航天工程育种论坛聚焦一粒“种子”的太空旅行

2011-9-19 14:51 来源: 光明日报
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2009年2月6日,位于文昌市锦山镇内的文昌市创利农业开发有限公司湖山基地内,工作人员正在分拣嫁接成功的“创利一号”太空种西瓜苗。

  一粒种子,吸引了王礼恒、石元春、叶培建、孙家栋、吴明珠、戚发轫等十余位院士和全国近200位专家、学者的目光。

  不过,这不是普通的种子,我们的卫星、飞船曾搭载它飞上无垠的太空,在那儿,它沐浴过宇宙射线,承受了瞬时的重离子辐射。

  因经历非凡,它与众不同。

  9月7日—8日,由国家发改委高技术产业司、中国载人航天工程办公室、中国航天科技集团公司、中国农科院联合主办的“2011年航天工程育种论坛”在京举行。这颗神奇的种子,成为聚光灯下的“明星”。

  “太空育种”:神奇的变化

  “中国航天人有责任、有能力、有信心为中国航天工程育种工作作出应有的贡献!”中国工程院院士、中国航天科技集团公司空间技术研究院技术顾问戚发轫说。

  航天育种,也称为空间诱变育种、太空育种,是指利用返回式航天器和地面模拟空间环境装置,通过空间环境,包括宇宙辐射、微重力和弱地磁场等多种因素,对植物产生诱变作用,使种子产生变异,再通过严格的地面选育过程,获得优良农作物品种的过程。

  航天育种在我国已走过了24年的历程。1987年8月5日,我国第九颗返回式卫星成功发射,但许多人不知道的是,就在这颗卫星上,中国空间技术研究院的科研人员首次进行了农作物种子的太空搭载试验。

  “自那时起,我国先后利用15颗返回式卫星和7艘神舟飞船,搭载了上千种作物种子、试管苗、生物菌种和材料,获得了大量产生变异的新性状品种。”戚发轫介绍说。

  经历过“太空旅行”的种子,到底会发生什么神奇的变化呢?

  中国空间技术研究院的航天工程育种专家庞欣博士告诉记者,太空的特殊环境,包括强辐射、热磁声、超声波等,能对种子内在的DNA基因链条进行重离子打击,使其基因链条断裂,发生重组、重叠、缺失等变化,然后回到地面进行育种。

  “通过航天育种选育的种子一般具有高产、优质、抗病、抗逆、广适等特点,最大优势是缩短了品种选育时间,大约是传统育种方式所需时间的十分之一,甚至更短。”庞欣说。

  今年年初,“航天工程育种技术及产业”纳入了国家“十二五”战略性新兴产业规划。据此次论坛主席、中国航天科技集团公司党组书记、总经理马兴瑞介绍,“十二五”期间,中国航天科技集团公司将承担百颗卫星(飞船、探测器)的发射任务。“我们航天人将通过加快空间技术的发展,联合各方力量,推动产学研相结合、育繁推一体化,实现航天工程育种产业链的延伸及多元化发展。”

  太空:优质种质资源培育“基地”

  迄今为止,我国航天育种已经创造出了大批优质种质资源。

  中国农科院航天育种中心主任、国家航天育种工程项目首席专家刘录祥研究员说,航天工程育种是集航天技术、现代农业技术、生物技术于一体的跨学科系统创新工程,与传统育种相比,其最大优势是变异几率高、育种周期短,可在相对较短时间内,创造出大批优质的种质资源,是缓解我国农作物优质种源贫乏的有效途径之一。

  “比如‘航椒1号辣椒’,维生素C含量为234毫克,比一般辣椒提高了183%左右;‘太空5号小麦’口感好,产量超过传统品种10%以上;‘太空万寿菊’花期延长,能达到9个月。”刘录祥举例道。

  其实,种子搭载只是航天育种万里长征的一小步,最繁琐、最重要的工作是在后续的地面上完成的。据刘录祥介绍,种子经过空间搭载返回地面以后,必须经专业育种人员至少3至5年的筛选、淘汰、稳定化试验,从中选出有价值且具推广应用前景的品系,再经过进一步的试验和鉴定,最后还必须通过国家品种审定委员会的审定,才能被称为“太空种子”,进行推广应用。

  中国种子集团公司总农艺师刘杭介绍,目前我国拥有经过太空搭载的农作物共计9大类393个品种,育成并通过国家或省级鉴定的新品种达到70多个,有200多个品系在农业生产中推广应用,产生了良好的社会与经济效益。据不完全统计,全国各地航天育种推广种植基地大大小小的有100多个,推广种植面积累计近2000万亩。“这些经历非凡的种子大规模地应用在农业生产中,为航天工程育种的产业化发展奠定了坚实基础。”

  经历非凡的“太空种子”安全吗?

  经过太空“旅行”的种子会产生变异,它对人类安全吗?

  庞欣博士告诉记者,虽然目前科学界尚不清楚种子在太空条件下产生诱变的机理,但航天育种是一种安全的育种方式。它是利用宇宙空间诸多特有条件,使作物种子自身染色体发生变异,航天瓜菜没有导入外来基因,因此不会产生不良物质,安全性完全有保证,人们可以放心食用。

  据介绍,1996年时科研人员曾做过一个严格的实验:把经过我国第17颗返回式卫星搭载的种子,采用专业的伽马谱仪测定,发现它的放射性元素并没有增加。

  针对航天育种的安全性,刘录祥解释说:“如果一个作物的基因链条是‘12345’的话,航天育种只是将它的基因链条打乱了,可能变为‘15243’或‘13245’,它没有外来基因导入,而转基因的话,就可能增加一个‘6’,有外来基因的导入,这就是本质的区别。”

  科学家表示,在正常情况下,植物种子产生自然变异要经历漫长的过程,或许几十年,甚至上百年,而航天育种只是使这个速度加快而已,并不存在安全问题。