航天育種的關(guān)鍵詞是航天。在設(shè)計(jì)航天器時(shí),工程師往往會(huì)根據(jù)科學(xué)研究需要保留一定的載荷工程余量,這些彌足珍貴的空間資源,就是種子們上天的“座位”,也能更好地發(fā)揮航天器的效益。中國(guó)的航天育種之路起源于航天科技人員“我們自己也要送點(diǎn)東西上天”的決心,也是中國(guó)航天服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的體現(xiàn)。
在“國(guó)家高科技研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)”的支持下,1987年8月5日,我國(guó)第九顆返回式衛(wèi)星搭載著精挑細(xì)選的小麥、水稻、青椒等百余個(gè)品種的農(nóng)作物種子,順利完成了首次航天育種“太空之旅”。返回地球后,它們隨即被分發(fā)至各地的科研機(jī)構(gòu),再次被種入土壤。果然,種子的基因突變率和突變類型都有顯著增加。經(jīng)過(guò)雜交選育,科研人員陸續(xù)從這批種子中培育出了大豆“鐵豐18”、棉花“魯棉1號(hào)”等一批獲得了國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)的優(yōu)秀新品種。這些珍貴的基因資源,在自然培育中是極難獲得的。
這樣的嘗試一直沒有停止,從1999年神舟一號(hào)發(fā)射任務(wù)開始,歷次載人航天工程發(fā)射都會(huì)從珍貴的載荷資源中拿出一部分余量,用于作物種子和植物材料的空間搭載誘變實(shí)驗(yàn)。難得的機(jī)會(huì)下,種子們要想成為航空器的“乘客”,須經(jīng)過(guò)層層選拔,科研單位的項(xiàng)目要通過(guò)創(chuàng)新性、技術(shù)可行性評(píng)審,等待飛天的種子也必須通過(guò)純度、凈度、發(fā)芽率等標(biāo)準(zhǔn)的篩選。基因型純合、遺傳穩(wěn)定、綜合性狀優(yōu)異的種子,才可以擁有太空旅行的機(jī)會(huì)。
2006年9月,我國(guó)的農(nóng)作物種子第一次擁有了太空專屬“座駕”——實(shí)踐八號(hào)返回式衛(wèi)星,成為我國(guó)首顆專門服務(wù)于農(nóng)業(yè)科技、應(yīng)用于航天育種的科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。在這個(gè)直徑約1米、高約1.5米的小巧衛(wèi)星返回艙內(nèi),滿滿地搭載了糧、棉、蔬菜、林果、花卉等共九大類152個(gè)品種2020份種子,其中包括16種微生物、3種動(dòng)物,總重量約215千克。
30多年間,我國(guó)已經(jīng)對(duì)大部分的農(nóng)作物種子、林木花卉種子開展了航天器搭載。幾十年下來(lái),致力于航天育種的中國(guó)科技工作者培育出了一些新的突變類型和具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀的新品系。
例如,在水稻方面,水稻種子經(jīng)衛(wèi)星搭載育種試驗(yàn)獲得了株高、分蘗力、穗型、粒型和生育期等性狀變異。經(jīng)選育試種已獲得增產(chǎn)20%的豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品系,每667平方米產(chǎn)量有400~600千克,有的達(dá)750千克。
在小麥方面,已獲得矮稈、早熟和豐產(chǎn)材料,培育出了矮稈抗倒伏、抗病害的類型,可有效減少倒伏和病害造成的損失,生育期可縮短10天左右。
在谷子方面,經(jīng)太空處理的種子誘發(fā)多種變異,如穗粗長(zhǎng)、穗型奇特(雞爪形、球形)、不育型等,為進(jìn)一步培育谷子新品種提供了可行性。
在蔬菜方面,經(jīng)多年培育,太空處理的青椒已獲得單果重350~500克的早熟抗病新品系;采用集團(tuán)選育法,經(jīng)多代集團(tuán)選擇與培育的太空番茄已經(jīng)獲得增產(chǎn)15%以上的抗病新品系。
經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,我們航天育種產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得豐碩成果。我們已經(jīng)通過(guò)航天育種培育的作物累計(jì)推廣種植面積超過(guò)240萬(wàn)公頃,增產(chǎn)糧食約13億千克,創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益2000多億元。
隨著我國(guó)空間站的建成,一定會(huì)有更多、更豐富的種子頻繁“出差”太空,也會(huì)有更多優(yōu)良新品種的出現(xiàn)。每一顆送上太空的種子都寄托著人類的美好愿景,當(dāng)中國(guó)人的航天夢(mèng)與豐收夢(mèng)相結(jié)合,種子既可以上天,也可以落地。