“太空蔬果”规模化培育 水稻新品种抗病性升级

发布时间:2022-05-26 12:21:04

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  “太空芯片”如何守护粮食安全?

  【本报作者 魏寒冰 谭雨果】近日,神舟十三号载人飞船(以下简称“神十三”)返回舱在东风着陆场成功着陆。随同返回舱一起“回家”的,除了三位航天员,还有上万颗跟随他们一起漫游了太空的农作物种子。正如“神十三”的成功标志着中国航天科技事业迈上新起点一样,这批有幸“遨游九天”的种子也蕴含着我国农业创新、粮食安全的未来。

经历“上天”“入地”,“太空种子”已培育成熟。受访者供图/《中国新闻》报发

  在轨182天 为育种提供更大可能性

  “神十三”返回舱近日在北京完成开舱,工作人员开舱取出搭载物品,这其中就包括了各机构精心筛选了的上万颗农作物、林草花卉和药用植物种子。

  为什么要把种子送上天?返回地面后如何选育试验?记者联系到航天育种产业创新联盟核心示范基地神舟绿鹏农业科技有限公司的相关专家,对此次“神十三”航天育种工作特点进行解读。

  航天育种产业创新联盟秘书长赵辉介绍,“以往的航天搭载所提供的在轨时间多为数天到一个月不等,神舟十二号载人飞船的在轨时间达到了92天,而此次‘神十三’在轨时间长达182天,因此这次上天的种子受到太空辐射的累计强度和微重力等空间的作用程度也强于以往,有可能出现更高的突变率和变异幅度,为新的种质资源创制和新品种选育提供了更大的空间和可能性”。

  水稻、燕麦、生菜、紫花苜蓿……“神十三”搭载农作物种子的种类非常丰富。“以往我国神舟载人飞船等曾经搭载过鱼类、禽类的生物材料,也育成了新的品种。但‘神十三’的在轨时间较长,尚没有开展此类生物样本的搭载。待今后实验条件更加成熟以后,畜禽的动物育种也会逐步展开。”赵辉表示。

  “太空蔬果”已规模化培育

  “太空种子”出舱后,经过严格筛选、研究、培育,将会走入市场。

  在神舟绿鹏的温室里,番茄、辣椒、甜瓜等“太空蔬果”已规模化培育。基地通过推广航天育种优势品种,促进了农民增收,同时针对家庭园艺的需求,推出小包装家庭园艺种子。示范基地的种质资源库里,仅航天番茄的细分品系就多达500余个,辣椒、甜瓜、草莓等种子、种苗、果实更是销往全国各地。

  在神舟绿鹏技术负责人李晶pた蠢矗罩肿又殖隼吹氖卟怂怯旨颐歉菔谐⌒枨蠛筒伺┕┑纳枰∮隼吹男缕分郑弑敢酝恍┑胤狡分趾统9嫫分炙痪弑傅奶氐愫陀攀啤!岸韵颜呃此担教旃叩目诟懈茫兜栏ㄓ簦睾炕蚝橇扛撸缕分只岣苁谐〉幕队6杂谏叨裕教炱分指卟⒃缡臁⒖共⌒郧浚唤瞿芄唤档蜕杀尽⑻岣咧种彩找妫箍梢越档突屎团┮┑氖┯昧浚勇躺突繁#衔颐窍执拿魃畹睦砟睢!崩罹そ樯堋

图为神舟绿鹏农业科技有限公司蔬果大棚。受访者供图/《中国新闻》报发

  填补技术空白 把种子安全牢牢攥在自己手里

  种子是粮食的“芯片”。今年4月,习近平总书记到海南三亚崖州湾种子实验室考察时强调,中国人的饭碗要牢牢端在自己手中,就必须把种子牢牢攥在自己手里。而太空育种为我国解决种源“卡脖子”问题,保障粮食安全提供了一条前景广阔的新路。

  我国自1987年首次开展水稻等农作物种子返回式卫星空间搭载,至今已有35年。35年来,中国通过航天育种已筛选新材料12000多份,培育水稻、小麦、大豆、蔬菜等新品种260多个,年推广面积超4000多万亩。据初步估算,航天搭载育种已产生直接经济效益超过2400亿元人民币。目前,我国太空育种的育成品种数量和推广应用范围处于世界第一位。

  “航天育种过程中产生了数百项技术专利,培育出很多高产、早熟、抗病性高、耐胁迫性强的育种品系和基因源。”赵辉介绍,“借助这些发明专利,我国已经育成了上百个国审省审水稻新品种。近5年育成的航天水稻新品种主要表现在品质(食味、口感、香糯等)的提高和航天诱变产生的水稻稻瘟病抗性基因的引入,仅2018-2020年就在华南地区四省(广东、广西、福建和海南)累计推广1000万亩,为农民创造了约10亿元的经济产值。”

  基于航天育种的农作物改良还推动了我国畜牧业的发展。被称为“牧草之王”的苜蓿是奶牛必不可少的优质粗饲料;而紫花苜蓿因其粗蛋白含量高是奶牛的最佳选择。我国优质苜蓿基地已经超过420万亩,但每年进口苜蓿仍超过130万吨,对国内具有自主知识产权的紫花苜蓿优质品种的需求极为迫切。

  赵辉表示,“中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的发明专利提供了一种航天诱变多叶型紫花苜蓿选育方法,表现出优质丰产、多叶率高、产草量高和营养丰富等特点,因其粗蛋白含量高、产量高,超过了外国同类品种而填补了国内优质苜蓿品种的空白。为我国畜牧业的饲料生产和品质的提升创造了条件,对满足我国婴幼儿奶制品中的蛋白质含量的提高具有尤为重要的现实意义”。

  太空育种技术进阶 在火星上种土豆还会远吗?

  尽管发展迅速,但太空育种作为一个多学科交织的高科技产业,其发展仍然面临着一些客观的瓶颈。

  首先便是种子的可获得性。外太空的环境是无法人为控制的,因此诱变育种的工作面临着极大的随机性。“返回的种子种植后出现突变,有正向的,也有负向的,出现几率也不一致”,赵辉告诉记者,有的变异在第一代种子种下去出现,有的在第二代植株中才表现出来,有的获得了稳定的遗传,有的则是表现逐渐不明显而丧失了。在这种情况下,科研人员必须长期耐心细致地投入到航天搭载种子的研究工作中,一代一代地筛选、培育和观察、鉴定,有些品种甚至从太空返回七八年后才能推广种植。“在这种情况下,太空育种工作需要长期大量的人力物力投入,并且面临一定的风险。”

  随之而来的便是搭载资源受限的问题。由于单次太空飞行中产生的变异具有很大的不确定性,科研人员往往需要将多批次种子送上太空才能增加成功率。据业内人士估算,要培育一个新的小麦品种,通常需要3000粒经过“太空旅行”的种子,总重约135克。以往的航天搭载资源有限,难以满足全国科研院所和种业企业开展空间诱变实验的搭载需求。

  不过,可喜的是,近年来我国航天技术发展一日千里,长征系列火箭400次发射中,实现了从第一个100次发射用时37年到第四个100次发射仅用时2年9个月的跨越。2021年我国的航天发射次数更是达到创纪录的55次,位列世界第一。航天技术的发展为突破现有技术瓶颈、推动太空育种技术加速发展奠定了良好的基础。

  而中国航天育种科研工作者也将目光放到了更遥远深邃的太空。“电影里在火星上种土豆的情节其实一点儿也不科幻,”赵辉告诉记者,“我国在实施载人航天工程和深空探测计划的同时,就开始着手研究地面高等植物在空间环境下的生长发育。在‘天宫二号’实验室中,航天员就已经成功种出了绿油油的生菜。月球基地、火星基地的设想未来很可能会变为现实。”

【编辑:唐炜妮】

  

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