7月9日的華南農業大學試驗田基地內,和嫦娥五號一塊「環月」、經歷深空空間誘變的「航聚香絲苗」水稻種子迎來收成,科研人員們化身農民,在金黃色的稻田中忙着收割這批中國航天育種的初步成果。未來幾年,華南農大的科研人員將繼續對這批「太空稻」的後代擇優栽培,一代代育秧、移栽、收成,純化優良性狀,培育出100%中國原創的水稻新品種,數年後有望進入香港市場。

據中新社報道:2020年11月,嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場搭載長徵五號運載火箭發射升空。在航天育種產業創新聯盟和華南農業大學的共同組織下,一批重40克的「航聚香絲苗」水稻種子和嫦娥五號返回器一道,在歷經23天的太空之旅後順利返回地球。此次任務也標誌着中國水稻航天育種首次完成深空空間誘變試驗的搭載。

這批水稻種子於今年2月在華南農業大學的實驗場和試驗田中種下,在經過約5個月的生長後迎來了第一次收穫。

太空特殊環境 培育優異品種

「這次收穫的是『奔月』水稻的第一個世代,我們很快將播種第二個世代。」華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心副主任郭濤表示,目前收穫的第一批種子來自2000個植株、1萬個單穗,將分為三類,第一類是用來繼續種植,第二類用來進行廣泛的基因及性狀鑒定,第三類將作為種子備份進行長期保存。據介紹,這1萬穗水稻完成單株收穫後,將進行分析鑒定,方便科研人員對每一個樣本進行連續的跟蹤和鑒定。

郭濤表示,從「奔月」到真正搬上老百姓的飯桌,這批水稻種子要經歷種植、鑒定、比較、示範、推廣等一系列流程,預期花費3-4年的時間。目前這批水稻種子很快就要進入下一步的鑒定階段。

空間誘變有「三寶」,即高真空、微重力和太空射線,三方面因素共同作用可以使得種子內部的遺傳基因發生變化。此次跟隨嫦娥五號探測器一同「奔月」的種子實驗材料包括水稻、苜蓿、燕麥、擬南芥、花卉等30餘種植物種子。之所以讓嫦娥五號攜帶種子實驗材料「奔月」,正是希望通過太空的特殊環境完成深空誘變,挖掘優異種質資源,培育出優質高產、抗逆廣適、性狀突出的新品種。

擴大產量 保「菜籃子」安全

「嫦娥五號搭載的空間非常寶貴,在航天育種產業創新聯盟的統一組織下,我們完成了此次水稻的探月之旅。」郭濤介紹道,首先科研人員對前期育成的約10000個種質進行了廣泛評價,從中挑出若干基因優良、性狀優良的種質作為候選搭載材料,進一步調研產業及市場需求,最終確定了1份材料──「航聚香絲苗」。「航聚香絲苗」作為搭載材料,順利通過了專家評審。

此前水稻種子已經跟隨多個航天器完成空間誘變之旅。相比之前數次空間搭載,嫦娥五號的「太空之旅」達到了月球軌道,是前期空間搭載所未到達的深空環境,在深空環境下,生物體將面臨全新的挑戰因素,預期可能產生更加顯著的遺傳效應,對於理解空間生命科學及創新航天育種技術具有重要意義。

郭濤表示,「航聚香絲苗」的「奔月」後代,預期可產生一批更加優良的基因源,不但可為新品種選育提供更多物質基礎,而且可培育出新品種提升優質香型水稻產業效益。通過空間誘變的水稻種子也可用於雜交水稻品種培育,「種質資源是品種選育的基礎,航天育種技術可以擴大種質資源圃,為品種選育提供更多、更好的新基因源。」郭濤表示。

種業自主關係「米袋子」「菜籃子」安全,但目前中國種業自主創新水平與發達國家還有較大差距。有專家認為,要培育具有自主知識產權的優良品種,空間誘變育種是一條有效的途徑。

航天育種Q&A

Q:航天育種有何意義?

A:太空環境與地球不同,有高真空、高電離、微重力及高輻射(包括紅外線、Y射線)等特點,植物種子在此環境中發生基因變異的概率更大、速度更快。此後經過育種篩選,把好的變異保留下來,就可以獲得良好的作物品種。

Q:深空誘變是什麼原理?

A:此前的航天育種都是在近地軌道進行。理論上來説,深空環境跟近地軌道相比,缺少了磁場的保護,受到的輻射影響會更加複雜,有可能選育出更多優良個體。

Q:中國取得什麼成就?

A:目前航天育種已培育出不少成功的作物品種。以嫦娥五號太空稻為例,其「父母」均是航天育種成果:父親「華航31號」是廣東「網紅」扶貧品種,已在江西、廣西等地大面積推廣種植;母親「航恢1508」一煮成飯,滿屋飄香。

Q:航天育種等於轉基因嗎?

A:航天育種確實產生了基因變異,但這種基因並不是轉基因。轉基因是在某種基因中引入外來基因;而太空種子所產生的基因變異,卻完全是在種子的內部完成的,只是變異過程受宇宙的特殊環境影響而加快。

責任編輯: 梁存希