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我国航天育种成果为农业造福断线蕨

时间:2020/05/20 20:23:39 编辑:

我国航天育种成果为农业造福

全国消息:高精尖的航天技术和传统的农业之间看似毫无联系。不过,现在二者已经被科学家们完美结合起来,使航天技术成为了推动农业发展的重要手段———他们借助航天工程把农作物种子送入太空,利用特殊空间环境培育农作物新产品,从而提升农业的生产水平。那么,航天育种有何种优势,能为我国农业发展带来哪些好处?

多种技术的完美组合

与传统的育种方式相比,航天育种的另一优势在于能够创造出一大批特异种质资源,以缓解或解决我国农作物育种种质资源贫乏这一瓶颈问题。

稍加留意,您就会发现,色彩艳丽的青椒,口感细腻的西红柿,体型硕大的冬瓜等稀奇蔬菜,渐渐在超市货架上多了起来。其实,这些都是普通的蔬菜种子经过“太空旅行”后,科学家培育出来的新品种。也就是说,它们都是航天育种的产物。那么什么是航天育种呢?

所谓航天育种,也被称为空间技术育种或太空育种,就是指利用返回式航天器和高空气球等所能达到的空间环境对植物的诱变作用以产生有益变异,在地面选育新种质、新材料,培育新品种的农作物育种新技术。航天育种是航天技术与生物技术、农业育种技术相结合的产物,是综合了航天、遗传、辐射、育种等学科的新兴技术。

众所周知,宇宙空间的物理环境与地面有很大的差异。空间环境的显着特征是存在宇宙粒子辐射、微重力、弱地磁、高真空和超洁净等特点。科学实验证明,宇宙粒子辐射和微重力等综合环境因素对植物种子的生理和遗传性状具有强烈的影响,因而在过去的几十年里一直受到国内外研究者的广泛关注。

当然,普通农作物种子如果仅仅是在太空遨游一段时间,并不会成为太空种子。实际上,“种子搭载只是航天育种的开始,更繁杂、最重要的工作是在后续的地面育种工作中完成的。”中国农科院航天育种研究中心主任、国家航天育种工程项目首席科学家刘录祥研究员说,“搭载种子经过育种专家的筛选后,有时还需要结合其他多种育种技术,比如常规育种及杂种优势利用技术等进行进一步的选育。”

也就是说,搭载种子回地面以后,还要经过筛选、淘汰、稳定化试验等过程,从中选出有价值的、有推广应用前景的品系,并经过进一步的试验和鉴定,最后还必须通过国家或省级品种审定委员会的审定,才能被称为太空种子进行大规模推广。而这个过程,最快也需要4至5年的时间。不过,同传统育种方式相比,这个过程耗时已经是很短的了。

所以,航天育种的优势之一就是能快速有效地直接选育优良品种。“传统的农业育种一般需要8至10年时间,而航天育种有可能将时间缩短一半。这对我国粮食增产、农民增收具有重要意义。”刘录祥告诉记者,“与传统的育种方式相比,航天育种的另一优势在于能够创造出一大批特异种质资源,以缓解或解决我国农作物优质育种种质资源贫乏这一瓶颈问题。”

目前,我国科研人员利用航天诱变技术,已选育出一批特大穗高产型种质、特优质种质、抗病种质、优异新矮源种质以及极早熟优质种质等育种新材料。如,优质抗倒型水稻新种质“航1号”和“航2号”,优质大穗型水稻恢复系“航恢6号”、“航恢7号”、“航恢8号”,优质极早熟小麦新种质“早优8581”等。再如,从空间搭载籼稻品种“特华占13”诱变后代中筛选的一个水稻突变材料,株高只有58厘米至66厘米,且单株分蘖数达到19个,有可能成为水稻育种的新矮源。

这些丰富的育种新材料,为拓宽基因资源提供了一条有效而可行的途径,对促进农作物育种发展有很大作用。目前,这些新种质、新材料已广泛应用于稻麦常规育种和杂种优势育种。

二十余年的不懈探索

实施航天育种工程使育种实践和理论基础很好地统一起来,促进航天育种学的建立与发展。

航天育种技术的产生、发展,跟人类对外层空间的探索密不可分。早在20世纪60年代初,前苏联及美国的科学家就已开始将植物种子搭载卫星上天,并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。

20世纪80年代中期,美国将番茄种子送上太空,在地面试验中也获得了变异的番茄,种子后代无毒,可以食用。1996年至1999年,俄罗斯等国还在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。

我国的航天育种始于1987年。当时,带着水稻和青椒等种子的我国第9颗返回式卫星上天,这是我国农作物种子的第一次太空之旅。当初搭载种子的目的也并不是为了育种,只是想探测太空环境对植物遗传是否有影响。但科学家们无意间发现,这些上天的种子发生了一些出人意料的变异:经空间搭载的萝卜种子幼苗茁壮,叶片上没有虫眼。更为神奇的是,完成了太空之旅的大蒜种子也发生了突变,长出的蒜头竟重达150克。于是,航天育种的研究被提上了日程,我国在航天育种领域进行了一系列的探索。

1996年,王淦昌院士联合7位着名专家学者联名给中央写信,建议把航天育种工程列入国家计划,发射一颗农业卫星,为我国农业发展服务。2002年,科技部将农作物航天育种课题正式列入国家“十五”863计划,为航天育种技术的发展奠定了坚实基础。

2003年4月,经国务院批准,国家发展改革委、财政部、原国防科工委批复了农业部、中国航天科技集团联合编制的航天育种工程项目可行性研究报告,航天育种工程项目正式启动。实施航天育种工程有利于在广泛开展育种实践的同时,充分加强航天育种应用基础理论的探索和研究,使育种实践和理论基础很好地统一起来,促进航天育种学的建立与发展。这对于继续保持我国在该领域的国际先进性、创造性及航天育种产品开发方面的世界领先地位,推动航天育种高新技术产业发展具有极其重要的意义。

2006年9月9日,我国第一颗、也是世界上迄今惟一一颗专门用于航天育种的卫星————“实践八号”成功发射,标志着航天育种从零星搭载到探索性试验、再到研究和技术应用的质的飞跃。我国开始在较大范围内组织全国优势力量,全面开展农作物航天育种。2008年,依托国家航天育种工程的“空间环境农业应用关键技术研究与示范”课题被列入国家“十一五”科技支撑计划。

立足产业的广阔前景

我国的航天育种一开始就是以满足市场需要为目标,从国家农业发展、维护粮食安全和农民的需求出发开展科研工作的。

“民以食为天,农以种为先。优良品种是农业发展的决定性因素,对提高农作物产量、改善农作物品质具有不可替代的作用。”刘录祥说,“在当前资源有限的条件下,改善作物品种是提高粮食产量的重要出路,航天技术是解决这一问题的有效途径之一。”

目前,我国绝大部分的农作物新品种都是在常规条件下经过若干年的地面选育培育而成的。作为目前世界上仅有的3个掌握返回式卫星技术的国家之一,我国航天科学家和农业科学家充分利用这一优势,把航天这一最先进的技术领域与农业这一古老的传统产业相结合,在航天育种领域取得了一系列的开创性研究成果。浩瀚的太空已成为中国科学家培育农作物新品种的实验室和育种基地。20多年间,越来越多的种子被搭载到太空,越来越多的奇迹也由此诞生。

我国第一个太空种子品种在1998年通过省级审定后,大批太空种子就如雨后春笋不断冒了出来。经空间诱变育种技术培育出的航天青椒一个在半斤以上,亩产5000公斤左右,维生素C含量增加20%。航天育种稻杂交品种,百亩亩产达到800公斤,其中“II优航1号”是全国首个百亩亩产突破900公斤的超级稻,至今仍保持再生稻头季、再生季和全国百亩亩产3项世界纪录。

通过航天育种,我国科学家还培育出了特大粒的红小豆、特长的油菜、含铁量增加69%的巨穗谷子,紫色、红色、茶色、绿色的水稻,早熟高产的红薯和高产大葱等。抗病番茄、优质棉花、高产小麦等也相继诞生,这些为提高农作物的产量和质量,促进我国农业发展作出了巨大贡献。

截至目前,我国已经有70多个品种的太空种子通过了审定。尤其是2006年以后,国家进一步加大了对航天育种支持和投入的力度,在全国范围内实现了人力、物力、财力的配套协作,航天育种更是进入了快速发展时期,在这期间有多达35个品种的太空种子通过了审定。

“2006年以来通过审定的35种太空种子已经推广了2500多万亩,增产粮食10多亿公斤,实现社会经济效益14亿多元。”刘录祥说,“这些成就的取得在很大程度上是因为,我国的航天育种一开始就是以满足市场需要为目标,从国家农业科技发展、维护粮食安全和农民的需求出发开展科研工作的。”

展望未来,刘录祥告诉记者,“十一五”期间,我国航天育种领域已经开始进行了科研平台和协作网络的建设;“十二五”期间,则将充分利用已经建成的平台网络,把跨区域不同作物种类结合起来,重点进行农作物新品种的培育。

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