到过太空的种子有什么区别? 航天培育的农产品能放心吃吗? 最终目标是在火星上种植土豆? 国家航天育种工程首席科学家刘璐透露详情>>

采访专家

刘路祥(中国农业科学院作物科学研究所副所长、国家小麦产业技术司首席科学家、国家航天育种工程首席科学家、国家农作物航天诱变技术改进中心主任)

近日,神舟十三号宇航员在太空飞行183天后成功返回地球。 与三名宇航员一起返回家园的是 12,000 粒种子。

为什么要带这么多种子去太空旅行? 从一颗种子幸运地被宇宙粒子击中,到一路孕育出新品种; 从创新种质资源服务农业生产,到丰富百姓餐桌,航天育种发挥了哪些作用?

一颗幸运地被宇宙粒子击中的种子

人们视食物为第一要务,常用来形容食物在人们生活中的重要性。 如今,“天堂”被航天孕育赋予了新的内涵。

太空育种又称太空诱变育种,是通过搭载返回式航天器或太空舱,利用宇宙射线、微重力、太空高真空等特殊环境,对农作物种子或试管苗进行综合诱变。 ,导致生物体本身产生基因突变,然后返回陆地,经过科研人员的筛选和培育,经过很多代,形成特性稳定的新品种。

就像宇航员一样,种子经过精心挑选前往太空,只有满足条件才能获得“门票”。 刘路祥介绍,能登天的种子必须具备综合性状优良、遗传稳定性一致、生命力强​​、发芽率高等特点。

此外,由于种子突变在培育后随机发生,育种者需要提前明确筛选目标。 例如,现有种子品种综合性能良好,但缺点是植株太高,容易倒伏,导致产量降低。 因此,这些批次的现有种子经过空间诱变后,可以选择较短的植株进行栽培。

淮北种植作物_风化石土种植什么作物_纤维作物种植/

空间诱变育种技术流程。 (来源:农民日报)

那么,种子到天堂后会怎样呢? 你怎么知道哪颗种子发生了变化?

刘鲁翔表示,种子穿越太空后,会发生一系列的变化。 例如,小麦种子的幼苗生长在太空飞行后明显加速,而从太空返回的高粱种子的幼苗生长则明显受到抑制。 “但并不是每颗种子都会发生变化,能改变的可能只有千分之几甚至千分之十。” 刘路翔说道。

2006年,我国首颗航天育种卫星“实践八号”,除了装载大量种子外,还搭载了一系列用于探测空间环境的专用装置。 其中有一套特殊设备——核轨道板,可以用来探测种子是否受到宇宙粒子的撞击。 刘路祥介绍,核轨道板是一个“三明治”结构,中间是种子,两侧是核乳胶材料。 核轨道板被携带到太空并返回地面后,通过取出测试即可区分。 。

“如果在显微镜下检查感光胶片,一些种子上会出现‘鱼雷’状的亮点。” 刘鲁翔表示,这可以证实种子幸运地受到了宇宙粒子的撞击。

《九九八十一难》之后

中国农业科学院作物科学研究所大厅里,陈列着一排排装在透明罐子里的太空种子。 绿源502、杭麦247、杭麦501等系列小麦品种,中鲁12号、中鲁13号等“中鲁”绿豆品种……各类农产品一应俱全。

纤维作物种植_淮北种植作物_风化石土种植什么作物/

杭麦247耳部特写

“这些都是通过空间突变或者结合常规育种开发出来的新品种。” 刘路翔说道。 同时他澄清,很多人有一个误区,认为只要到了天上就是太空种子。 事实上,情况并非如此。 “上太空只是第一步,我们还需要观察种子基因是否发生了变化,是否能够‘幸运’地筛选出改变基因的优秀突变植物,经过选育和多点测试,最终可以经农作物品种审定委员会批准,这就是所谓的太空种子。”

刘路祥表示,要培育出更加成熟的品种,至少需要8-10年的时间。 首先,育种者要经历 4 到 5 年的筛选、稳定和比较变体的过程。 此后,有4-5年的规定行动,即连续2年的品种比较测试、2年的品种区域测试,然后升级为2年的资格认证和1年的生产测试。

在漫长的养殖过程中,如果任何一个环节出现问题,之前的努力都可能付诸东流。 刘路祥说,某一年可能会出现一种特殊的疾病,之前的所有工作都将付诸东流。 “育种工作难度很大,产量、抗性、品质、市场价值等都必须过关,试验过程中可能淘汰大量品种,只有留下来并通过品种审定的才叫太空种子” . 那是一个很小的比例。

放心吃航天培育的农产品

历尽千辛万苦,太空种子终于可以登上寻常百姓家的餐桌。 磨盘大的南瓜、拳头大的彩椒、抗倒伏的太空小麦、又大又甜的太空草莓、维生素含量更高的辣椒……极大地丰富了中国人民的味蕾。 “太空种子的培育不仅追求产量,育种者还看重品质的提高、营养的改善等优良性状。” 刘路翔说道。

风化石土种植什么作物_纤维作物种植_淮北种植作物/

我国首个采用航天诱变育种方法培育的甜椒新品种

有人担心,在太空培育的农产品安全性能是否有保障? 会不会有残留的太空辐射?

对此,刘鲁翔表示,他在1996年就专门针对这个问题进行了实验验证,我国十七号返回式卫星搭载的小麦种子通过专业仪器设备连续测试了48小时。 结果显示,与地面对照组相比,太空飞行的种子没有增加任何放射性成分。 也就是说,太空诱变本质上和自然界亿万年自然进化的突变过程是一样的,食用是安全的。

淮北种植作物_风化石土种植什么作物_纤维作物种植/

宇帆一号番茄是我国第一个采用航天诱变育种方法培育的番茄新品种。

同样,通过地面模拟航天诱变和核辐射诱变技术生产的农产品也可以放心食用。 由于进行太空实验的机会有限,为了补充太空育种的局限性,实现一年多次实验培育新品种,育种者利用高能加速器和核辐射技术在地面开展种子诱变工作。

刘路祥说,“这样我们就有更多的机会做实验,处理更多的种子,有机会不断改进。” 近年来,刘鲁祥带领国家协同攻关团队,利用这些新技术培育出一系列粮食作物、油料作物、​​蔬菜、棉花等新品种,“都可以安全放心享用”。

淮北种植作物_风化石土种植什么作物_纤维作物种植/

(图片来自网络)

此外,有些人对太空育种与基因改造之间的关系感到困惑。 刘鲁祥解释说,转基因就是将某些优良性状的基因人工引入植物体内,改变其综合性状。 现已成为全球最前沿的生物育种技术。 一。 太空育种利用太空环境,加速种子本身的基因突变,扩大范围,提高频率。

创造丰富种质资源服务农业生产

事实上,航天育种不仅连接着人们的餐桌,另一端也连接着国家的粮食安全。 种子是农业现代化的基础,种子是农业的“芯片”。 当前,我国农业育种面临着缺乏自主知识产权的种质资源的问题,严重制约了农业经济的快速发展。 航天育种作为航天技术、生物技术和农业育种技术相结合的高新技术育种新途径,在种质资源创新、“守住中国种子”方面发挥着重要作用。

与传统的地面诱变育种相比,规模化育种具有突变多、变异大、稳定快等优点。 是培育高产、优质、早熟、抗病作物新品种和种质资源的新途径。 通过空间诱变,不仅加快了农作物种子的突变过程,缩短了育种周期,而且丰富了育种材料。

1987年,我国第九号返回式科学实验卫星首次将一批农作物种子送入遥远的太空。 在实验过程中,科学家们意外地发现,一些飞到太空的种子出现了一些基因突变,从而拉开了太空育种领域的序幕。 。 中国空间技术研究院原总工程师、航天生物组组长赵辉曾表示,发射卫星时,要求卫星质心垂直。 为了解决这个问题,需要在卫星上添加配重。 如果更换卫星的配重,并放入相同重量和体积但仍具有用途的东西,例如实验装置,则可以利用空间资源。 事实上,太空运输就是出于这样的想法而诞生的。

2006年,刘鲁翔作为国家航天育种工程首席科学家,负责我国乃至世界上唯一一颗专用育种卫星“吉时八号”的主要育种工作。 “石建8号”搭载水稻、小麦、玉米、棉麻纤维、油料作物、​​蔬菜作物、水果花卉、微生物菌种、小杂粮等2000余种种子材料,提供种子约208公斤为我国育种研究工作提供资料。 贡献了丰富的资源。

从1987年开始,通过利用返回式卫星、神舟飞船等航天器,经过30多年的探索和系统布局研究,我国在航天育种方面走在了世界前列,并取得了非常重要的成果。 已开发新品种近300个,产生了巨大的社会效益和经济效益。

“在推广应用方面,通过空间诱变技术或空间诱变与其他育种技术相结合培育的新品种约30-5000万亩。按平均每亩增产20公斤计算,粮食增量生产将产生非常显着的社会效益和经济效益。” 刘路祥自豪地向记者介绍。

对于航天育种的产业化,刘路祥认为,这与利用其他育种方式进行新品种产业化应该没有太大区别。 最重要的工作是梳理品种的特性,并与适应地区的良种和良种相匹配,从而实现区域推广和收益最大化。

风化石土种植什么作物_纤维作物种植_淮北种植作物/

绿源502单株

目前,我国航天育种中单品种推广面积最大的小麦品种是绿源502,由山东省农科院刘路祥团队和李新华团队选育而成。 由于优良的高产、稳产、适应性广,于2018年推广应用,面积超过2000万亩,已成为全国第二大品种。 增产效果非常显着,荣获2019年国家科技进步二等奖。

“如果农户选择种植绿源502小麦,同等面积、同等投资,产量和效益将得到有效提高。” 刘路翔说道。

最终目标:在火星上种植土豆?

据说,太空育种的最终目的不是在地球,而是实现“在火星上种土豆”的愿望。

针对这一点,刘鲁翔表示,“火星种土豆”和航天育种其实是两个不同的目标和方向。 太空育种利用太空环境变异种子,致力于服务地面人类,培育产量更高、品质更好、抗逆性更强的农作物品种; 而“在火星上种土豆”则为人类提供了深空梦想。 太空生命保障系统抢占未来太空长期居住和科技生活的制高点。

事实上,早在20世纪50年代末和1960年代初,苏联和美国科学家就开始利用各种航天器进行数百次植物实验。 其中一些在太空中完成了整个生命周期并生产了一些新鲜食物。 供应。 就在2021年10月29日,国际空间站上的宇航员品尝了种植四个月的太空辣椒,并亲手制作了太空玉米饼。 剩下的辣椒被带回地球进行研究。 据悉,这是国际空间站有史以来进行的最复杂的植物实验之一,克服在微重力环境下种植水果和蔬菜的挑战对于长期太空任务非常重要。

赵辉曾表示,我国在实施载人航天工程和深空探测计划的同时,开始研究太空环境中地势较高的植物的生长发育,以打造受控的太空生态系统,让人们在太空获取氧气。环境。 、水分和食物来源。 其中,在“天宫二号”实验室,航天员已成功种植绿色生菜。

2022年是我国空间站建设的决胜之年。 据中国载人航天工程办公室介绍,中国空间站将于今年完成在轨建设。 目前,空间站建设阶段两次载人任务的航天员人员已经选定。 未来,中国空间站上还会有人长期生活和工作,也会进行更多的科学研究。

无论是“火星土豆”还是“太空种子”,航天育种技术正在走向更高品质、更高水平。 与其他育种技术一起,壮大我国“农业核心”,搞好“中国育种”。 ,创造“中国粮食”新奇迹。

作者 admin