川觀新聞?dòng)浾?史曉露
12月4日，神舟十四號(hào)載人飛船返回艙成功著陸，跟隨航天員一起回家的，還有在太空旅行了100多天的農(nóng)作物種子。
在這次太空旅程中，水稻在中國(guó)空間站內(nèi)完成了從種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)到開花結(jié)籽的全生命周期培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，這在國(guó)際上尚屬首次。種子在太空經(jīng)歷了怎樣的奇幻旅程？四川有哪些農(nóng)作物種子上過太空？種子“下凡”后，要變成我們餐桌上的食物，還會(huì)經(jīng)歷哪些過程？
航天水稻新品種“花優(yōu)707”，獲得四川省第七屆“稻香杯”優(yōu)質(zhì)米評(píng)選一等獎(jiǎng)
太空“出差”：在空間站駐留達(dá)6個(gè)月
“這是了不起的突破。”看到水稻種子在中國(guó)空間站內(nèi)繁育出種子的新聞視頻時(shí)，四川省農(nóng)科院生核所生物技術(shù)育種與資源研究中心主任、研究員王平很激動(dòng)。
空間站內(nèi)沒有陽(yáng)光、重力微小，種子如何發(fā)芽生長(zhǎng)呢？原來，科學(xué)家們?cè)趩柼炫搩?nèi)為植物提供了一個(gè)人造環(huán)境——“生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜”。實(shí)驗(yàn)柜里有人工光源，可以通過調(diào)控光源的強(qiáng)度和光譜，為植物提供充足的光照。還可以澆水、進(jìn)行氣體控制，滿足植物生長(zhǎng)發(fā)育需求。
太空種水稻意義重大。 “這說明在太空中種糧食是可行的。”王平說，這為將來載人深空探測(cè)蔬菜和糧食生產(chǎn)提供了理論支持。因?yàn)槿祟愐谔臻L(zhǎng)期生存，就必須要保證植物能在太空完成世代交替，成功繁殖種子。
種子太空旅行的意義遠(yuǎn)不止于此。大部分飛上太空的種子，其實(shí)并沒有“露臉”機(jī)會(huì)，它們只是跟隨飛船做了一次長(zhǎng)途旅行。
不過，可別小瞧這趟旅行。“太空中的高真空、宇宙射線、微重力等特殊環(huán)境，會(huì)讓作物種子發(fā)生基因變異。”王平舉例，比如水稻種子，在株高、生育期、米質(zhì)、抗病性方面都可能產(chǎn)生突變。變異后的種子回到陸地后，經(jīng)科研人員多代選育，會(huì)育出特性穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種，這個(gè)過程就是航天育種。
盡管神舟十四號(hào)上并沒有搭載省農(nóng)科院生核所選送的種子，但此前，該所選送的水稻種子，已先后7次搭載宇宙飛船和返回式衛(wèi)星進(jìn)行航天育種，培育出20多個(gè)水稻新品種。
“去年神舟十三號(hào)升空時(shí)，我們選送搭載的種子數(shù)量最多，在空間站駐留時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)6個(gè)月。”王平介紹，為了更好地受到宇宙射線照射，當(dāng)時(shí)他們還專門為搭載的種子買了一張“艙外票”，“進(jìn)入太空的這包種子，沒有放在飛船艙內(nèi)，而是放在飛船艙外的一個(gè)專門儲(chǔ)存空間里，這樣可以盡可能多地暴露在宇宙射線中。”
除了水稻，小麥、蔬菜、園林植物、油料作物等也是航天育種的常客，不同品種的誘變效果也不一樣。“蔬菜種子在太空中最常見的突變是畸形。”省農(nóng)科院園藝所蔬菜研究中心副研究員李志介紹，早在2008年，該所就把黃瓜種子送入太空，種出的黃瓜體型明顯變大。目前我們吃到的太空椒、太空番茄、 太空西瓜都是航天育種成果，這些品種體型更大，口感也不錯(cuò)，增產(chǎn)效益明顯。
有研究發(fā)現(xiàn)，太空青椒比普通青椒的維生素C含量增加20%；太空黃瓜，不僅個(gè)頭比普通黃瓜大，口感也更鮮嫩多汁；太空小番茄、太空西瓜的含糖量也比普通品種更高。
航天水稻種子（左，紅褐色）與普通雜交水稻種子的對(duì)比圖。
“天稻下凡”：通過田間層層選拔
12月13日，位于海南陵水縣的四川省農(nóng)科院的南繁基地內(nèi)，科研人員正在種植新一季的水稻試驗(yàn)材料。
海南是農(nóng)作物育種“加速器”，這里四季如春，冬天也能種水稻，因此可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物加代繁殖，縮短育種周期。“從太空返回地面的水稻種子，需要種在田間，經(jīng)過6至8代的篩選、培育，才可能選育出優(yōu)勢(shì)明顯、性狀穩(wěn)定的新材料。”王平說，今年播種了1000余份水稻新材料和新組合，其中就有不少是航天育種的后代。
在幼苗階段，發(fā)生基因突變的材料一般還看不出太大差異，但到了水稻成熟期，差異就比較明顯了。在此前的一次航天誘變中，王平所在團(tuán)隊(duì)就得到了一個(gè)水稻種子界的“紅孩兒”——水稻穎殼呈紅褐色的突變材料。
“普通水稻的穎殼是稈黃色的，利用這種顏色差異，就能降低雜交水稻制種過程中的去雜難度，也可以利用色選機(jī)去除父本種子，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化制種，降低種子生產(chǎn)成本。”王平說，利用這個(gè)突變材料，團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)制出了國(guó)內(nèi)外第一個(gè)具有紅褐色標(biāo)記性狀的優(yōu)質(zhì)香型航天水稻不育系花香A，并選育出長(zhǎng)江上游第一個(gè)航天水稻“花香7號(hào)”；團(tuán)隊(duì)最新育成的航天水稻新品種“花優(yōu)707”今年還獲得了四川省第七屆“稻香杯”優(yōu)質(zhì)米評(píng)選一等獎(jiǎng)。
除了顏色上的變異，省農(nóng)科院生核所搭載神舟四號(hào)上天的“川航恢908”水稻育種材料，在后期田間試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，谷穗變大了，千粒重增加了，“相當(dāng)于畝產(chǎn)提高了。”王平說。
不過，并不是所有太空旅行都有好結(jié)果。
“種子在太空旅行，產(chǎn)生變異具有不確定性，就像‘開盲盒’。”國(guó)家油菜現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、省農(nóng)科院作物研究所研究員李浩杰介紹，誘變具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，產(chǎn)生的變異有有利變異和不利變異，且發(fā)生變異的幾率只有百分之幾甚至千分之幾。
從遨游太空到地面選育，再到一個(gè)新品種的誕生，順利的話至少需要8-10年。“回到地面后，要把種子種到田間，在地面選育后的第二代就要規(guī)模化種植，需要對(duì)上千株材料進(jìn)行田間觀察和篩選，從中發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀。”李浩杰說，早在2006年，他們就選送了一批油菜種子進(jìn)入太空，經(jīng)多代篩選，獲得一些多分枝性等產(chǎn)量相關(guān)的優(yōu)良性狀材料，這些材料的利用對(duì)提升油菜產(chǎn)量有一定幫助。
成果應(yīng)用：不僅好吃還好看
“從太空‘旅游’了一趟回來的水稻，確實(shí)不一樣。”今年9月，成都市雙流區(qū)彭鎮(zhèn)的種糧大戶張廣德種植的350畝“太空水稻”喜獲豐收，盡管水稻生育期比普通品種縮短了10多天，但畝產(chǎn)仍達(dá)600公斤。
張廣德種植的是航天優(yōu)質(zhì)稻品種“錦優(yōu)90”，該品種由省農(nóng)科院生核所和四川省水稻航天育種工程研究中心共同選育，2021年通過四川省審定，生育期140多天，具有產(chǎn)量高、抗病性強(qiáng)、米質(zhì)優(yōu)等特點(diǎn)。
“這個(gè)品種利用了航天誘變衍生材料選育而成。”王平介紹，生育期縮短，水稻就能提早收獲，不會(huì)影響下茬作物播期。
如今，不少航天優(yōu)質(zhì)稻品種得到了農(nóng)民認(rèn)可。“我們已培育出了20多個(gè)航天水稻新品種，今年又有三個(gè)新品種通過省級(jí)審定。”王平介紹，這些品種產(chǎn)量高、米質(zhì)優(yōu)，畝產(chǎn)可達(dá)到600-700公斤，已在四川、云南、貴州、重慶等地得到廣泛應(yīng)用。
不只是水稻，航天蔬菜也在多地推廣。在德陽(yáng)市中江縣南華鎮(zhèn)南山村，當(dāng)?shù)胤N植了“太空蓮”。“六七年前，我們就從廣西引進(jìn)了‘太空蓮36號(hào)’，全村種植面積已達(dá)100余畝。”南山村黨支部書記呂勇介紹，“太空蓮”花期長(zhǎng)、花色艷麗，而且蓮子產(chǎn)量高，每畝蓮子產(chǎn)量可達(dá)300斤，僅蓮子的純收益就達(dá)2000-3000元。每年夏季蓮花盛開時(shí)，還有大量游客前來觀光，助推了鄉(xiāng)村旅游業(yè)的發(fā)展。
新奇特的航天果蔬基地成為了鄉(xiāng)村網(wǎng)紅景點(diǎn)。在遂寧市安居區(qū)常理鎮(zhèn)海龍村的“國(guó)家航天育種中心凱歌基地”，種植了50多個(gè)太空蔬菜品種, 白色的太空茄子、鮮艷的太空辣椒、大如磨盤的太空南瓜……蔬菜收獲時(shí)，不少游人前來打卡，還成了青少年的研學(xué)基地。
其實(shí)，航天育種成果早已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。資料顯示，自1987年我國(guó)首次將水稻、辣椒等農(nóng)作物種子送上太空后，我國(guó)已培育出700余個(gè)航天育種新品系、新品種，其中通過國(guó)家和省級(jí)審定的航天育種新品種超過200個(gè)，年種植面積3000多萬畝。
航天品種的商品化、產(chǎn)業(yè)化仍有巨大發(fā)展?jié)摿Α！氨热绾教焓卟似贩N，由于制種和生產(chǎn)成本較高，目前還屬于小規(guī)模種植，價(jià)格也偏高。”李志介紹，一些消費(fèi)者對(duì)食用航天蔬菜新品種也有顧慮，擔(dān)心食品安全問題。其實(shí)，航天育種只是通過太空的特殊環(huán)境，為作物基因突變提供更多可能性，并沒有將外源基因片段插入種子中，因此不會(huì)造成食品安全隱患。下一步，在增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)航天新品種認(rèn)識(shí)的同時(shí)，將建立更加完善的育繁推一體化的現(xiàn)代種業(yè)體系，以加快航天育種科技成果轉(zhuǎn)化。
（四川省農(nóng)科院生核所供圖）
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