讓種子到太空去“鍍金”

王哲

航天育種可在相對較短時間內創新出優質的種質資源，能夠很好地緩解我國農作物優質種源貧乏的問題。

在去年大熱的美國好萊塢大片《火星救援》中，由馬特·達蒙飾演的科學家、宇航員馬克滯留火星，靠自己的知識儲備種土豆作為食物補給，通過艱苦卓絕的努力堅持等到救援，最終重返地球。而在中國的航天育種專家們看來，如果當時飛船帶上中國用于航天育種的種子材料，馬克在火星上的生活幸福感可能要強得多。

太空蔬果萌萌噠

萌萌的迷你南瓜、表皮“強韌”的西紅柿、高高掛著的小香蕉、五彩的菜椒、變色的月季……本刊記者日前在位于通州國際種業科技園區的北京神舟綠鵬農業科技有限公司看到，這里種植的蔬菜、水果和花卉看起來既新奇又可愛，它們都是通過太空旅行后培育出來的具有突破性的優良品種。

航天育種對于很多人來講只是在科幻小說里出現的情節，但在北京神舟綠鵬農業科技有限公司董事長趙輝看來，它是非常有意義的一項事業，“讓種子材料上天，通過宇宙射線、超真空、微重力等特殊的太空環境促進種子發生基因突變，使農作物種子有益變異率高，育種期限縮短，育種材料更為豐富，可在相對較短的時間內創新出優質的種質資源，很好地緩解我國農作物優質種源貧乏的問題。長遠來看，這是解決中國十幾億人口吃飽吃好的大事業。”

趙輝隨后話鋒一轉，“但航天育種并不像人們想像得那么神奇，‘太空之旅只是走了種子培育的第一步，后面還有大量繁瑣枯燥的工作要做，在太空歸來后的三至五年內，要對這些種子進行種苗培育、栽培觀測，再經過選擇、淘汰、試種、審定等一系列艱苦復雜的程序，才有可能形成新品種?！?/p>

“自然條件下，環境的改變也能導致種子發生基因突變，環境會篩選出適應性更強的基因。但這個過程是緩慢而又被動的，而且變異率極低。”該公司副總經理李靜對本刊記者進一步解釋說，“自然基因突變產生一些好的性狀，如器官變大、口味變好等，人們發現后進行人工種植，自然選擇的概率通常在百萬分之一以下。而上過天的種子誘變率高，一般能達到千分之五，基因的有益變異率大大增加，基因選育就會更為主動。比如我們基地經我國第22顆返回式衛星搭載金針菇選育出的新品種，生長期縮短了20%。”

人工代替不了航天育種

進入公司的育苗實驗室，首先要經過紫外線消毒并穿上專門的工作服。在實驗室里，本刊記者看到，工作人員正在認真地對已經形成新品種的太空種子幼苗進行分苗。分苗后，所有的種苗都將被放入育苗瓶進行營養栽培，在長到一定程度后，就可以銷售和種植了?！斑@只是復雜的航天育種的其中一步，我們通過這種育苗方法提高種苗的免疫力和抗病能力，以此來提高種苗種植的成活率，提升產量?！壁w輝對記者說。

受航天育種的啟發，通過人工射線增加種子的基因突變率是不是也可以，何必勞神費力地讓種子去太空轉一圈？趙輝對記者解釋說，目前的人工誘變嘗試致死率高，應用效果差，“人工采用伽馬射線，更多作用于種子表面，模仿太空狀態的劑量很難控制。在太空更多的是粒子輻射，穿透力強，太空種子的成活率能夠達到90%以上，而且變異效果好。”他舉例說，用衛星搭載的水稻種子，其變異幾率為12.5%，比地面處理的變異幾率提高100倍。

趙輝還特別強調說：“航天育種是利用太空特殊的條件環境產生的基因突變，這種突變自然條件下完全可以發生，只是需要更久的時間，而轉基因是人工地進行基因重組。從科學上來說，航天育種技術與轉基因無關。”

北京神舟綠鵬農業科技有限公司成立于2011年9月，是由中國空間技術研究院的全資子公司神舟生物科技集團有限公司和東昇集團、晨農集團共同出資設立的一家農業高科技企業。綠鵬參與神舟飛船上搭載植物試管苗的地面選育試驗，培育出的太空香蕉、太空樹莓、太空葡萄、太空蘭花、太空百合、太空月季等作物已供向深圳、海南、遼寧等多個區域。在這當中，適宜北京種植的各種蔬菜和太空草莓、太空樹莓等，也都在航天育種科技園進行種植試驗。“早熟的太空香蕉幫助海南的蕉農躲避了臺風的威脅；生物能量很高的蘆竹可以當做生物燃料，對環境影響小；太空樹莓具有高經濟價值，已經作為航天集團扶貧計劃的一部分在貧困地區示范種植……”李靜不無自豪地介紹。

航天育種是我國的發明

本刊記者了解到，早在上世紀60年代初，蘇聯、美國的科學家就發現植物種子搭載衛星上天返回地面后，其染色體畸變頻率大幅增加。到上世紀80年代中期，美國將番茄種子送上太空后獲得了變異的番茄后代，而且可以食用。1996年至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。國外搭載植物種子上天的主要目的是用于探索空間條件下植物生長發育規律，其目的在于使宇宙飛船成為“會飛的農場”，最終解決宇航員的食品自給問題。

“利用航天誘變進行農作物育種可以說是我們國家的發明，”趙輝介紹說，“有關理論研究肯定是美國和俄羅斯更強，但論到育種方面，我們的實踐經驗要豐富得多?！?/p>

1987年8月5日，跟隨我國第九顆返回式科學試驗衛星，一批水稻和青椒等農作物種子被送向了遙遙天際，這是我國農作物種子的首次太空之旅。我國先后22次利用返回式衛星和神舟飛船搭載植物種子、菌種、試管苗等近4000種，經地面篩選育成200多個農作物優良新品種、新品系并進入品種區域試驗，通過國家或?。ú浚┘夎b（審）定的新品種有72個，包括水稻、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，并從中獲得了一些有可能對產量有突破性影響的罕見突變材料。到目前，我國累計推廣“太空糧食作物”240萬公頃，增產糧食13億公斤，新增直接經濟效益21億元。

“如果《火星救援》拍續集，建議編劇設計一個帶中國的航天育種成果到火星試種的情節，相信還會發生更加有意思的故事?！壁w輝對本刊記者說。