航天育种是中国人独创 “太空种子”已有110种（图）

　　资料图片：2010年9月2日，在江苏省泰州市海陵现代农业科技示范园区，新采摘的巨型南瓜吸引了游人。南瓜直径近1米，高0.6米，重180公斤，是通过航天育种培育成的新品种。

　　“神舟八号”飞船在与“天宫一号”成功完成两次对接试验后，预计将于明晚返回地球。人们在欢呼庆祝我国载人航天工程取得又一个重大技术突破的同时，注意到“神舟八号”飞船又*进行了植物种子的空间搭载试验。这是我国自1987年开始利用返回式卫星搭载植物种子以来的第25次种子空间飞行航天育种试验。

　　中国科学家提出航天育种新思路

　　国家航天育种工程首席科学家、中国农科院航天育种研究中心主任刘录祥告诉记者，所谓航天育种，准确地讲叫航天诱变育种，是利用航天特殊环境因素诱变农业生物遗传改良，具体指利用空间环境的宇宙粒子、微重力、弱地磁、高真空等综合因素，在空间环境对农业生物的诱变作用来产生有益的基因变异，返回地面后通过进一步选育，创造农业育种材料、培育新品种的农业生物高技术育种新方法。

　　1987年8月5日，时任国家863计划应用生命科学课题责任专家蒋兴村研究员，利用我国第九颗返回式科学试验卫星*成功搭载了一批水稻和青椒等农作物种子。当时，搭载农作物种子的目的并不是为了育种，只是想看看空间环境对植物遗传性是否有影响。但是，科学家在实验中无意发现，极个别上过天的种子中发生了一些意外的遗传变异。后来人们开始考虑利用这种方式进行农作物航天育种。

　　早在20世纪60年代初，前苏联及美国的科学家就开始将植物种子搭载卫星上天，在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。1996年至1999年，俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。到2009年底，美国国家航空航天局所属的作物生理学实验室已经筛选出适合空间站培植的超矮小麦、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品种或品系。目前美欧利用国际空间站进行的太空植物试验研究，*终目的要使宇宙飞船成为“会飞的农场”，培育和筛选适应航天环境生长的不同植物品种是国外航天生物工程研究的重要方向。迄今为止，国外尚未见到有关利用航天诱变进行农作物育种的研究报道。

　　只有百分之几的优异者才能叫“太空种子”

　　刘录祥说，并非所有的种子只要上天一转，回到地面就会变得高产优质。卫星搭载过的种子只有百分之几甚或千分之几可能发生变异。尽管这一突变率较之传统的物理及化学诱变剂已相当突出，但仍有不少种子未发生任何突变或发生负效应突变。育种家往往要经历至少4至6年的时间，经过选择、淘汰、试种、审定，*终选育出优质高产的精品。因而，从众多空间飞行过的种子中筛选鉴定出有希望的真正“太空种子”，就成为一项艰苦复杂的工程。

　　以小麦为例，我们可以在下面的流程中看到航天育种的全部过程。

　　航天育种流程（以小麦为例）

　　*代

　　搭载回来的种子叫做“*代种子”，要全部种下去*代植株有时也会表现出一些生理变异性状，但科研人员只是观察记录下来，不做任何筛选。

　　第二代

　　收获的种子全部再种下去，长出来的叫第二代，这才开始选长得“好”的种子，例如筛选变矮秆的，以便增强抗倒伏性能；筛选穗子变大的，以提高产量；筛选变早熟的，以提早收获期等等。变异是随机的，有的变好，有的变“坏”，但我们可以根据育种目标进行定向选择。

　　第三代

　　通过上述筛选，选择出第三代种子继续播种，目的是看这些突变性状是否真正能够稳定遗传。

　　群体比较和异地试种

　　经过进一步筛选，再进行一定规模的群体比较试验，有时还要拿到河北、山东、河南等多个试验点去异地试种鉴定，看看在不同环境下是否都能表现出优良性状。

　　如此培育出的种子如果连续几年都表现很好，产量和品质超过给出的对照品种，就可以申请国家或省级的品种审定。经过审定认可的品种才能叫“太空种子”，并推向市场。

　　“太空粮”、“太空菜”是安全的

　　那么，人吃了航天育种培育出的农作物新品种生产的“太空粮”、“太空菜”，会不会有不良影响呢？

　　刘录祥告诉记者，实践证明航天育种是安全的，通过航天育种培育出的品种生产加工的食品也是安全的。这是因为在自然环境中，植物种子实际上也在发生变异，只是这个变异过程极其缓慢，变异频率很低，我们称其为自然变异。早期的植物系统育种方法大都是对这种自然变异的选择和利用。航天育种是人们有意识地利用空间环境条件加速生物体的这一变异过程，我们称其为人工变异。航天育种产生的变异与自然变异在本质上是没有区别的。太空种子的变异基因还是地面原来种子本身基因变异的产物。

　　事实上，国际上普遍用高剂量的核辐射装置为面包、大米、方便面、脱水蔬菜等消毒灭菌，这些食品都可以直接安全食用，并为多个国际组织所倡导。国际原子能机构组织倡导的核辐射诱变培育品种方法，迄今已经在世界70多个国家培育出3000多个植物突变品种。人们食用这些理化诱变品种加工出来的食物已经50多年了，根据人们长期的食用经验，理化诱变的食物是无任何危害的。因此，航天育种培育出来的产品是可以放心食用的。

　　“太空种子”已有110种

　　自1987年*利用返回式卫星搭载农作物种子开展航天诱变育种，特别是2006年组织实施国家航天育种工程和发射“实践八号”育种卫星以来，一大批产量和质量双高的新品种脱颖而出。目前，我国已利用航天育种技术先后在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、苜蓿等多种作物上培育出进入省级以上区域试验的优异新品系200多个，其中特优航2号水稻、航麦96小麦、中棉所50棉花等85个农作物新品种通过国家或省级品种审（认）定，使得我国利用航天技术培育的农作物新品种总数达到110个。

　　据不完全统计，“十一五”期间我国利用航天技术培育的农作物新品种累计推广应用4700多万亩，增产粮棉油15亿公斤，增加社会经济效益20多亿元，为提升我国粮食综合生产能力和农产品市场竞争力做出了积极贡献。

　　延伸阅读

　　航天育种机理仍在探索之中

　　刘录祥研究员在接受采访时表示，目前关于航天诱变的机理仍处于探索研究之中。基本上可以分为两种研究策略：一是通过对空间环境中的宇宙线辐射、微重力、弱地磁、高真空等因素分别进行一一排查和分析，来验证哪些或哪个因素是诱发种子产生变异的主因；二是通过对空间搭载诱变获得的突变个体与其原始亲本品种进行分子生物学和遗传学等的比较分析，以寻找突变发生的内在原因。

　　根据现有研究，可以认为空间诱变的诱因主要是太空中的高能粒子辐射，以及空间微重力的协同作用。正如前述，空间宇宙线辐射是原因之一。研究发现当植物种子被宇宙射线中的高能重粒子（HZE）击中后，会出现更多的染色体畸变，植株异常发育率增加，而且HZE击中种子的部位不同，畸变情况亦不同。根尖分生组织和胚轴细胞被击中时，畸变率*。不过，许多实验结果表明，经空间飞行的种子即使没有被宇宙粒子击中，发芽后也能观察到染色体畸变现象，而且飞行时间愈长，畸变率愈高。这说明微重力对种子亦具有诱变作用。