种子“荣归故里”之后——揭秘航天育种(下)

图为“航椒8号”种苗。

太空种子选拔流程 制图：王澎刘耘竹

编者按

谈到航天作物，你会首先想到什么？

一亩地产辣椒5000公斤，一根豇豆1米长，一个茄子重3斤……大多数人可能会想到这些高产量的航天蔬菜新品种。其实除了这些，还有耐盐碱、抗干旱能力强的“航天一号”小麦；适合做糕点、口感好的弱筋小麦“太空五号”；适合做面条、饺子的中强筋小麦“航麦96号”……航天育种为我国农作物新品种选育提供了更多优质的种质资源。

而在这些优质航天品种通过审定之前，要经过和常规育种相差无几甚至更为繁琐的选育过程。本期《前沿》将带您继续了解航天育种，为您揭秘种子从太空返回地面后的经历。

本报记者 吴晓燕 鲁明 石亚楠 李竟涵 文/图

经过一番太空旅行返回地面的种子，其中只有很少一部分能通过筛选，成为获得推广种植机会的“航天种子”。从“荣归故里”到成为“航天种子”，背后是科研人员大量严谨而又繁琐的工作。

“这是一个非常精细的活，需要反复的考虑、观察，反复的选择，10年间我们一直没有间断过。”谈到选育“航天玉米”的过程，甘肃省航天育种工程技术研究中心副主任、天水神舟绿鹏农业科技有限公司副总经理高彦辉这样说。

经过如此繁复程序选育出的“航天种子”，和一般种子相比有哪些优势？其大面积推广种植会给农业生产带来怎样的变化？生产出的农产品能不能走进日常生活，成为安全放心的食品？

1怎样选出好种子？

从太空返回地面后，种子的选育要经历漫长的过程，短则四五年，长则十余载，其中以粮食作物选育周期最长。运用分子标记能缩短这一周期。

“从完成航天搭载，到选取育种材料，再到最终育种完成，多数作物要经历一个漫长的过程。”高彦辉说。从2002年开始到现在，他们已经选育认定了34个蔬菜品种和1个冬小麦品种。其中，育种周期最短的是5年，最长的经历了13年。

创造该中心育种周期最短纪录的品种是“航椒3号”。记者查看了它的“出生记录”：进入选育环节的前两年里，每一年选育种植两茬，选育四代后实现稳定；从第三年开始，上半年配置自交组合，到秋冬茬做观察试验，同步品比试验；第四年再做一个组合的品比试验，把品种的数据性状重复观察一年，同步开始区域试验；第五年，同步进行区域试验和生产试验。

“这是一个理想状态，一切都很顺利。”高彦辉说，实际上，许多航天品种无法如此“幸运”，都是在长达几年的时间里，不断地反复进行选育、试验，其中尤以粮食最长。

高彦辉以正在进行区域试验的“航天玉米”为例向记者详细解释：“在田间选育时，有些种子第一代没有任何突变表现，到第二代才有表现。而且我们如果要考核其籽粒的指标，光凭穗形、穗粒无法判断，必须等到成熟。所以一般粮食作物选育周期都比较长，而且难度大。”选育品种稳定后还要进行预备试验和区域试验。进入区域试验后，如果选育品种达不到标准要求，该品种也有可能被淘汰。

为了缩短种子的选育周期，北京神舟绿鹏农业科技有限公司从国外进口了高分量分子标记平台，用分子标记对DNA进行筛选。公司科研人员李晶照告诉记者：“通过这套高效率的分子鉴定设备，我们坐在实验室里就可以选出好的苗。而且小麦、玉米等粮食作物也不需要种到田里长成后才发现问题，大大缩短了育种周期。目前我们运用这套设备已经发现了很多抗病基因。”

2航天品种有啥用？

除了“大”，航天品种可选择面非常广。都是航天辣椒，“航椒4号”红色素含量高，是做辣椒面、辣椒油的好原料；“航椒7号”加工豆瓣酱能比普通辣椒多产5%的酱，被选为郫县豆瓣酱的主要原料。

1米长的豇豆、200公斤的南瓜……人们对航天作物的第一印象往往是“大”。其实除此之外，航天育种的可选择面还非常广。

例如产量的提高。“某一作物的种子以前没有特别适合选育高产的，现在通过航天搭载后，它的某一个突变体适合选育高产，我们就可以将其作为父本或母本，进行杂交选育。”高彦辉说。2014年，他们选育的“航天玉米”已进入辽宁省、甘肃省区域试验阶段，从目前的比较试验来看，粮饲兼用型的“航天玉米”比所选的对照品种产量要好。而北京神舟绿鹏公司培育的“航椒8号”，产量能比一般品种提高20%。

在北京神舟绿鹏公司的育苗工厂里，各种航天蔬菜遍布其中，成串的航天番茄、螺旋状的航天辣椒、耐寒高产的航天香蕉……一片生机盎然。对航天辣椒“航椒8号”的螺旋状外观，记者有些好奇，这种外形对辣椒口感有什么影响吗？公司产品经理杨硕告诉记者：“果实呈螺旋状，内部白色的筋就比较多，这些白色的筋是分泌辣味的组织，因此辣椒就会更辣。”

同样是辣椒，在天水国家农业科技园区绿鹏公司的展厅内，记者看到了通过航天育种培育的新品种。高彦辉指着其中一种介绍，这是“航椒4号”，红色素含量高，加工辣椒面的7个指标中4项超过国家标准，是做辣椒面、辣椒油的好原料；又拿起另一个体形较长的辣椒告诉记者，这是“航椒7号”，可溶性固形物含量高，用它加工豆瓣酱能比普通辣椒多产5%的酱，被四川郫县选为豆瓣酱生产的主要原料，目前在以“公司+基地”的模式进行大规模订单生产。

目前，天水神舟绿鹏公司培育的辣椒、番茄、茄子、小麦等35个航天新品种在全国的25个省区都有种植，航天蔬菜种植面积就已累计达到247万亩。

而北京神舟绿鹏公司则利用组培来大批量繁殖植株。李晶照告诉记者：“组培最大的优势就是加快植株的培育过程。一粒种子结出果实需要漫长的培育时间，至少要经过一代的生长期，而组培繁殖需要的时间大大缩短，一两个月就可以了。”组培技术培育的太空月季花种苗只有一颗葡萄大小，但是花朵完整，可以直接取出栽培种植。

3航天食品安全吗？

航天育种是作物本身的基因重组，没有引入外源基因，不存在安全问题，可以放心食用。从操作过程看，部分航天种苗处理要求更为严格。

“太空南瓜个儿挺大，看上去不错，就是不知道吃着放不放心？”对于航天食品的安全性，不少人还存在担忧。

问到食用航天食品的安全性，高彦辉肯定地说：“1981年，国际粮农组织、国际卫生组织和国际原子能机构就曾对航天育种培育出种子的安全性做过认定，认为完全达到规定指标要求，不存在安全问题，对人体没有威胁，可以放心食用。”

航天育种和转基因是否相同？高彦辉解释道：“航天育种诱变是作物本身的基因重组。比如，某个辣椒种子的基因链排序原本是12345，太空搭载后，特殊的作用使其基因链断裂、重组为13245或其它排序，从而显现出不同特征，但都只是其自身内部的基因段变化，没有注入外部其它物种的基因，在这点上它不同于转基因。”他告诉记者，早在上世纪六十年，我国就开始进行作物辐射诱变育种，当时的方法是将种子放进特殊装置中，然后放入深井，采用钴60辐射，使其发生诱变。航天育种则是通过太空搭载，利用太空的特殊环境，造成种子本身基因的变化，实现诱变。

对此，李晶照也有同样的看法：“航天食品非常安全，我们公司食堂做菜都是用自己航天育种的成果。航天育种跟自然环境下的基因突变原理是一样的，只是手段不一样，都是自身基因为了适应外界环境发生的突变。转基因是发现一些好的基因，比如抗病性、丰产性基因，就把这些基因从一个物种转到另一个物种里，其基因是外源转入的。”

在北京神舟绿鹏公司记者发现，航天种苗的处理相对更为严格，要做到全程无菌化。来到培育实验室，记者问技术员刘次次：“可以进去看看吗？”她笑着说：“可以啊，不过这是全程无菌化的实验室，要把你‘消毒’一下才可以进去。”经过紫外线消毒等程序，穿上专门的工作服，记者才得以进入组培实验室。

刘次次告诉记者：“这个实验室主要是进行航天搭载试管苗的筛选及新品种的脱毒快繁。有细菌繁殖，育出的苗就容易生病。”

神舟系列飞船搭载物种详情

神舟一号（1991年）：各10克左右的青椒、玉米、大麦、小麦、水稻、萝卜、香青菜、樱桃、番茄、菜椒、西瓜、甜瓜、豇豆、甘草、板蓝根等30多种种子。神舟二号（2001年）：石刁柏、圆红萝卜和总计重量为100克的番茄、黄瓜、卷心菜、青菜等4种蔬菜的2万粒良种等。神舟三号（2002年）：无核试管葡萄苗、常春藤、树梅、冷被石竹草、苜蓿草、葛藤等植物种子。神舟四号（2002年）：首次将杜康酒曲及植物种苗红豆杉的组胚试管苗带上了天。还包括向日葵、蝴蝶兰、烟草、雅安黄连槐、水稻、小麦、棉花、玉米、大豆、蔬菜、水果、药材等上百种种子或样品。神舟五号（2003年）：台湾的青椒、西红柿、稻米、芒果、香蕉、玉米、菊花、梅花与兰花，金门的一条根、潺槁树，马祖的红花石蒜等36种。神舟六号（2005年）：地被菊、一串红、孔雀草、杂交石竹、普洱茶、微生物菌种、鸡蛋、蚕卵等。神舟七号（2008年）：包括微生物菌种、杂交水稻和辣椒、茄子、番茄、黄瓜、萝卜、珙桐、鹅掌楸等87个品系。其中微生物菌种包括灵芝等；杂交水稻包括“洲A”和“洲B”两种。神舟八号（2011年）：桂花树、罗汉果、芦竹、葡萄种子和“日本晴”的水稻品种等33种生物样品。神舟九号（2012年）：云南普洱茶的种子、国内各科研单位和企业的农作物的种子和微生物，以及珙桐、普陀鹅耳枥、望天树、大树杜鹃等4种濒危植物种子等。神舟十号（2013年）：来自澳门的100克人参种子和31克西洋参种子、福建名茶大红袍与正山小种的种子和茄子、番茄、黄瓜、西瓜、甜瓜、红豆杉等品种。 本报记者李竟涵整理