航天育種:“神舟”孕育神奇“太空種”

航天育種這個不算新但科技含量極高、關系到農業和人們生活質量的話題，一直備受關注。航天育種要經歷什么樣的流程？太空種子長成的農作物食用后是否安全？

“神舟八號”飛船在與“天宮一號”成功完成兩次對接試驗后，返回艙于11月17日在內蒙古四子王旗著陸。人們在歡呼慶祝我國載人航天工程取得又一個重大技術突破的同時，“神舟八號”飛船又一次進行的植物種子空間搭載試驗備受關注。這是我國自1987年開始利用返回式衛星搭載植物種子以來的第25次種子空間飛行航天育種試驗。

中國科學家獨創航天育種新思路

“種子上天一轉，下來就增產，就是太空種子，這個概念是不科學的。”天水神舟綠鵬農業科技有限公司副總經理胡小明開門見山地說。

所謂航天育種，準確地講叫航天誘變育種，是利用航天特殊環境因素誘變農業生物遺傳改良，具體指利用空間環境的宇宙粒子、微重力、弱地磁、高真空等綜合因素，在空間環境對農業生物的誘變作用來產生有益的基因變異，返回地面后通過進一步選育，創造農業育種材料、培育新品種的農業生物高技術育種新方法。

1987年8月5日，時任國家863計劃應用生命科學課題責任專家的蔣興村研究員，利用我國第九顆返回式科學試驗衛星首次成功搭載了一批水稻和青椒等農作物種子。當時，搭載農作物種子的目的并不是為了育種，只是想看看空間環境對植物遺傳性是否有影響。但是，科學家在實驗中無意發現，極個別上過天的種子發生了一些意外的遺傳變異。后來人們開始考慮利用這種方式進行農作物航天育種。

早在20世紀60年代初，蘇聯及美國的科學家就開始將植物種子搭載衛星上天，在返回地面的種子中發現其染色體畸變頻率有較大幅度的增加。1996~1999年，俄羅斯等國在“和平號”空間站成功種植小麥、白菜和油菜等植物。到2009年年底，美國國家航空航天局所屬的作物生理學實驗室已經篩選出適合空間站培植的超矮小麥、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品種或品系。

目前，美歐利用國際空間站進行的太空植物試驗研究，最終目的要使宇宙飛船成為“會飛的農場”，培育和篩選適應航天環境生長的不同植物品種是國外航天生物工程研究的重要方向。迄今為止，國外尚未見到有關利用航天誘變進行農作物育種的研究報道。

“太空種子”成功率極低

國家航天育種工程首席科學家、中國農科院航天育種研究中心主任劉錄祥說，并非所有的種子只要上天一轉，回到地面就會變得高產優質。衛星搭載過的種子只有百分之幾甚或千分之幾可能發生變異。盡管這一突變率較之傳統的物理及化學誘變劑已相當突出，但仍有不少種子未發生任何突變或發生負效應突變。

“種子搭載只是航天育種萬里長征的一小步，最繁瑣、最重要的工作是在后續的地面上完成的。”胡小明強調，與轉基因、核輻射等人工誘變育種技術相比，航天育種技術只是前期的誘變過程，是通過太空環境實現的，而后續的地面培育工作基本相同。

他解釋說，種子經過空間搭載返回地面以后，須經專業育種人員至少4～6年的篩選、淘汰、穩定化試驗，從中選出有價值且具推廣應用前景的品系，再經過進一步的試驗和鑒定，最后還要通過國家品種審定委員會的審定，才能被稱為“太空種子”，進行推廣應用。

“太空糧”“太空菜”食用安全

轉基因食品安全性問題正日益受到人們的關注。而航天育種也一度被當做一種轉基因產品，其食用安全性備受質疑。那么，人吃了航天育種培育出的農作物新品種生產的“太空糧”“太空菜”，會不會有不良影響呢？

劉錄祥表示，實踐證明航天育種是安全的，通過航天育種培育出的品種生產加工的食品也是安全的。這是因為在自然環境中，植物種子實際上也在發生變異，只是這個變異過程極其緩慢，變異頻率很低，我們稱其為自然變異。早期的植物系統育種方法大都是對這種自然變異的選擇和利用。航天育種是人們有意識地利用空間環境條件加速生物體的這一變異過程，我們稱其為人工變異。航天育種產生的變異與自然變異在本質上是沒有區別的。太空種子的變異基因還是地面原來種子本身基因變異的產物。

劉錄祥解釋說：“如果一個作物的基因鏈條是‘12345’的話，航天育種只是將它的基因鏈條打亂了，可能變為‘15243’或‘13245’，它沒有外來基因導入，而轉基因的話，就可能增加一個‘6’，有外來基因的導入，這就是本質的區別。”

事實上，國際上普遍用高劑量的核輻射裝置為面包、大米、方便面、脫水蔬菜等消毒滅菌，這些食品都可以直接安全食用，并為多個國際組織所倡導。國際原子能機構組織倡導的核輻射誘變培育品種方法，迄今已經在世界70多個國家培育出3000多個植物突變品種。人們食用這些理化誘變品種加工出來的食物已經50多年了，根據人們長期的食用經驗，理化誘變的食物是無任何危害的。因此，航天育種培育出來的產品可以放心食用。

航天育種效益良好

自1987年首次利用返回式衛星搭載農作物種子開展航天誘變育種，特別是2006年組織實施國家航天育種工程和發射“實踐八號”育種衛星以來，一大批產量和質量雙高的新品種脫穎而出。

目前，我國已利用航天育種技術先后在水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、苜蓿等多種作物上培育出進入省級以上區域試驗的優異新品系200多個，其中特優航2號水稻、航麥96小麥、中棉所50棉花等85個農作物新品種通過國家或省級品種審(認)定，使得我國利用航天技術培育的農作物新品種總數達到110個。

據不完全統計，“十一五”期間我國利用航天技術培育的農作物新品種累計推廣應用4700多萬畝，增產糧棉油15億公斤，增加社會經濟效益20多億元，為提升我國糧食綜合生產能力和農產品市場競爭力作出了積極貢獻。