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科学家进行农作物太空育种,太空育种的资料
近日，神舟十三号载人飞船返回舱在京完成开舱，工作人员开舱取出包括作物种子在内的搭载物品。（中国载人航天工程办公室供图）
近日，神舟十三号载人飞船返回舱在北京开舱，由云南省政府、宁夏回族自治区政府、陕西榆林市政府、中国农业大学、北京林业大学、北京市农林科学院、中国农发种业集团有限公司、航天育种产业创新联盟等单位携带的农作物种子成功放行。
什么样的种子才能获得太空旅行的珍贵“船票”？当一颗种子进入茫茫太空，会经历怎样的奇妙旅程？“被选中的物种”将如何改变我们的生活？记者采访了相关单位和专家，解密太空育种。
约12000颗种子搭乘神舟十三号返回地球，遗传稳定性高、综合性状好的种子才能脱颖而出“游太空”。
神舟十三号返回舱底部朝下，舱门朝上，身着白色工作服的工作人员小心翼翼地爬上梯子，爬进舱内，将白布包裹的方形包裹依次交给舱外的工作人员。登记等交接工作完成后，这些包裹将“物归原主”。
包裹里有种子。据报道，大约12，000颗种子随三名宇航员乘坐神舟十三号返回地球。
“就药用植物而言，这次神舟十三号带回了云木香、铁皮石斛、天麻、薏苡仁等10种云南特有中药材的种子，重61.8克。”云南省农科院药用植物研究所所长李荣富告诉记者，云南这次选择的星载样品主要是“十大云药”和云南特色中药材。下一步，将对返回的种子进行生活力测定，并对部分入选种子进行低温保存，以便长期保存。其余的种子将按照相关技术规范在田间培育。
此前，神舟十二号飞船搭载了当归、灯盏细辛、草果等5种中药材种子，以及262株羊肚菌和22株乳酸菌。“目前科研人员正在进行育种研究，已经培育出了一些中草药的幼苗。返回的羊肚菌菌株全部存活，部分出菇菌株表现出许多优良性状。已复壮乳酸菌16株，其中11株已注册专利。”李荣富说。
据了解，云南在2012年左右就开始了太空育种相关工作。在神舟九号、神舟十号、天宫二号、神舟十一号、实践十号等多次发射任务中，精选中药材、花卉、核桃、咖啡、普洱茶等100多个品种的种子、枝条、品系送入太空，共计5400多克。
这里不仅有中草药的种子，还有水稻、食用菌、莴苣和其他各种植物的种子。他们来自不同的地区和单位，有的以基础研究为主，有的以品种培育为主，可谓“八仙过海，各显神通”。
“依托航天育种产业创新联盟，我们携带了紫花苜蓿、燕麦、中间偃麦草、红三叶等21种牧草种子，共计158克。”中国农业科学院兰州畜牧兽医研究所抗逆饲草育种利用团队首席专家杨宏山介绍，他们在选择苜蓿、燕麦等饲草后，根据育种目标确定要携带的品种或新品系，选择饱满、无损的优质种子，以提高种子从太空返回地球后正常发芽的几率。
飞船载荷资源是宝贵的，每一克都要发挥最大价值。所以种子进入太空的门槛并不低。只有遗传稳定性高、综合性状好的，才能脱颖而出，开启“太空育种”之旅。
太空育种既要“上天”也要“入地”，最大优势在于变异率高、育种周期短，可在相对较短时间内创制出性状优良的种质资源。
航天育种又称太空育种、太空诱变育种，是将辐射、太空、育种、遗传学与太空特殊环境相结合，诱导植物种子遗传变异，从而培育植物新品种，创造农业育种材料，丰富基因资源的高新技术。简单来说，就是让种子“上天”再“下地”，最后通过筛选、杂交、鉴定形成新的种质资源的过程，就是航天育种。
“太空有微重力环境，还有带电的高能粒子。我们携带的种子和生物材料在弱辐射下会发生变异。利用空间上的这种变异，然后回到地面种植，选择那些可遗传的、符合我们人类要求的变异，然后培育成新的品种。”国家植物航天育种工程技术研究中心主任陈智强解释说。
与传统育种技术相比，航天育种最大的优势在于突变率高，育种周期短，可以在较短的时间内创造出高产、早熟、抗病的种质资源。
“在过去，找到一种新的育种材料可能需要十年或二十年，甚至需要爬山才能找到天然的突变植物，而太空任务可以在较短的时间内带回大量的突变材料。”航天育种产业创新联盟秘书长、中国空间技术研究院航天生物原总工程师赵辉说，航天育种者可以提供尽可能多的遗传源材料，按下育种的“快捷键”。从安全角度来说，不引入任何外源基因的太空育种和常规辐射诱变育种都是植物本身基因组序列的改变，生产出来的产品同样安全。
“我们做太空育种主要是因为传统的中药材育种时间长，成本高。”李荣富说，中草药是云南的重要产业，但其品种选择技术落后于传统作物。随着人们对中药材需求的不断增加和野生药材资源的有限性，航天育种技术可以加快品种选育和人工大规模种植的进程，丰富中药材种质资源，促进中药材产业的发展。
但是，空间突变有点类似于“打开盲盒”。“在诱变过程中，种子的遗传物质为什么、什么时候、发生什么变化，具有很大的随机性和不可控性。”赵辉说，在实际种植之前，没有人知道种子中存在何种变异。但总体来看，在太空环境下，种子可能变异范围大，变异点多，变异稳定性更强。
突变是随机的，性状有好有坏，所以地面育种很重要。地面育种需要多代筛选培育，优中选优，短则三五年，长则十几年。最后由农作物品种审定委员会审定，“自然选择”认证。
“从种子搬运回地面种植，到培育新品种，不同植物的育种年限不一样。按照育种程序，培育一个苜蓿新品种需要10年以上的时间。燕麦是一年生植物，时间会减少2到3年。”杨宏山说。
以云南龙胆为例。“从2013年6月神舟十号飞船搭载云南龙胆种子开始，组织培养、繁育、繁殖、种植的实验过程历时7年。最终筛选出优质、高产、高抗的滇龙胆1号、滇龙胆2号、滇龙胆3号品种，并通过国家中药材育种基地认定。”云南省农业科学院院长李学林说。
我国太空育种始于1987年，目前已培育出260多个品种，年推广面积4000多万亩，产生直接经济效益超过2000亿元。
“载人航天工程在发展自身的同时，还能带动相关产业升级，促进经济社会发展，与国计民生息息相关。”神舟十三号返回后，中国载人航天工程办公室主任郝春在空间站建设进展新闻发布会上说。
航天服务于国计民生，育种就是一个典型的例子。1987年8月5日，中国第九颗返回式卫星搭载了小麦、水稻、青椒等100多个品种的农作物种子，成功完成了首次“太空之旅”。回到地球后，它们被分配到世界各地的科研机构。经过杂交育种，这些种子育成了大豆“铁丰18”、棉花“鲁棉1号”等一批优良新品种，获得国家发明奖。
从此，种子成了飞船的“常客”。这些种类包括农作物种子、油料作物等。以及异地种植的特色品种和稀缺品种的种子。去年9月17日，神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，同时着陆的还有水稻、小麦、玉米等农作物种子，石斛等中草药种子，以及大豆、土豆、甜瓜、葡萄、兰花、玫瑰等瓜果花卉，甚至还有窖泥、酒曲等微生物。
天空中的育种实验不断进行，效果显著。为了验证高等植物在空间环境中的开花结果过程，神舟八号设计并搭载了《番茄试管苗空间开花结实》实验装置，8个番茄芽和5株植物开花结果，在国际上首次实现了空间植物的开花结果。天宫二号开展了高等植物培养实验，首次获得了拟南芥开花基因启动子控制的绿色荧光蛋白在太空中的实时图像，为今后构建以植物为基础的空间生命生态系统、提高系统生产效率提供了依据。这也是我国首次成功进行植物“从种子到种子”的全生命周期培养。
地上的庄稼长势良好，收成很好。航天育种技术培育的农作物新品种在生产中推广应用，社会效益和经济效益日益显现。山东省农科院原子能农业应用研究所利用返回式卫星搭载创新小麦种质资源，筛选出大量特异突变体。其中，高产小麦新品种鲁源502是利用航天突变系“9940168”与“麦基19”常规杂交系统选育而成，年推广面积1500多万亩，累计推广面积1亿多亩，成为我国三大小麦品种之一。
上过太空的种子也在丰富人们的餐桌。太空中培育的许多成熟品种，不仅是试验田里的“样品”，也端上了老百姓的餐桌。“北京市场上30%左右的草莓都是太空草莓和太空草莓，一般都比较大。”海南航天工程育种R&D中心工程师童谣说。
经过30多年的实践，中国通过航天育种筛选出1200多份新材料，培育出260多个水稻、小麦、大豆、蔬菜新品种，年推广面积4000多万亩。据初步估算，航天育种的直接经济效益已超过2000亿元。目前，中国航天育种的育成品种数量和推广应用范围均居世界首位。航天诱变机理研究水平和航天育种技术成果在农业上的推广应用水平达到世界领先地位。
航天育种为我国农业发展提供丰富的种质资源，助力攥紧“中国种子”、端稳“中国饭碗”。
航英2号，无限生长樱桃番茄，早中熟。果实椭圆形，成熟果实黄色，果色鲜艳，单果重20g左右，大小均匀，味甜，不裂果.走进北京通州区航天育种产业创新联盟的大棚，西红柿、甜瓜、辣椒等200多个品种的作物正在茁壮成长。这些都是经历过太空旅行的种子的后代，他们结出的果实一般在产量、味道和形状上都很“特别”。
种子是农业的“芯片”。2021年中央一号文件提出“种业要翻身”；《种业振兴行动方案》经中央全面深化改革领导小组第二十次会议审议通过；2022年，中央一号文件提出“大力推进种源等农业关键技术”……航天育种是实现育种关键技术、解决“卡脖子”问题的重要手段，也是我国打赢种业的有力武器。
“从一开始，中国的航天育种就是以满足市场需求为目的，从促进国家农业发展、维护粮食安全、满足农民需求出发进行科研。国家航天育种工程的首席科学家刘路祥说，改进作物品种
航天育种是新种质资源的有力补充。赵辉在航天运载领域耕耘了30多年，见证了中国航天育种的起步和发展。"如果种业翻身，小种子也能产生巨大的能量."在赵辉看来，太空育种可以在短时间内创造出目前其他育种方法难以获得的稀有突变基因资源，快速培育出突破性的优良品种，从而进一步保障国家粮食安全。
我国牧草航天育种尚处于起步阶段。通过太空育种，杨宏山团队先后培育出优质、稳定、高产突出的“中天1号苜蓿”、“中天2号苜蓿”、“中天3号杂交苜蓿”三个新品种，并通过国家审定。
苜蓿具有高蛋白、高产、抗逆性强的特点，对我国畜牧业的发展具有重要意义。“苜蓿生产是中国农业的短板。目前，中国每年从国外进口130万吨至150万吨苜蓿干草。”苜蓿育种专家、中国农业大学生物学院教授王涛表示，与航天工程合作搭载苜蓿种子，对加快我国苜蓿育种进程大有裨益。
今年，我国将完成空间站在轨建设，然后转入10多年的应用和研制阶段。这意味着，未来将会有更多的种子“乘车进站”，在太空中迎接“蜕变”。
“随着中国航天事业的发展，航天育种行业也在不断创新和突破。通过航天育种创造具有自主知识产权的优质种质材料，选育出产业所需的优质、高产、抗逆性强的品种，对促进相关领域种业快速发展，保障国家种业安全具有现实意义。”李学林说。
来源：中国纪检监察报
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