從太空到田間：

“奔月”種子有望助攻農(nóng)業(yè)種源難題

【在習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想指引下——新時(shí)代新作為新篇章】

在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心(以下簡稱“中心”)，一間薄膜溫室里的幾個(gè)藍(lán)色育秧盤，以及盤里栽培的正在茁壯成長的1500株青苗，幾乎牽動(dòng)著從中心主任陳志強(qiáng)到普通同學(xué)每個(gè)人的心。因?yàn)椋嘤@批幼苗的種子，曾是舉世矚目的嫦娥五號(hào)探測器的乘客。

“它們名為航聚香絲苗，是名副其實(shí)的太空二代，也是目前人類史上飛得最遠(yuǎn)的稻種。不夸張地說，這批稻種拓展了人類航天育種的研究邊界和想象空間。”陳志強(qiáng)說。

優(yōu)良基因疊加讓種子好上加好

其實(shí)，航天育種并非新鮮事。20世紀(jì)60年代，美國、蘇聯(lián)、加拿大、日本等國家已經(jīng)開始陸續(xù)開展航天誘變育種實(shí)驗(yàn)，我國于20世紀(jì)80年代加入其中。今天人們的餐桌上，就不乏通過這種方式培育出的優(yōu)質(zhì)品種。

之所以進(jìn)行航天育種，是因?yàn)樘窄h(huán)境和地面環(huán)境具有較大差距。在宇宙高真空、微重力、弱磁場以及復(fù)雜輻射的作用下，生物的遺傳物質(zhì)會(huì)發(fā)生變異，并由此產(chǎn)生新的性狀。這些性狀可以作為新的種質(zhì)資源保存下來并加以利用，解決了科學(xué)家受地面資源限制，無法收集新型多樣性性狀的問題。

太空二代的稱謂，是因?yàn)榇舜紊咸斓姆N子，其父、母本都是先前航天育種成果。父本“華航31號(hào)”是目前廣東省主導(dǎo)的品種，母本“航恢1508”也被導(dǎo)入20多個(gè)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良基因。讓種子的各種性狀好上加好，是科研人員們對(duì)此次搭載實(shí)驗(yàn)的期待。

在被航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)攜手送往約23天、76萬公里的環(huán)月旅行后，這些種子遇到范艾倫輻射帶和太陽黑子爆發(fā)。“在地面上，研究人員借助射線、重離子等輻射，或模擬微空下的微重力環(huán)境來進(jìn)行種子誘變。相比之下，深空環(huán)境極為獨(dú)特，預(yù)期將產(chǎn)生更強(qiáng)烈的遺傳效應(yīng)。”中心副主任郭濤介紹，這些種子內(nèi)含4萬個(gè)基因，基因經(jīng)過深空環(huán)境發(fā)生改變后，可以通過對(duì)其定向跟蹤，從而發(fā)現(xiàn)可利用的優(yōu)良基因。

“奔月”種子有望3月底栽入田間

這次將“奔月”種子帶到廣東播種的華農(nóng)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心，是國內(nèi)水稻研究的優(yōu)勢單位，也是航天育種領(lǐng)域領(lǐng)先的國家級(jí)科研平臺(tái)。自1996年以來，該中心先后培育出57個(gè)水稻新品種，通過各級(jí)品種審定，其中農(nóng)業(yè)部認(rèn)定超級(jí)稻品種4個(gè)，獲教育部優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)、全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎(jiǎng)、廣東省科技獎(jiǎng)等省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)9項(xiàng)。

種子自2020年年底返回中心后，便開始重新適應(yīng)地球生活。“種子回來后，我們進(jìn)行了幾方面的工作。首先是測定它們的重量，其次將種子分成2份，一部分作為種質(zhì)資源和標(biāo)本永久保存，另一部分用于種子萌發(fā)、幼苗生長和對(duì)照進(jìn)行比較試驗(yàn)。”郭濤說。

今年2月底進(jìn)行的種子播種，采用的是點(diǎn)播方式，每一個(gè)點(diǎn)播盤的四周都用筆畫上刻度，通過橫、縱坐標(biāo)軸定位來標(biāo)號(hào)每一粒種子，該標(biāo)號(hào)相當(dāng)于種子的名字，今后將以此為基礎(chǔ)，建立種子檔案，跟蹤每一粒種子的生長狀況。

郭濤介紹，此次播種后秧苗們有望能在3月底移栽到大田，此時(shí)會(huì)對(duì)每一棵植株進(jìn)行取樣，包括葉片和成熟季節(jié)的種子。取樣之后結(jié)合現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行分析，幫助明確基因組變化，選育優(yōu)良個(gè)體、定位優(yōu)質(zhì)基因。

“這批水稻有望在6月底迎來收割，然后進(jìn)行第二個(gè)世代的播種。如果順利的話，育種成果有望在明年年底初步呈現(xiàn)。”郭濤表示，按照航天育種的一般規(guī)律，在4至5個(gè)世代后可以把水稻的優(yōu)良性狀穩(wěn)定下來，進(jìn)而選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的水稻新品種。

讓農(nóng)業(yè)“芯片”服務(wù)國家種子安全

“種子是農(nóng)業(yè)‘芯片’，確保種子安全是國家確定的重大戰(zhàn)略。探月工程經(jīng)過慎重考慮，選擇航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟開展種子深空搭載工作，希望能將航天重大工程與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，共同提升中國的糧食安全水平。”在向華南農(nóng)業(yè)大學(xué)移交“奔月”種子時(shí)，探月與航天工程中心副主任劉彤杰表示。

陳志強(qiáng)介紹，水稻是我國最重要的糧食作物，是國家長治久安的戰(zhàn)略基石。我國種業(yè)市場規(guī)模將近千億，但種業(yè)自主創(chuàng)新水平尚有待提高，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良基因和種質(zhì)資源是提升我國水稻品種選育能力的重要環(huán)節(jié)，也是我國現(xiàn)代種業(yè)卡脖子的問題之一。

“這次搭乘我國的航空器進(jìn)行深空空間誘變?cè)囼?yàn)，是100%的中國原創(chuàng)，必將產(chǎn)生一大批原創(chuàng)性的科技成果。”陳志強(qiáng)表示，希望利用嫦娥五號(hào)開展的深空搭載，有望幫助人類更深入了解水稻如何響應(yīng)深空環(huán)境的分子及遺傳機(jī)制，為探索生命起源、物種進(jìn)化和宇航生物安全提供理論支撐；獲取一批具有重要價(jià)值的優(yōu)良新基因，并形成完善的關(guān)鍵基因利用技術(shù)體系，服務(wù)于水稻品種選育；選育一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、綠色的水稻新品種，滿足多元化產(chǎn)業(yè)需求，通過產(chǎn)學(xué)研合作推廣應(yīng)用，提升我國糧食安全水平。

(記者 王忠耀 吳春燕)

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