航天育种：来自星星的种子如何助力农业发展？

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2023年9月11日，第三十届中国北京种业大会在北京市通州区开幕，来自22个省份的300多家知名种子企业参展，包括航天育种在内的品种达2300多个。

陈小根（人物图片）

2023年10月，云南省安宁市现代农业园区玫瑰种植示范园里，玫瑰花盛开绚丽，它们是由神舟载人飞船带入太空的种子培育而成，因此被称为“来自星星的玫瑰”。

新华社记者 胡超 摄

2024年4月10日，在河南省洛阳市国际牡丹园太空育种基地，游客在盛开的“太空牡丹”旁参观拍照。

李伟超 摄（人民图片社）

2023年，刘鲁祥在河北省石家庄市试验基地检查“杭麦802”长势。

资料图片

种子是农业的“芯片”，小小的种子却与“国家大事”息息相关。如今，种子不仅在田野里生根发芽，还有机会遨游太空。

4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆东风着陆场，中国空间站第六批空间科学实验样品也顺利返回，此次返回的科学实验样品涉及23个科学实验项目，总重量约31.5公斤，其中包括多种植物种子材料。这些种子从太空之旅返回后，被送达科研人员手中，进行后续研究利用。

据悉，我国已开展航天育种试验3000多个，培育出主粮品种240多个，蔬菜、瓜果、林草、花卉新品种数百个，每年增产粮食20多亿公斤，创造直接经济效益1000多亿元。

《天选之子》、《前往天堂》、《前往地球》

什么是太空育种，为什么人们要不辞辛劳将种子送入太空？

中国农业科学院作物研究所党委书记、国家航天育种项目首席科学家刘鲁祥介绍说：“航天育种又称太空育种，是利用返回式卫星、载人航天器等把种子等植物材料送入太空，利用太空环境育种的过程。太空环境利用宇宙射线、微重力、高真空等综合因素诱发种子基因突变，种子返回地面后，选育出可遗传的优良突变体，培育出优质、高产、多抗的植物新品种。”

与传统育种技术相比，太空育种最大的优势是空间诱发材料有益突变率高、育种周期短，可以在较短的时间内创造出具有高产、早熟、抗病等优异性状的种质资源。刘鲁祥说，对于种子来说，太空是一个超级实验室，因为这里具有微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等极端条件。太空中诱变因素众多，能够获得传统诱变技术无法实现的多种性状的突变。育种者通过针对性筛选，可以获得高产或抗病突变基因。

航天器中每一克载荷资源都是宝贵的，那么什么样的种子能够踏上太空之旅呢？

种子选育是太空育种的第一步。“用于太空育种的种子都是经过精心挑选的。一般来说，入选的种子要满足两个条件，一是遗传稳定，二是综合性状良好。这些种子要有旺盛的生命力，有较高的发芽率，这样才能保证在新的环境中，种子依然蕴含着无限的生命力，以良好的状态开始这段漫长的旅程。能够有资格踏上太空征程的种子，可以说是‘天选之子’。”中国农业科学院作物科学研究所研究员谢永顿对本报记者说。

进入太空后，种子的“奇幻之旅”才刚刚开始。不是每一粒种子都能被宇宙射线击中，不是所有被击中的种子都能发生基因突变，也不是所有的突变都是“有益的”。因此，从太空带回来的种子只能作为基础材料，经过筛选、验证、地面培育后，最终通过审核的种子才能被称为太空种子。

要成为一颗合格的太空种子，不仅要能“上天”，更要“下地”。从宇宙归来的种子，需要在地面上经过长时间的培育和试验，经过多轮筛选鉴定。科研人员不仅会识别农作物的实际生长变化，还会在基因层面检测哪些遗传物质发生了变异，进而利用性状优良的新材料进行育种，将基因优势延续下去。

一般来说，一个新品种从培育出来到上市，通常需要8到10年的时间。在漫长的育种过程中，产量、抗性、品质等每一个因素都要经过检验，任何一个环节出现问题，前期的所有努力都可能付诸东流。比如，即便到了生产试验的最后一年，培育多年的种子也不一定能有效抵抗某种病害的流行或极端天气的侵袭。“实验过程中，大量品系被淘汰，最终通过专业机构审核（或鉴定）的才叫航天种子，占比非常小。”刘鲁祥说。

完成审批后，新品种即可作为真正的太空种子在广阔的田野上推广种植，收获后再流向百姓日常餐桌。据悉，航天育种材料品种丰富，包括主要农作物种子、经济作物种子等。近年来，在国家航天育种协作组、航天育种产业创新联盟的推动下，一批批“希望种子”已搭载神舟飞船发射，神舟飞船将绕月飞行，实现大规模太空育种。

硕果累累、芳香四溢的花朵

中国农业科学院作物科学研究所展厅里，透明容器里装满了各类航天种子，目前该所已育成“杭麦247”、“杭麦2566”、“杭麦287”、“杭麦297”、“杭麦308”、“杭麦310”、“杭麦321”、“杭麦332”、“杭麦341”、“杭麦501”、“杭麦3290”、“杭麦802”、“杭麦106”、“杭麦818”、“鲁元502”等多个小麦航天品种，并通过与种子公司合作，进行了产业化应用，产生了显著的社会经济效益。

“‘鲁原502’是中国农业科学院作物科学研究所、山东省农业科学院原子能应用研究所育成的高产优质小麦品种，也是我国航天育种中单品种累计推广面积最大的作物品种。‘鲁原502’解决了重穗型小麦品种易倒伏的难题，成为全国主导品种，累计推广面积达1亿亩。”刘鲁祥说。

还有2021年河北省审定的高产优质面条小麦品种“杭麦802”，其耐盐性和综合抗病性突出，适应性强。“杭麦802”还具有良好的耐晚播性，2022年秋季播种，晚播一个月，亩产就达到500多公斤，经过实际检验，“杭麦802”也表现出适应性强、耐盐性和综合抗病性强、产量高、籽粒品质有保证等特点。

安徽省阜阳市颍泉区武鸣镇彭庄村的田野里，这里种植的小麦品种中，就有“阜航麦1号”，种植该品种的农户反映，整个生长周期内，麦苗抗寒性好、成穗率高、抗病性好、亩产高，所以大家种植积极性很高。

“阜航麦一号”是航天育种的成果。2013年初，中国载人航天工程办公室与阜阳市达成合作协议，阜阳市农科院将100克省审定小麦品种阜麦8号送上神舟十号，种子随飞船送入太空，进行了为期15天的太空之旅。2013年6月，种子返回地球后，阜阳市农科院集中优势科研力量开展田间筛选鉴定。2016年6月，阜阳市农科院从众多小麦穗品系中，鉴定出一株优良品系，命名为“阜航麦一号”。2021年1月，“阜航麦一号”正式获得安徽省作物科学奖新品种审定证书，成为安徽省第一个利用航天诱变技术自主培育的小麦新品种。

“2023年秋季，‘阜航麦1号’在安徽、河南、江苏三省累计推广面积将达40万亩。同时，我们还在积极加强配套高产栽培技术研究，更好地促进小麦丰收。”阜阳市农科院小麦研究发展中心主任冯家春向本报介绍。

除了人们的餐桌，太空作物早已成为我们日常生活的一部分，比如我们日常生活中经常见到的花朵的种子，就有可能有过“飞上太空”的经历。

近日，一家名为“新太空星空实验室”的淘宝店铺吸引了大家的目光。店铺里销售的花种，都是那些穿越过宇宙的种子。其中“雁丹一号”种球是第一个上线的品种。该花卉的原型是原产于陕西延安的山毛榉杜鹃，在太空环境及其高真空、微重力、宇宙辐射的影响下，悄然发生了一些变化。经过一系列的育种、栽培工作，这种花卉有了更强的耐受力，即使是数月的阴雨天或酸性或碱性的土壤，也不会影响它绽放出绚烂的花朵。不仅如此，“雁丹一号”的花期也变得更长，花香更加弥漫。

如今，这个从太空归来的花卉品种正从延安山丹标准化生产示范区逐渐“飞”进千家万户，首批产品上架不到两天就销售一空，据悉，后续还会有新品种陆续出现在电商平台上，让更多人体验养太空花卉的乐趣。

“从粮食作物、蔬菜水果到花卉牧草，一大批利用航天育成的新品种进入市场、走上餐桌、走入日常生活。”刘鲁祥介绍，我国利用各类航天器搭载植物种子、菌物、试管苗等，在小麦、水稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主要粮棉油作物以及番茄、辣椒、黄瓜等园艺作物、花卉等领域培育并应用了一系列新品种，在作物、花卉等领域也得到了一定规模的推广应用。

促进太空经济

从1987年我国第九颗返回式卫星首次将农作物种子送入太空以来，我国航天育种事业已走过了30多年的历程，为丰富人类种质资源、推动种子创新贡献了重要的智力成果。

刘鲁祥介绍，2006年9月，中国成功发射“实践八号”卫星，这是世界上第一颗专门为农业育种发射的返回式卫星，被称为“种子列车”，卫星上载有水稻、小麦、玉米、棉麻纤维、油料作物、​​蔬菜作物、果树花卉、微生物菌种、小杂粮等种子材料2000余份、200公斤左右，以及机理研究设备，为我国育种研究贡献了丰富的资源。

载人航天工程实施以来，各飞行任务均安排了作物种子试验，近年来，我国在空间诱变机理基础研究领域取得重要进展，在种质资源创新、育成品种数量、新品种推广面积等方面均有突出表现。

“在国际原子能机构整个诱变育种数据库中，登记的诱变品种有3400多个，其中约三分之一来自中国，航天育种发挥了不可或缺的作用。”刘鲁祥说，“中国高度重视国际合作与交流，积极与许多国家开展合作，通过培训班等方式分享成功经验。”

不仅如此，太空育种仍在不断推进并快速发展。

在技​​术层面，诱变和筛选是两个非常重要的技术环节，谢永顿谈到育种技术的新突破：“比如，当我们想改变单一性状时，可以从基因型、表型等方面进行定向筛选，但过去当我们面临更大范围的选择时，只能依靠概率。”

“随着科技的发展，我们可以通过高通量组学技术，快速找到有益突变位点，更容易了解哪些性状发生了变化。”谢永敦说，过去，如果想知道种子“被带到天上”之后，到底发生了什么变化，发生了哪些差异，需要较长时间的检测，通过一代代的种植、对比，才能证实。但现在，随着筛选技术的成熟，种子回到地面后就能“被识别”，为后续的育种利用提前奠定基础。

对于航天育种的发展前景，刘鲁祥认为：“育种人员可以研制空间辐射生物舱外暴露设备和技术，开展真实的空间诱变育种，构建依托空间站的新型航天育种体系。既可以精准设计，又可以开展航天育种和主效基因诱变发现、性状整合等关键技术，开发多样化新品种，引领种业创新，打造‘空间生物+新商业模式’，促进航天经济发展。”

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