2023年9月11日，第三十屆中國北京種業(yè)大會(huì )在北京市通州區開(kāi)幕，來(lái)自22個(gè)省份的300余家種業(yè)名企參展，包括航天育種等2300余個(gè)品種。陳曉根攝（人民圖片）

2023年10月，云南省安寧市現代農業(yè)園區玫瑰種植示范園里一朵朵玫瑰美麗綻放，它們是由曾搭乘神舟載人飛船遨游太空的種子培育而成，因此被稱(chēng)為“來(lái)自星星的玫瑰”。新華社記者 胡 超攝

2024年4月10日，在河南省洛陽(yáng)市國際牡丹園航天育種基地里，游客在盛開(kāi)的“太空牡丹”旁游覽拍照。李衛超攝（人民圖片）

2023年，劉錄祥在位于河北省石家莊市的試驗基地查看“航麥802”長(cháng)勢情況。資料圖片

種子是農業(yè)的“芯片”，小小的種子，緊密連著(zhù)“國之大者”。如今，種子不僅在田野間生根發(fā)芽，更有機會(huì )遨游太空。

4月30日，神舟十七號載人飛船返回艙在東風(fēng)著(zhù)陸場(chǎng)成功著(zhù)陸，中國空間站第六批空間科學(xué)實(shí)驗樣品也隨之順利返回。本次下行返回的科學(xué)實(shí)驗樣品涉及23項科學(xué)實(shí)驗項目，總重量約31.5公斤，其中包括多種植物種子材料。在宇宙遨游歸來(lái)后，這些種子被交付科研人員用于后續研究和利用。

據悉，目前中國已進(jìn)行航天育種搭載實(shí)驗3000余項，育成主糧品種240多個(gè)，蔬菜、水果、林草、花卉新品種數百個(gè)，年增產(chǎn)糧食20多億公斤，創(chuàng )造直接經(jīng)濟效益逾千億元。

“天選之種”“上天”“入地”

什么是航天育種？人們?yōu)槭裁匆�費力將種子送上太空？

中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所黨委書(shū)記、國家航天育種工程首席科學(xué)家劉錄祥說(shuō)：“航天育種也叫太空育種，是將種子等植物材料搭乘返回式衛星和載人飛船等航天器進(jìn)入太空，利用空間環(huán)境的宇宙射線(xiàn)、微重力、高真空等綜合因素誘發(fā)種子基因變異。種子返回地面后，再選擇可遺傳的優(yōu)良變異用于培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗植物新品種�！�

與傳統育種技術(shù)相比，航天育種最大的優(yōu)勢在于空間誘變材料的有益變異率高、育種周期短，可在相對較短時(shí)間內創(chuàng )制出具有高產(chǎn)、早熟、抗病等優(yōu)良性狀的種質(zhì)資源。劉錄祥說(shuō)，對種子來(lái)說(shuō)，太空就是一個(gè)超級實(shí)驗室，因為它具備了微重力、弱地磁、強輻射、高真空、極潔凈、超低溫等極端條件。太空誘變因素多，有可能獲得傳統地面誘變得不到的變異，太空誘變可以誘發(fā)多種性狀發(fā)生變異，育種家通過(guò)定向篩選可以獲得產(chǎn)量或是抗病突變基因。

航天器的每一克載荷資源都很寶貴，那么，什么樣的種子能踏上太空之旅呢？

種子篩選是航天育種的第一步�！啊�上天’的種子都是精挑細選出來(lái)的，一般來(lái)說(shuō)，被選中的種子要具備兩個(gè)條件：一是遺傳穩定，二是綜合性狀好。這些種子必須活力強、發(fā)芽率高，這樣才能確保種子在新環(huán)境下依舊蘊涵著(zhù)無(wú)限的生機，以良好的狀態(tài)開(kāi)啟這一段漫漫旅途，能夠獲得太空之旅資格的種子可謂是‘天選之種’�！敝袊�農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所謝永盾研究員對本報介紹說(shuō)。

進(jìn)入太空之后，種子的“奇幻漂流”才剛剛開(kāi)始，不是每一粒種子都能被宇宙射線(xiàn)擊中，不是所有被擊中的種子都能發(fā)生基因變異，也不是所有的突變都是“有益的”。因此，從太空返回的種子只能作為基礎材料，再經(jīng)過(guò)地面篩選、驗證、培育，最后通過(guò)審定的種子才能叫太空種子。

想成為合格的太空種子，不僅要能“上天”，更要“入地”。從宇宙歸來(lái)的種子還需要在地面經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的培育和檢測，進(jìn)行多輪的篩選和鑒定。在這個(gè)過(guò)程中，研究人員既會(huì )鑒定作物實(shí)際的生長(cháng)變化，也會(huì )從基因層面去檢測哪些遺傳物質(zhì)產(chǎn)生了突變，然后將具有優(yōu)異性狀的新材料再進(jìn)行育種利用，讓遺傳優(yōu)勢得以延續。

總的來(lái)說(shuō)，從一顆種子“上天”，到新的品種上市，往往要經(jīng)過(guò)8—10年的過(guò)程。在漫長(cháng)的選育過(guò)程中，產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)等每一項都要過(guò)關(guān)。任何一個(gè)環(huán)節出了問(wèn)題，就可能導致前功盡棄。例如，經(jīng)過(guò)多年選育的種子即便是在最后一年的生產(chǎn)性測試中，如果遇到某種病害流行或者極端天氣等不利情況，不能有效抵抗的話(huà)，最終也會(huì )被淘汰�！按罅康钠废翟谠囼灥倪^(guò)程中被淘汰，最終留下來(lái)的通過(guò)專(zhuān)業(yè)機構審定（或鑒定）的品種，才叫太空種子，比例非常小�！眲�錄祥說(shuō)。

審定完成后，新品種才能被推廣，作為真正的太空種子在廣袤的田野間生長(cháng)，進(jìn)而在豐收后流向百姓的日常餐桌。據介紹，航天育種材料種類(lèi)豐富，既有主要農作物、經(jīng)濟作物等種子，也有不同地方特色品種和珍稀物種的種子，還有微生物菌種等。近年來(lái)，在全國航天育種協(xié)作組和航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)盟推動(dòng)下，一批批“希望的種子”乘著(zhù)神舟飛船升空、跟著(zhù)“嫦娥”航天器繞月，實(shí)現批量化航天育種。

碩果累累花香四溢

在中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所的展廳里，一個(gè)個(gè)透明容器里盛放著(zhù)各類(lèi)太空種子，截至目前，該所已經(jīng)育成了“航麥247”“航麥2566”“航麥287”“航麥501”“航麥3290”“航麥802”“航麥106”“航麥818”“魯原502”等多個(gè)小麥太空品種，通過(guò)與種子企業(yè)聯(lián)合實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化應用，產(chǎn)生了顯著(zhù)的社會(huì )經(jīng)濟效益。

“魯原502”是由中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和山東省農業(yè)科學(xué)院原子能農業(yè)應用研究所合作選育的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種，也是目前中國航天育種中單一品種累計推廣面積最大的農作物品種�！啊�魯原502’解決了小麥重穗型品種易倒伏的難題，已成為全國主導品種，累計推廣1億畝�！眲�錄祥說(shuō)。

還有2021年通過(guò)河北省審定的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面條小麥品種“航麥802”，耐鹽性和綜合抗病性突出，適應性強�！昂禁�802”還具有良好的耐遲播能力，2022年秋，在遲播一個(gè)月的情況下，它的畝產(chǎn)達到500公斤以上。經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗，“航麥802”還展現出了極強的廣適性、耐鹽性和綜合抗病性，在高產(chǎn)的同時(shí)也保證了糧食品質(zhì)。

在安徽省阜陽(yáng)市潁泉區伍明鎮彭莊村的田野里，放眼望去，這里種植的小麥品種中，就有“阜航麥1號”，種植的農戶(hù)表示，整個(gè)生長(cháng)周期里，麥苗抗寒性好，成穗率高，抗病性很不錯，畝產(chǎn)收獲高，大家都很有種植的積極性。

“阜航麥1號”就是航天育種的成果。2013年初，中國載人航天工程辦公室與阜陽(yáng)市達成合作，阜陽(yáng)市農業(yè)科學(xué)院將100克自主培育的省審小麥品種阜麥8號種子經(jīng)由神舟十號飛船搭載送入太空，進(jìn)行長(cháng)達15天的太空遨游。2013年6月，種子返回地面后，阜陽(yáng)市農業(yè)科學(xué)院集中優(yōu)勢科研力量，進(jìn)行田間篩選與鑒定工作。經(jīng)過(guò)數年的選育、試驗工作，2016年6月，阜陽(yáng)市農業(yè)科學(xué)院從眾多小麥穗系中鑒定出一個(gè)優(yōu)異品系，定名為“阜航麥1號”。2021年1月，“阜航麥1號”正式獲得安徽省農作物新品種審定證書(shū)，成為安徽省首個(gè)利用航天誘變技術(shù)自主育成的小麥新品種。

“2023年秋種，‘阜航麥1號’在安徽、河南、江蘇累計推廣面積達40萬(wàn)畝，與此同時(shí)，我們也在積極加強對配套高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究，更好促進(jìn)小麥豐收�！备逢�(yáng)市農業(yè)科學(xué)院小麥研發(fā)中心主任馮家春對本報介紹。

除了百姓們的餐桌，太空作物早已進(jìn)入大家的日常生活，比如平日里經(jīng)常見(jiàn)到的鮮花，其種子就可能曾有過(guò)“飛天”的經(jīng)歷。

近日，一家名為“新航天星空實(shí)驗室”的淘寶店鋪吸引了大家的注意，店里銷(xiāo)售的正是遨游過(guò)宇宙的花種�！把拥�1號”球莖是首批上線(xiàn)的品種，其育種鮮花原型是山丹丹，原本種植于陜西延安一帶。在太空環(huán)境及其高真空、微重力及宇宙輻射等作用的影響下，一些變化悄然發(fā)生。經(jīng)過(guò)一系列選育培育工作后的花朵有了更強的耐受性，即便是連月的陰雨天，或是酸堿性土壤，都不會(huì )影響它綻放出艷麗的花朵，不僅如此，“延丹1號”的花期也變得更長(cháng)，花香更加四溢。

如今，這一從太空歸來(lái)的鮮花品種正陸續從延安山丹丹標準化生產(chǎn)示范區“飛”入千家萬(wàn)戶(hù)，上架不到2天，首批產(chǎn)品便已售罄。據悉，后續還會(huì )有新品種陸續亮相電商平臺，讓更多人體驗到種植太空花朵的樂(lè )趣。

“從糧食作物、蔬菜水果到花卉牧草等，航天育種的一大批新品種已走入市場(chǎng)、走上餐桌，進(jìn)入日常生活�！眲�錄祥介紹，中國先后利用各類(lèi)航天器，搭載植物種子、菌種、試管苗等，從小麥、水稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主要糧棉油作物，以及番茄、辣椒、黃瓜等園藝作物中，育成和應用了一系列新品種，在牧草、林木、花卉等領(lǐng)域也有一定規模的推廣應用。

助推太空經(jīng)濟

從1987年中國第九顆返回式衛星首次搭載農作物種子飛向太空至今，中國航天育種已走過(guò)30余年。這么多年來(lái)，中國航天育種為人類(lèi)豐富種質(zhì)資源和種子創(chuàng )新貢獻了重要智慧成果。

劉錄祥介紹，2006年9月中國“實(shí)踐八號”衛星成功發(fā)射，是全世界第一顆專(zhuān)門(mén)用于農業(yè)育種目的而發(fā)射的返回式衛星，堪稱(chēng)“種子專(zhuān)列”，該衛星搭載了水稻、小麥、玉米、棉麻纖維、油料作物、蔬菜作物、林果花卉、微生物菌種和小雜糧等2000多份、200多千克的種子材料和機理研究裝備，為中國育種研究工作貢獻了豐富資源。

載人航天工程實(shí)施以來(lái)，歷次飛行任務(wù)都安排了農作物種子搭載實(shí)驗。近年來(lái)，中國在空間誘變機理機制的基礎研究領(lǐng)域獲得重要進(jìn)展，在種質(zhì)資源創(chuàng )新、育成品種數量、新品種推廣面積等方面均有突出表現。

“在國際原子能機構整個(gè)誘變育種的數據庫中，總共登錄有3400多個(gè)突變品種，其中來(lái)自中國選育出的品種大約占1/3，航天育種功不可沒(méi)�！眲�錄祥說(shuō)，“另外，中國十分重視國際合作交流，積極地和多個(gè)國家開(kāi)展合作，通過(guò)開(kāi)設培訓班等方式，分享成功經(jīng)驗�！�

不僅如此，航天育種仍在大步向前，快速發(fā)展。

在技術(shù)層面，誘變和篩選是兩個(gè)十分重要的技術(shù)環(huán)節。謝永盾談起育種技術(shù)的新突破：“比如現在我們要改變某個(gè)單一性狀的時(shí)候，就可以從基因型和表型等方面進(jìn)行定向篩選，但我們以前在面對一個(gè)比較寬闊的選擇面時(shí)，只能依靠概率�！�

“隨著(zhù)科技的發(fā)展，我們通過(guò)高通量組學(xué)技術(shù)就能夠快速發(fā)現有益變異位點(diǎn)，更方便地了解什么性狀發(fā)生了變化�！敝x永盾說(shuō)，在過(guò)去，想要知道種子在“上天”之后發(fā)生了哪些不同，還得經(jīng)過(guò)更長(cháng)時(shí)間的檢驗，在一代又一代的種植和比較下才能確認。但現在，隨著(zhù)篩選技術(shù)日漸成熟，種子在回歸地面后就可以先被“驗明身份”，為后續的育種利用提前打下基礎。

關(guān)于航天育種的發(fā)展前景，劉錄祥認為：“育種家可以通過(guò)開(kāi)發(fā)空間輻射生物學(xué)艙外暴露裝備與技術(shù)，開(kāi)展真正意義上的太空誘變育種，構建基于空間站的航天育種新體系。我們可以精準設計和深度解析航天誘變機理，同時(shí)還可以開(kāi)展航天育種關(guān)鍵技術(shù)及重大基因誘變發(fā)掘與性狀整合，開(kāi)發(fā)多樣化的新品種，引領(lǐng)種業(yè)創(chuàng )新，打造‘航天生物+新業(yè)態(tài)’，助推太空經(jīng)濟發(fā)展�！�

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