一場太空種子的“變形計”

張晴丹

這幾天，經歷“奔月之旅”歸來的一部分水稻、苜蓿和燕麥種子已經在實驗室里出苗，并且長勢喜人，它們承載著解決種源“卡脖子”問題的重大任務。

種子遨游太空并不是什么新鮮事，神舟八號、神舟十號、天宮一號、實踐十號等都曾搭載不同的種子上天。然而，這次與嫦娥五號同行的種子，經歷了與以往完全不同的“太空之旅”，這場“遠行”完成了深空空間誘變實驗，帶來了更大變化的可能。

30多年的航天育種事業，一批又一批優良品種的“誕生”，都在獻力于中國種業翻身仗，為實現“種業強國夢”的目標而不懈努力。

搭載機會難得

種子肩負重任

種子被視為農業的“芯片”，但是我國種業底子薄、資源家底不清，自主創新水平不及發達國家，一些農作物種子被國外壟斷，要下決心把民族種業搞上去，就要加緊培育具有自主知識產權的優良品種。

“要想培育優良新品種，必須有優異的種質資源，這就需要用不同方法來創新種質獲得育種材料。目前已有的方法和手段有野生種收集、雜交、基因編輯、分子設計和空間誘變等，其中的空間誘變更具‘潛力?！敝袊r業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所（以下簡稱蘭州牧藥所）抗逆牧草育種與利用團隊首席專家楊紅善在接受筆者采訪時表示。

楊紅善介紹，空間誘變有三大“寶”，分別是高真空、微重力、空間射線，這三個因素共同作用可以使得種子內部的遺傳基因發生變化，種子回到地面后就有可能會“變異”出符合育種家需要的育種材料。

每一次的載荷非常有限，此次嫦娥五號搭載了以航天育種產業創新聯盟（以下簡稱聯盟）牽頭的多家單位提供的水稻、苜蓿、燕麥、蘭花、竹子等各類農作物、林草花卉種子共30余種?！奥撁税l揮組織成員單位協作科研攻關的作用，用好搭載材料，從中取得更多科學發現和研究試驗成果?！甭撁死硎麻L梁小虹表示。

能上天的種子都是“天選之子”，要通過層層選拔?！霸诖钶d之前，我們要測定發芽率，選擇發芽率在95%以上的種子，并逐粒進行人工‘精選，要保證每粒種子飽滿?！睏罴t善說，這次搭載的牧草種子分兩類，一個是被譽為“牧草之王”的紫花苜蓿種子8.3克，一個是高海拔地區優質牧草燕麥種子10克，它們的主要用途是解決牛羊口糧問題。

與以往神舟飛船、返回式衛星等搭載不同的是，嫦娥五號地月往返共23天，整個空間飛行距離接近80萬公里，與近地軌道的整個環境因素差異巨大。

“深空環境對于生命的影響是一個非常重要的研究課題。我們搭載的近2500?！骄巯憬z苗水稻品系種子經歷了范艾倫輻射帶和太陽黑子爆發，這些空間環境因素可能會對水稻實驗材料的變異率和變異幅度產生重大影響，理解這種變化，對下一步探討物種進化和生命起源具有理論價值?！眹抑参锖教煊N工程技術研究中心副主任郭濤在接受采訪時說。

對于科研人員來說，這是一次“無比難得的機會”。

找尋變異性狀

獲得優良種質

搭載只是第一步，結束“太空之旅”回到地面后，種子會被分為三部分，一小部分用于早期室內實驗，大部分用于大田種植實驗，剩下的會作為種質資源保存起來。要做的第一件事就是取少量的材料，全方位地觀察其萌發變化。

“從宏觀到微觀都有一系列的變化。宏觀體現在水稻的農藝性狀，比如株高情況、分蘗多與少等，微觀則體現在細胞學染色體上，再具體一點，比如DNA分子的遺傳物質、堿基的序列等，都可能發生‘變異。”郭濤介紹。

然后，科研人員要把這些變化與沒有上天的種子進行對比，尋找差異以及原因。種子出苗后，種到大田里尤為關鍵，可以觀察生長發育總體變化。不過，郭濤表示，這一過程很艱辛，需要經過多個遺傳世代才能最終把更好的優良性狀“固定”下來，用分子生物手段把相關基因克隆，再針對這個基因開展更多育種工作。

在郭濤看來，航天育種是一個“長跑”的過程，覆蓋種子多個生命周期。就水稻而言，要完整地做完整個實驗需要4～5年，或者更久的時間。

而中國十大名花之一的蘭花，其育種時間比水稻還要長，國蘭雜交育種過程長達8年，縮短育種時間是此次蘭花種子搭載的一個主要目的?！拔覀冞x擇的是國蘭、杓蘭、兜蘭等3屬7種蘭花種子，都是中國蘭花，沒有洋蘭?！北本┝执罅謽I科技股份有限公司總經理楊明琪在接受采訪時說。

他們對這3個屬寄予了不同的厚望?！跋Ｍ苓x育出花期更長、花色更豐富、葉形更多樣、抗逆性更強的國蘭和兜蘭;并且，讓杓蘭實現種子繁殖，以此提高產量，改變瀕?，F狀?！睏蠲麋鞅硎?。

搭載回來的種子許多都已開展研究。根據目前水稻種子的發芽和出苗情況，郭濤滿懷期待，因為這些種子發芽速率更快，“深空環境因素的持續作用，似乎使得它們的遺傳物質更加‘活躍”。

這或許也與這些水稻種子來源于“太空世家”息息相關。這個“航聚香絲苗”種子的父親“華航31號”和母親“航恢1508”都是經過空間誘變選育出的新品種，其性狀本身就比較優良。

最近，一小部分紫花苜蓿和燕麥種子也相繼發芽出苗?！坝捎诓皇欠N植季節，我們的主要工作會放到3月份，育苗后種植到大田里，完成整個生育期?！睏罴t善介紹。

相比之下，蘭花種子的發芽進程緩慢很多。楊明琪透露，此次搭載后部分果莢出現開裂，蘭花種子的發芽正在努力中。

產品走進市場

產業蓬勃發展

從1987年我國先后利用返回式衛星、神舟飛船開展航天育種搭載實驗以來，經過30多年的發展，創制了許多種質資源，通過審定的新品種超過200個，產生的經濟效益達2000億元左右，這些新品種都是“優等生”，有著各自的“閃光點”。

作為我國排在第一位的糧食作物，水稻的研究意義非凡?！拔覀冎行木褪且运緸樽钪饕膬瀯莺吞厣?，目前已經選育了57個水稻新品種在生產上大量推廣和應用，推廣面積超過6000萬畝?！惫鶟榻B。其中，“華航31號”經過空間誘變后的產量提升10%，成為了廣東省農業主導品種。華航聚香系列品系具有特優質、多抗等特性，在市場上備受青睞。

蘭州牧藥所通過航天誘變育種培育出的國家新品種“中天1號紫花苜?！?，直觀表型性狀為多葉，以5葉為主（常規苜蓿為3片小葉），葉片越多，產量越高，比對照品種產量高10%以上，粗蛋白質含量也更高。楊紅善介紹，這個品種目前正在北方地區大面積推廣種植。

一提到太空農作物，就避不開一個食品安全的話題。

“航天育種新品種的安全性是毋庸置疑的。”郭濤表示，空間誘變改變的是水稻的性狀，不會導致大米成分的變化，對人的遺傳物質也不會產生任何不利影響。

楊紅善認為，自然界本就存在突變，空間誘變只是提高了突變的概率，很安全。據統計，全世界突變品種的數量達3280多個，62%屬于誘導突變，其中25%是水稻品種，大麥約占10%，都已經在全世界廣泛使用。

2015年，國際空間站的宇航員就在太空中收獲了他們種植的生菜，并且直接食用，更生動地證明了航天育種的安全性。

實際上，航天育種的產品已經廣泛深入各個產業鏈，產品已經延伸到市場上，進入了我們的“米袋子”和“菜籃子”，只是很多人并不知曉。

郭濤指出，我國有完善的規章制度保障食品安全。一個品種要想“端上”百姓的餐桌猶如“西天取經”般不易，會經歷一系列“把關”，比如品比試驗、區域試驗、生產示范等，還要通過省級以上農作物品種審定委員會審定，才可以大面積推廣。

“凡是能在市面上合法流通的水稻產品都符合國家的食品安全要求，大家完全可以放心食用?！惫鶟龔娬{。