圖為“航椒8號”種苗。

    太空種子選拔流程  制圖：王澎劉耘竹

 
 
    圖為成串的航天番茄。
 

編者按

    談到航天作物，你會首先想到什么？

    一畝地產辣椒5000公斤，一根豇豆1米長，一個茄子重3斤……大多數人可能會想到這些高產量的航天蔬菜新品種。其實除了這些，還有耐鹽堿、抗干旱能力強的“航天一號”小麥；適合做糕點、口感好的弱筋小麥“太空五號”；適合做面條、餃子的中強筋小麥“航麥96號”……航天育種為我國農作物新品種選育提供了更多優質的種質資源。

    而在這些優質航天品種通過審定之前，要經過和常規育種相差無幾甚至更為繁瑣的選育過程。本期《前沿》將帶您繼續了解航天育種，為您揭秘種子從太空返回地面后的經歷。

    本報記者 吳曉燕 魯明 石亞楠 李竟涵 文/圖

    經過一番太空旅行返回地面的種子，其中只有很少一部分能通過篩選，成為獲得推廣種植機會的“航天種子”。從“榮歸故里”到成為“航天種子”，背后是科研人員大量嚴謹而又繁瑣的工作。

    “這是一個非常精細的活，需要反復的考慮、觀察，反復的選擇，10年間我們一直沒有間斷過。”談到選育“航天玉米”的過程，甘肅省航天育種工程技術研究中心副主任、天水神舟綠鵬農業科技有限公司副總經理高彥輝這樣說。

    經過如此繁復程序選育出的“航天種子”，和一般種子相比有哪些優勢？其大面積推廣種植會給農業生產帶來怎樣的變化？生產出的農產品能不能走進日常生活，成為安全放心的食品？

    1怎樣選出好種子？

    從太空返回地面后，種子的選育要經歷漫長的過程，短則四五年，長則十余載，其中以糧食作物選育周期最長。運用分子標記能縮短這一周期。

    “從完成航天搭載，到選取育種材料，再到最終育種完成，多數作物要經歷一個漫長的過程。”高彥輝說。從2002年開始到現在，他們已經選育認定了34個蔬菜品種和1個冬小麥品種。其中，育種周期最短的是5年，最長的經歷了13年。

    創造該中心育種周期最短紀錄的品種是“航椒3號”。記者查看了它的“出生記錄”：進入選育環節的前兩年里，每一年選育種植兩茬，選育四代后實現穩定；從第三年開始，上半年配置自交組合，到秋冬茬做觀察試驗，同步品比試驗；第四年再做一個組合的品比試驗，把品種的數據性狀重復觀察一年，同步開始區域試驗；第五年，同步進行區域試驗和生產試驗。

    “這是一個理想狀態，一切都很順利。”高彥輝說，實際上，許多航天品種無法如此“幸運”，都是在長達幾年的時間里，不斷地反復進行選育、試驗，其中尤以糧食最長。

    高彥輝以正在進行區域試驗的“航天玉米”為例向記者詳細解釋：“在田間選育時，有些種子第一代沒有任何突變表現，到第二代才有表現。而且我們如果要考核其籽粒的指標，光憑穗形、穗粒無法判斷，必須等到成熟。所以一般糧食作物選育周期都比較長，而且難度大。”選育品種穩定后還要進行預備試驗和區域試驗。進入區域試驗后，如果選育品種達不到標準要求，該品種也有可能被淘汰。

    為了縮短種子的選育周期，北京神舟綠鵬農業科技有限公司從國外進口了高分量分子標記平臺，用分子標記對DNA進行篩選。公司科研人員李晶照告訴記者：“通過這套高效率的分子鑒定設備，我們坐在實驗室里就可以選出好的苗。而且小麥、玉米等糧食作物也不需要種到田里長成后才發現問題，大大縮短了育種周期。目前我們運用這套設備已經發現了很多抗病基因。”

    2航天品種有啥用？

    除了“大”，航天品種可選擇面非常廣。都是航天辣椒，“航椒4號”紅色素含量高，是做辣椒面、辣椒油的好原料；“航椒7號”加工豆瓣醬能比普通辣椒多產5%的醬，被選為郫縣豆瓣醬的主要原料。

    1米長的豇豆、200公斤的南瓜……人們對航天作物的第一印象往往是“大”。其實除此之外，航天育種的可選擇面還非常廣。

    例如產量的提高。“某一作物的種子以前沒有特別適合選育高產的，現在通過航天搭載后，它的某一個突變體適合選育高產，我們就可以將其作為父本或母本，進行雜交選育。”高彥輝說。2014年，他們選育的“航天玉米”已進入遼寧省、甘肅省區域試驗階段，從目前的比較試驗來看，糧飼兼用型的“航天玉米”比所選的對照品種產量要好。而北京神舟綠鵬公司培育的“航椒8號”，產量能比一般品種提高20%。

    在北京神舟綠鵬公司的育苗工廠里，各種航天蔬菜遍布其中，成串的航天番茄、螺旋狀的航天辣椒、耐寒高產的航天香蕉……一片生機盎然。對航天辣椒“航椒8號”的螺旋狀外觀，記者有些好奇，這種外形對辣椒口感有什么影響嗎？公司產品經理楊碩告訴記者：“果實呈螺旋狀，內部白色的筋就比較多，這些白色的筋是分泌辣味的組織，因此辣椒就會更辣。”

    同樣是辣椒，在天水國家農業科技園區綠鵬公司的展廳內，記者看到了通過航天育種培育的新品種。高彥輝指著其中一種介紹，這是“航椒4號”，紅色素含量高，加工辣椒面的7個指標中4項超過國家標準，是做辣椒面、辣椒油的好原料；又拿起另一個體形較長的辣椒告訴記者，這是“航椒7號”，可溶性固形物含量高，用它加工豆瓣醬能比普通辣椒多產5%的醬，被四川郫縣選為豆瓣醬生產的主要原料，目前在以“公司+基地”的模式進行大規模訂單生產。

    目前，天水神舟綠鵬公司培育的辣椒、番茄、茄子、小麥等35個航天新品種在全國的25個省區都有種植，航天蔬菜種植面積就已累計達到247萬畝。

    而北京神舟綠鵬公司則利用組培來大批量繁殖植株。李晶照告訴記者：“組培最大的優勢就是加快植株的培育過程。一粒種子結出果實需要漫長的培育時間，至少要經過一代的生長期，而組培繁殖需要的時間大大縮短，一兩個月就可以了。”組培技術培育的太空月季花種苗只有一顆葡萄大小，但是花朵完整，可以直接取出栽培種植。

    3航天食品安全嗎？

    航天育種是作物本身的基因重組，沒有引入外源基因，不存在安全問題，可以放心食用。從操作過程看，部分航天種苗處理要求更為嚴格。

    “太空南瓜個兒挺大，看上去不錯，就是不知道吃著放不放心？”對于航天食品的安全性，不少人還存在擔憂。

    問到食用航天食品的安全性，高彥輝肯定地說：“1981年，國際糧農組織、國際衛生組織和國際原子能機構就曾對航天育種培育出種子的安全性做過認定，認為完全達到規定指標要求，不存在安全問題，對人體沒有威脅，可以放心食用。”

    航天育種和轉基因是否相同？高彥輝解釋道：“航天育種誘變是作物本身的基因重組。比如，某個辣椒種子的基因鏈排序原本是12345，太空搭載后，特殊的作用使其基因鏈斷裂、重組為13245或其它排序，從而顯現出不同特征，但都只是其自身內部的基因段變化，沒有注入外部其它物種的基因，在這點上它不同于轉基因。”他告訴記者，早在上世紀六十年，我國就開始進行作物輻射誘變育種，當時的方法是將種子放進特殊裝置中，然后放入深井，采用鈷60輻射，使其發生誘變。航天育種則是通過太空搭載，利用太空的特殊環境，造成種子本身基因的變化，實現誘變。

    對此，李晶照也有同樣的看法：“航天食品非常安全，我們公司食堂做菜都是用自己航天育種的成果。航天育種跟自然環境下的基因突變原理是一樣的，只是手段不一樣，都是自身基因為了適應外界環境發生的突變。轉基因是發現一些好的基因，比如抗病性、豐產性基因，就把這些基因從一個物種轉到另一個物種里，其基因是外源轉入的。”

    在北京神舟綠鵬公司記者發現，航天種苗的處理相對更為嚴格，要做到全程無菌化。來到培育實驗室，記者問技術員劉次次：“可以進去看看嗎？”她笑著說：“可以啊，不過這是全程無菌化的實驗室，要把你‘消毒’一下才可以進去。”經過紫外線消毒等程序，穿上專門的工作服，記者才得以進入組培實驗室。

    劉次次告訴記者：“這個實驗室主要是進行航天搭載試管苗的篩選及新品種的脫毒快繁。有細菌繁殖，育出的苗就容易生病。”

    神舟系列飛船搭載物種詳情

    神舟一號（1991年）：各10克左右的青椒、玉米、大麥、小麥、水稻、蘿卜、香青菜、櫻桃、番茄、菜椒、西瓜、甜瓜、豇豆、甘草、板藍根等30多種種子。神舟二號（2001年）：石刁柏、圓紅蘿卜和總計重量為100克的番茄、黃瓜、卷心菜、青菜等4種蔬菜的2萬粒良種等。神舟三號（2002年）：無核試管葡萄苗、常春藤、樹梅、冷被石竹草、苜蓿草、葛藤等植物種子。神舟四號（2002年）：首次將杜康酒曲及植物種苗紅豆杉的組胚試管苗帶上了天。還包括向日葵、蝴蝶蘭、煙草、雅安黃連槐、水稻、小麥、棉花、玉米、大豆、蔬菜、水果、藥材等上百種種子或樣品。神舟五號（2003年）：臺灣的青椒、西紅柿、稻米、芒果、香蕉、玉米、菊花、梅花與蘭花，金門的一條根、潺槁樹，馬祖的紅花石蒜等36種。神舟六號（2005年）：地被菊、一串紅、孔雀草、雜交石竹、普洱茶、微生物菌種、雞蛋、蠶卵等。神舟七號（2008年）：包括微生物菌種、雜交水稻和辣椒、茄子、番茄、黃瓜、蘿卜、珙桐、鵝掌楸等87個品系。其中微生物菌種包括靈芝等；雜交水稻包括“洲A”和“洲B”兩種。神舟八號（2011年）：桂花樹、羅漢果、蘆竹、葡萄種子和“日本晴”的水稻品種等33種生物樣品。神舟九號（2012年）：云南普洱茶的種子、國內各科研單位和企業的農作物的種子和微生物，以及珙桐、普陀鵝耳櫪、望天樹、大樹杜鵑等4種瀕危植物種子等。神舟十號（2013年）：來自澳門的100克人參種子和31克西洋參種子、福建名茶大紅袍與正山小種的種子和茄子、番茄、黃瓜、西瓜、甜瓜、紅豆杉等品種。    本報記者李竟涵整理