帶著種子上太空

文| 本刊記者 趙 陽

本次“嫦娥五號”水稻種子搭載順利返回，標(biāo)志著中國水稻育種首次完成深空空間誘變試驗的搭載，具有里程碑式的意義。

“嫦娥五號”搭載水稻種子發(fā)芽

許多人都懷揣著一個美好夢想：“飛”出地球，看看廣袤無垠的宇宙。不久前，水稻種子航航在大家?guī)椭?，實現(xiàn)了這個愿望?，F(xiàn)在就讓我們來聽聽他的冒險之旅吧。

航航的太空游記

大家好，我是航聚香絲苗水稻的種子，小名叫航航，來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心（以下簡稱育種中心）。最近有件特別開心的事，我被選中到太空旅游了！這可是我在2萬多名參賽選手里爭取到的機會。

不過，去太空可不是一件輕松的事，畢竟是要去遠(yuǎn)離地球38萬公里、環(huán)境極其惡劣的地方，何況，我不是真的去旅游，是帶著任務(wù)去的。聽育種中心的叔叔阿姨說，太空中的環(huán)境可以讓我的身體產(chǎn)生變化。我會長得更高、更快、更強壯嗎？真的好期待呀！

經(jīng)過漫長的等待，飛上天空的一天終于來臨了。2020年11月24日，在中國文昌航天發(fā)射場，我和苜蓿種子、蘭花種子等等很多小伙伴一起登上“嫦娥五號”探測器，長征五號遙五運載火箭把我們送上了太空。

開始我有點害怕，但是“嫦五”姐姐一直安慰我。她說，這次去太空，她要把月亮上的土壤帶回地球，這樣科學(xué)家們就可以更了解月球。如果能順利完成任務(wù)，中國就會成為世界上第三個從月球上采樣返回的國家。聽起來好厲害，我暗暗下定決心，也要勇敢完成任務(wù)。

離開地球舒適的環(huán)境，讓我很不適應(yīng)，一路都有點“暈船”。7天后，我們終于登上月亮。月亮并不像平時看到的那樣皎潔，而是灰暗暗的，有很多小坑。我們陪“嫦五”姐姐勘察了地形，采集了2公斤土壤。知道有很多人在牽掛著我們，沒有過多停留，按照計劃，12月17日結(jié)束了23天的月球之旅。

回家后，我受到了熱烈歡迎，實驗室的叔叔阿姨一直圍著我打轉(zhuǎn)。終于，我發(fā)出了嫩芽，好像比別的兄弟姐妹早了一點，現(xiàn)在已經(jīng)長到大概10厘米高啦。相信不久的將來還會有更神奇的變化出現(xiàn)，大家拭目以待吧！

太空培育新起點

航航的旅行結(jié)束了，航天育種專家的任務(wù)才剛剛開始。

在這批水稻種子返回實驗室后，育種中心研究團(tuán)隊對種子細(xì)胞分裂周期的變化進(jìn)行進(jìn)一步觀察，并對種子基因作出鑒定。據(jù)了解，和普通種子對比，經(jīng)過太空搭載的水稻種子活力（評判種子從萌發(fā)到長成幼苗的能力的多個指標(biāo)）有一定程度的提高，這反映了“嫦五”所處環(huán)境的特殊性。對此，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心副主任郭濤解釋說，之前航天育種是利用返回式衛(wèi)星、神舟飛船等進(jìn)行近地軌道培育，這次到達(dá)月球，對團(tuán)隊研究來說是新的突破，對國家航天育種事業(yè)亦是新的起點。

育種中心專家對發(fā)芽種子進(jìn)行觀察

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心搭載“嫦娥五號”水稻種子

據(jù)郭濤介紹，本批被選中的水稻種子有兩個明顯優(yōu)勢?！昂胶礁改付际呛教煺T變的品種，本身帶有航天血緣，通過雜交得到了雙方的優(yōu)良基因。并且該品種在抗病蟲害上表現(xiàn)優(yōu)良，具有很多好的性狀。比如具有香味、粒形細(xì)長，是消費者比較傾向的選擇，未來會具有很高市場價值。”“嫦五”載額有限，育種中心通過航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟在全國定向征集，通過專家評審和航天科學(xué)家地面試驗等極其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪x拔過程，最終確定搭載40克航聚香絲苗水稻種子。

至于為什么要大費周章把種子送到太空，郭濤表示道理很簡單：“太空環(huán)境強烈的輻射、太陽黑子、宇宙銀河射線等因素會對生物產(chǎn)生很大影響。種子的生命體在于種胚，受到這些因素影響，便會在遺傳物質(zhì)上打下印記，這種痕跡專業(yè)名詞就叫‘變異’，其后代就可能表現(xiàn)出新的性狀，這就是我們要利用的?！?/p>

對于人體而言，受到嚴(yán)密保護(hù)的宇航員仍會感受到太空環(huán)境對身體造成的不利影響，想讓生物種子朝積極方面變化，實屬不易。產(chǎn)量更高、口感更好、營養(yǎng)更豐富，人們對糧食的需求是一個很綜合的考慮，十分嚴(yán)苛，需要大量篩選才能找出符合要求的個體。郭濤介紹，根據(jù)之前的研究數(shù)據(jù)，本批太空種子有百分之四到千分之一的概率出現(xiàn)好的變異?！耙涣Ｋ敬蟾庞?萬個基因，利用現(xiàn)在的鑒定技術(shù)和分子生物學(xué)的技術(shù)，我們可以針對其中的重要基因進(jìn)行定向鑒定。概率看起來很小，但我們有信心找出變好的種子?！?/p>

據(jù)了解，育種中心現(xiàn)階段的主要工作就是密切觀察，靜等花開。大概4、5月份便會出來結(jié)果。郭濤介紹說，“一旦鑒定出好的變化，接下來就利用該基因進(jìn)行新品種培育，新品種會在航航優(yōu)良基因的基礎(chǔ)上更有優(yōu)勢?！彼f，這個培育過程需要兩年時間，再進(jìn)一步優(yōu)化可能需要3-5年時間。初步估計培育品種產(chǎn)量會提高10%-15%，品質(zhì)再提高一個等級。

深耕多年 成績亮眼

在廣東省博羅縣，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民都對名為“華航絲苗”的水稻青睞有加。這是華南大學(xué)航天育種中心培育的優(yōu)質(zhì)稻新品種。農(nóng)業(yè)局引進(jìn)后，種植下的農(nóng)民都嘗到了甜頭。產(chǎn)量高，口感好，約50公斤稻谷能多賣100多元，讓試種的農(nóng)民樂得合不上嘴?！叭A航絲苗”現(xiàn)已在廣東省展開大面積生產(chǎn)，并獲得廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣一等獎。

水稻種子返回實驗室

育種中心研究團(tuán)隊對種子細(xì)胞分裂周期進(jìn)行進(jìn)一步觀察，并對種子基因作出鑒定

“華航絲苗”就是由1996年搭載返回式衛(wèi)星上過太空的水稻種子培育而成。1996年也是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心利用航天工程進(jìn)行空間誘變育種試驗的開端。經(jīng)過多年研究，育種中心20多次的空間搭載實驗已培育出60多個水稻品種，其中就有第一個經(jīng)過國家級品種審定的航天水稻品種—“華航一號”，至今已經(jīng)推廣500多萬畝。除此之外還培育出四個超級稻品種，均進(jìn)行了大面積推廣應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，迄今為止育種中心所有航天品種推廣超過5000萬畝，為農(nóng)民創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益50億元人民幣。

在中國脫貧攻堅戰(zhàn)中，育種中心也做出了積極響應(yīng)。郭濤表示，團(tuán)隊成員很多都是廣東省科技特派員，其重點工作就是把良種良法推廣給農(nóng)民，提高生產(chǎn)效率，增加收入。育種中心贈送“華航31號”“華航48號”等優(yōu)質(zhì)品種到多個扶貧點，幫助農(nóng)民改良品種，實現(xiàn)增收致富。種植戶葉芬嬌開心地說：“航天中心的水稻品種好，米又香又軟，比原來用土方法留種的水稻，產(chǎn)量高出一倍多。家里收入增加了，種田的積極性更高了。”除此之外，科技特派員在清遠(yuǎn)、江門、肇慶、潮州等多個水稻新品種示范點進(jìn)行技術(shù)宣傳與培訓(xùn)，培訓(xùn)各類人員360人次，為農(nóng)民解決實際生產(chǎn)問題，取得了良好成效。

新品種會在航聚香絲苗優(yōu)良基因的基礎(chǔ)上更有優(yōu)勢

走在世界前列

中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物種業(yè)是保障國家糧食安全的根本。2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會議強調(diào)，要“解決好種子和耕地問題”“要加強種質(zhì)資源保護(hù)和利用，加強種子庫建設(shè)”等。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)展規(guī)劃司司長曾衍德指出，核心技術(shù)原創(chuàng)不足、商業(yè)化育種體系不健全，這些都是制約種子的一些“卡脖子”問題。

航天育種工程無疑會為種質(zhì)資源創(chuàng)新和重大品種選育提供重要支撐?？萍疾吭凇笆濉薄笆晃濉薄笆濉?、863研究項目里，都對利用空間航天工程服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行支持。郭濤介紹，針對華南農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊來說，除得到國家和廣東省政府大力支持外，通過和企業(yè)產(chǎn)學(xué)研的廣泛合作，育種中心還得到了企業(yè)研發(fā)資金的持續(xù)注入。

在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中，明確提出，要瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學(xué)、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領(lǐng)域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。航空育種正是生物育種和空天科技的結(jié)合。

實際上，早在1987年中國就將作物種子放到了衛(wèi)星上。中國科學(xué)院遺傳研究所研究員、被譽為“中國太空育種第一人”的蔣興村和其他研究人員發(fā)現(xiàn)，種子經(jīng)過衛(wèi)星搭載，蘿卜種子更有抗藥性，一個蒜頭能重3兩多，這讓他們震驚不已，由此展開了對空間誘變育種的研究。

目前，中國的航天育種做得非常廣泛。郭濤介紹：“我們中心以水稻為優(yōu)勢，中國農(nóng)科院的小麥育種、黑龍江農(nóng)科院的園藝育種等等也做出了突出成績?？梢哉f，中國航天育種事業(yè)已經(jīng)位于世界前列。”

時至今日，航天育種工程已由近地軌道發(fā)展到深空。本次“嫦娥五號”水稻種子搭載順利返回，標(biāo)志著中國水稻育種首次完成深空空間誘變試驗的搭載，具有里程碑式的意義。