盡管變異后的種子所占比例不大,有益變異率不高,但也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球金礦中的黃金含量。當(dāng)一批批種子結(jié)束太空之旅,回到地面時(shí),就相當(dāng)于一座座黃金富礦回到了地面,等著“開采”。
5天左右就長成西瓜大、每個(gè)200公斤重的“太空南瓜”;平均1.8米、最高可達(dá)2.26米的“太空百合”……在西安中加航天農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園內(nèi),各種各樣的太空作物、太空花卉、太空蔬菜琳瑯滿目。它們凝聚著航天育種專家郭銳和他的團(tuán)隊(duì)的辛勤付出。
浩瀚太空是最佳“育種實(shí)驗(yàn)室”
“每年一開春,就是我們最忙的時(shí)候,一年之計(jì)在于春?!痹谖靼仓屑雍教燹r(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園里,望著盛開的二月蘭,54歲的郭銳臉上洋溢著喜悅。他透露,他們篩選出的又一批植物種子和菌類又要搭載航天器上天。作為首批中國農(nóng)業(yè)科技園區(qū)專家,郭銳兼任國家三北防護(hù)林體系建設(shè)工程專家咨詢委員會委員、航天育種種質(zhì)資源研究課題組組長,他還是航天育種(楊凌)種質(zhì)資源研究中心主任,西安中加航天農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園主任、首席科學(xué)家。
據(jù)郭銳介紹,與傳統(tǒng)育種不同,航天育種也叫“太空育種”、“空間誘變育種”,是用航天器將農(nóng)作物種子、組織、器官等誘變材料送入太空,利用太空特殊的、地面無法模擬的環(huán)境的誘變作用,使它們產(chǎn)生變異,再返回地面選育新種子、新材料,培育新品種的作物育種新技術(shù)。
“目前,只有美國、俄羅斯、中國成功進(jìn)行了衛(wèi)星搭載太空育種?!惫J說,“太空是最佳的‘育種實(shí)驗(yàn)室,是最為合適的、最大最強(qiáng)的‘超級實(shí)驗(yàn)室,那里同時(shí)具備微重力、弱地磁、強(qiáng)輻射、高真空、極潔凈、超低溫等極端條件,人類科學(xué)家上百年來努力創(chuàng)造和模擬的、能夠超越地球表面自然狀態(tài)的極端環(huán)境,就在太空。”
與常規(guī)育種不同,航天育種主要依靠外太空的環(huán)境,對種子進(jìn)行內(nèi)部基因重組?!胺N子選拔-太空遨游-地面攻堅(jiān)-示范推廣,是航天育種的4個(gè)步驟?!惫J說。盡管變異后的種子有益變異率不高,但也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球金礦中的黃金含量。當(dāng)一批批種子結(jié)束太空之旅,回到地面時(shí),就相當(dāng)于一座座黃金富礦回到了地面,等著“開采”。
地面選育需要進(jìn)行多代篩選、培育,一批太空種子從落地到新品定型至少需要4年時(shí)間?!胺N子巡游太空后返回,是否能達(dá)到預(yù)想的效果,只有把它們播到土壤中,幫助它們發(fā)芽、成長、開花、結(jié)果,再與其普通同類比較才知道?!惫J說,從太空種子播種開始,每個(gè)步驟都要精確記錄科研數(shù)據(jù),再對數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。
多代篩選、培育之后,通過農(nóng)作物品種審定委員會的審定才能稱為“太空種子”,才能進(jìn)行大面積推廣種植,之后走上百姓的餐桌。
把太空種子撒在廣袤田野
這些年,在郭銳的試驗(yàn)田里,種植的“太空蕎麥”、“太空小麥”,比普通品種畝產(chǎn)提高20%左右;“太空五彩椒”可以結(jié)出白、黃、紫、橙、紅五種顏色的果實(shí),能觀賞也能食用;“太空金盞菊”,株高超過普通品種兩倍以上,能從淺黃到金黃演變出多種色彩;“太空一品紅”、“太空孔雀草”、“太空萬壽菊”、“太空金魚草”、“太空瓜葉菊”、“太空醉蝶花”等,花期超過普通品種,能大幅延長觀賞期、降低種養(yǎng)成本……
2010年起,郭銳在西安南郊的中加航天農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園里,開展航天育種的地面選育、示范推廣。目前,已有蔬菜、花卉、農(nóng)作物、中藥材、經(jīng)濟(jì)林五個(gè)大類90個(gè)品系(材料),已成熟的有雞冠花、石竹,二月蘭即將進(jìn)入備案推廣,小麥、花椒品種已經(jīng)進(jìn)入第三代選育。
2011西安世界園藝博覽會,是郭銳科研團(tuán)隊(duì)培育的“太空植物”的首次全球亮相?!疤罩参铩北惶卦S進(jìn)了特設(shè)的“航天植物園”,在世園會長安塔下的山坡上,30多種太空花卉、10多種太空蔬菜分外妖嬈。前來參觀的、洽談合作的高校和企業(yè)絡(luò)繹不絕。
隨著脫貧攻堅(jiān)力度地不斷加大,郭銳又將目光投向了經(jīng)濟(jì)作物種子的改良上。陜西澄城縣水蓮古村史家河山寨,是陜西“大紅袍”花椒的原產(chǎn)地?!按蠹t袍”花椒樹渾身是刺,采摘收獲成本很高,一個(gè)勞力一天最多只能采7.5公斤濕花椒,曬干后只能收獲干花椒不到2公斤。2016年,郭銳將澄城縣的“老史花椒籽”送入太空,“遨游”12天后返回地面。如今,正在西安中加產(chǎn)業(yè)園里進(jìn)行無刺、矮化選育,對改良后花椒品種進(jìn)行機(jī)械化種植、采收方面研究,有望實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采摘和產(chǎn)業(yè)化,大大提升當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植收入。
航天育種有了“火箭專車”
“放眼全球,能夠從農(nóng)業(yè)大國、人口大國的國情出發(fā),充分發(fā)揮航天高科技迅猛發(fā)展的自身優(yōu)勢,將航天育種做成一種產(chǎn)業(yè),并且一直處于領(lǐng)先地位的只有中國。”郭銳說,2003年4月,中國航天育種工程項(xiàng)目正式啟動(dòng)。2006年9月,我國第一顆專門用于航天育種的衛(wèi)星——“實(shí)踐八號”育種衛(wèi)星成功發(fā)射,上面裝載了糧、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大類共2000余份約215千克的作物種子和菌種,在太空運(yùn)行15天后返回地面。
“這是我國自1987年首次實(shí)現(xiàn)‘種子太空之旅之后,搭載種類和數(shù)量規(guī)模最大的一次。至此,航天育種正式有了‘火箭專車?!惫J說,隨著中國航天育種水平地不斷提升和“一帶一路”合作地深入,“中國太空種子”已開始走出國門,造福世界。
2015年,哈薩克斯坦和吉爾吉斯斯坦農(nóng)業(yè)部門先后組團(tuán)來陜,希望通過航天育種提升本國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。很快,一批耐寒、抗旱的太空花卉種子撒在了異國的土地上。郭銳說:“這些‘太空種子已在‘一帶一路上發(fā)芽、生長,將要結(jié)出豐碩的果實(shí)。中國航天農(nóng)業(yè)逐步向‘一帶一路沿線國家和地區(qū)延伸,為‘一帶一路的繁榮發(fā)展作出貢獻(xiàn)?!?/p>
郭銳的試驗(yàn)田不僅走出了陜西的“太空種子”,還吸引了國外科學(xué)家“走進(jìn)來”。世界馬鈴薯協(xié)會主席、荷蘭哈克控股總裁哈克每年三四次來陜考察。2016年,中荷雙方在陜西共建起馬鈴薯航天育種技術(shù)研究中心,重點(diǎn)推廣陜西航天育種的馬鈴薯、矮化蘋果等。
經(jīng)過多年努力,郭銳及其科研團(tuán)隊(duì)以科研、示范、推廣為發(fā)展宗旨,在填補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)科技空白的同時(shí),讓航天農(nóng)業(yè)逐步從陜西走向世界。如今,航天育種已成為陜西傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的“新起點(diǎn)”。
截至目前,我國已經(jīng)進(jìn)行了約30次搭載實(shí)驗(yàn),先后有6000余份種質(zhì)資源材料搭載升空,經(jīng)過地面精心選育之后,已經(jīng)有230多個(gè)品種通過國家和省級審定,3000多個(gè)品種正在進(jìn)行地面選育。郭銳說:“中國的航天育種技術(shù)在世界已處于領(lǐng)先地位,浩瀚的太空正成為我國科學(xué)家培育農(nóng)作物新品種的超級實(shí)驗(yàn)室?!?/p>
(《文匯報(bào)》2020.4.13)