“把植物种子用卫星搭载上天,在太空环境里经受了空间诱变,返回地面后再经过连续几年的培育和筛选,就可能形成有明显优势的新品种。”刘录祥说,“这是植物育种的一个新天地。”
对此,刘录祥解释道:“在自然界里,自然环境的变迁也会引起生物发生相应的基因突变,我们称其为自然变异。航天育种只是相当于用人工手段和太空条件,把自然变异的周期缩短了而已。”
有人担心,“基因突变”会不会变出个恐怖片里的“怪物”来?刘录祥说:变异虽然是随机的,但并不是漫无边际的,当变异打破了机体应有的平衡时,生物本身就无法存活了。所以,哪怕是“航天诱变”,也只是在生命原有基础上的小改动。
以小麦为例,搭载回来的种子叫做“第一代种子”,要全部种下去——“第一代植株有时也会表现出一些变异性状,但我们只是观察记录下来,收获的种子全部再种下去,长出来的叫第二代,这才开始选长得‘好’的种子。”刘录祥说。
“搭载后的种子长得壮实,可能是宇宙环境刺激它生长了,但它的基因未必就发生了改变。”
所有突变体,从第二代开始真正表现出来。科研人员也得以开始选择:矮秆的——抗倒伏,穗子大的——产量高,早熟的——收获期早,等等。“变异是不定向的。有的变好,有的变坏,但我们的选择是定向的。”刘录祥强调。
选择出第三代种子继续播种,目的是看这些变异性状是否真正能够稳定遗传,经过进一步筛选,再迁到位于昌平的综合试验农场进行大面积培育,达到一定规模后,还要拿到河北、山东、辽宁等多个试验点去试种,看看在不同环境下是否都能表现出优良性状。
“试种成功,就可以申请参加省市级或国家级品种审定委员会统一组织的品种区域试验。”刘录祥说,“委员会还要试种两到三年,如果几年都表现很好,超过给出的对照品种,那就可以申请国家或省一级的品种审定。”
“审定认可的种子,才能叫‘太空种子’。”刘录祥说,从搭载种子“晋级”到“太空种子”,最快也要经过四年到六年的周期。
“目前,经过省级以上品种审定委员会审定的农作物航天新品种有60多个,而市场上出现的航天品种有两三百个。”刘录祥说。
刘录祥提醒,农民如果想鉴别太空品种的真伪,可以打电话向当地农作物品种审定委员会或中国农科院航天育种研究中心进行咨询。
航天育种,中国是全世界的领跑者
航天育种发展前景广阔。
“这是中国科学家立足国情、独辟蹊径的特色创新。”刘录祥说,在这方面,中国是全世界的领跑者。
“美俄用卫星搭载植物要比我们早几十年,但他们的主要方向是研究空间环境对生物的影响,并尝试在太空播种植物,为人类长期居留太空改善环境和提供食物。”刘录祥说。
1987年,我国第一批“太空种子”乘坐第九颗返回式卫星上天。“那次的目的,也只是做空间生命科学研究。”刘录祥说。
结果出人意料:搭载种子经过地面培育后,水稻籽粒饱满,青椒果实明显变大。“当时,全国正在紧抓‘菜篮子’‘米袋子’工程,中科院研究员蒋兴邨提出了用太空手段做育种实验的想法。”刘录祥说。
后来,蒋兴邨被誉为“中国航天育种第一人”。
“我们国家有航天技术平台,又有农业发展的实际需求,加上科研人员的魄力,终于走出了一条新路。”刘录祥说。
在过去20年间,科学家们利用航天技术培育出了60多个新品种。“十五”期间,航天育种成为国家“863项目”的重点课题。
“但这还都只是零星搭载,是‘借’人家卫星的空间塞我们的种子。”刘录祥说,“航天育种取得新的跨越,是2006年‘实践八号’育种卫星的成功发射。”
作为世界上第一颗专门用于育种研究的卫星,“实践八号”搭载了208公斤、2000多份种子和菌种;航天育种的机理研究也得以系统开展。
“以前只知道太空环境对种子有影响,但哪一个因素影响大?影响多少?是怎样影响的?卫星上安装了一整套科学测量仪器,终于可以做这方面的实验了。”刘录祥说。
“实践八号”上的种子,如今已培育到了第二代、第三代。刘录祥介绍了他们的目标规划:尽快生产出新品种,每年推广面积突破1000万亩,单产提高10%左右,增产粮食40万至50万吨。
“去年,我国粮食进口总量是160万吨。”刘录祥说。
在提升产量的同时,研究人员也注重降低太空食品的售价。“目前,太空蔬菜的售价比普通蔬菜贵20%左右,随着太空食品的普及,这一差距将不断缩小。”
“目前,只有美国、俄罗斯、欧盟和中国拥有返回式航天器技术。航天育种技术,中国独占鳌头。”刘录祥说。
国际原子能机构及世界各国,尤其是亚太地区国家对此表现出了浓厚的兴趣。印度、巴基斯坦、韩国、澳大利亚等都向中国表示了合作意向。航天育种的光明前景,正在中国人面前铺开。