球之后可以正常发芽。”杨红善说。换言之,这些种子经过层层筛选而确定下来的,是名副其实的“天选之种”。
 
杨红善表示,目前已经在实验室种植的少量紫花苜蓿和燕麦生长正常,科研人员正在观测它的生长性状,包括发芽、长势等,大部分重要的实验会在3月上旬育苗,4月下旬再移栽大田。
 
此外,华南农业大学也是希望通过搭载嫦娥五号“上天”,选育出一批高产、优质、多抗、绿色的水稻新品种,满足多元化产业需求,提升中国粮食安全水平。
 
嫦娥五号太空之旅特殊在哪?
 
从上世纪60年代开始,美国、前苏联、加拿大、日本、芬兰、澳大利亚和巴西等国家就陆续开展航天诱变育种实验。中国的航天诱变育种始于上世纪80年代,经过30多年的研究和应用,官方通过审定的新品种超过200个。现如今,航天诱变育种的成果已经悄然融入到老百姓生活的方方面面。
 
在杨红善看来,航天诱变有“三宝”,即高真空、微重力和空间射线,三方面因素共同作用可以使得种子内部的遗传基因发生变化。此前,中国已通过不同的神舟飞船、返回式卫星等航天器搭载不同作物种子上天。
 
与以往的“上天”之旅相比,嫦娥五号任务有何特别之处?杨红善表示,之前兰州牧药所曾参与过神舟八号、神舟十号、天宫一号、新一代载人飞船等7次航天搭载任务,但这些任务都属于近地轨道。而嫦娥五号的飞行距离更远,月球与地球的平均距离约38万公里,嫦娥五号来回飞行70多万公里。
 
“与以往相比,一方面嫦娥五号飞行距离更远,另一方面其飞行过程中会遭遇范艾伦辐射带和太阳黑子爆发,产生特殊的空间诱变效应。”杨红善说,“深空诱变在极端环境下产生的变异可能会更加强烈一点,但它跟近地轨道的差异有多大,这需要我们深入进行研究”。
 
航天诱变育种有何用处?
 
受访专家表示,此次嫦娥五号搭载返回的牧草种子会分为三部分,一小部分用于早期实验室基础研究,大部分用在大田实验,剩下一小部分会作为种质资源保存起来。
 
对航天诱变育种而言,搭载航天器“上天”只是第一步,更重要的是结束太空之旅后返回地面的品种选育试验。谈及牧草品种的培育,杨红善感慨道:“从种子搭载返回到种植实验,再到培育出新品种、真正推广到市场,不同作物的育种年限不一样。按照育种程序,培育出一个紫花苜蓿新品种大概需要12-13年时间。燕麦是一年一生植物,培育时间会减少2-3年。”
 
国家植物航天育种工程技术研究中心副主任、华南农业大学教授郭涛此前亦透露,此次跟随嫦娥五号“上天”的华农水稻种子预计2年左右将会有第一批产品出现,系统全面研究完毕将耗时5-10年。
 
不少民众对航天诱变育种还比较陌生,有人甚至拿它和转基因作对比。杨红善表示,“航天诱变育种的安全性是毋庸置疑的,因为它是内源基因改变,这种突变是自然界本身就存在。航天诱变只是提高了植物的突变几率,育种后的蔬菜水果可以放心食用。”值得一提的是,2015年8月,国际空间站宇航员在太空收获所种植的生菜后直接食用,更生动地证明了航天育种的安全性。
 
小种子迸发大能量
 
外界注意到,“十四五”规划提出要强化国家战略科技力量,瞄准生物育种、人工智能、量子信息等前沿领域。2月21日公布的2021年中央一号文件也提出,打好种业翻身仗。如何让小种子迸发大能量?受访专家认为,现阶段要加紧培育具有自主知识产权的优良品种,航天诱变育种是一条有效的途径。
 
多年来,航天诱变育种在中国粮食安全和生态环境建设等诸多领域做出重要贡献,培育的蔬菜、花卉、林草等植物新品种累计种植推广面积超过240万公顷,据估算,航天诱变育种创造直接经济规模超过2000亿元。
 
牧草是航天诱变育种的重要试验对象。目前中国已经成功培育出“中天1号紫花苜蓿”、“中苜6号紫花苜蓿”、“农菁14号紫花苜蓿”等国家、省级牧草品种,推进了草类植物航天育种研究发展,并在全国大面积推广种植。
 
这其中,“中天1号紫花苜蓿”是兰州牧药所通过航天诱变育种推出的“拳头产品”,该品种优质、丰产性状突出,直观表型性状为多叶,以5叶为主(常规苜蓿为3片小叶),叶片越多,产量和品质越好,干草产量每亩最高达1789.9公斤,粗蛋白质含量平均为20.8%,有效解决了国内优质高产品种少、国外引进品种退化快等问题。
 
按照空间站建造任务规划,今明两年中国将接续实施11次飞行任务,于2022年完成空间站在轨建造。谈及未来的航天诱变育种计划,杨红善表示:“如果牧草种子有条件在空间站完成种植、生长、开花和结种的全生育周期,这将和此前的航天搭载任务有着巨大区别,而且还具备很大的研究价值。这是我们作为育种家的想法,能否实现还要看中国空间站规划。”
 
对中国育种业来说,嫦娥五号的太空之旅并非终点。随嫦娥五号“上天”的各类种子在实验室陆续出苗发芽,而打好种业翻身仗的“种子”也在悄然“萌芽”。(完)
 

 

 
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