和嫦娥五號(hào)去過(guò)月球的水稻種子豐收了！啥時(shí)候咱們能吃上？
7月9日，小暑過(guò)后的第2天，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田基地內(nèi)彌漫著稻谷的清香。這一天，和嫦娥五號(hào)一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻種子完成收獲，科研人員們化身“農(nóng)民”在金黃色的稻田中忙著收割。
這批“航聚香絲苗”水稻種子有何特殊之處？對(duì)解決種業(yè)“卡脖子”問(wèn)題有什么幫助？又將何時(shí)從試驗(yàn)田真正搬上老百姓的餐桌？這些問(wèn)題備受各方關(guān)注。
和嫦娥五號(hào)一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻種子在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田基地種下。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心供圖
2000多株水稻樣本迎來(lái)收割
2020年11月，嫦娥五號(hào)探測(cè)器在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)搭載長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空。在航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)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(hào)返回器一道，在歷經(jīng)23天的太空之旅后順利返回地球。此次任務(wù)也標(biāo)志著中國(guó)水稻航天育種首次完成深空空間誘變?cè)囼?yàn)的搭載。
這批水稻種子于今年2月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)和試驗(yàn)田中種下，在經(jīng)過(guò)約5個(gè)月的生長(zhǎng)后，長(zhǎng)勢(shì)喜人、稻穗飽滿的水稻迎來(lái)了第一次收獲。
和嫦娥五號(hào)一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心供圖
“這次收獲的是‘奔月’水稻的第一個(gè)世代，我們很快將播種第二個(gè)世代。”華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心副主任郭濤告訴中新網(wǎng)記者，目前收獲的第一批種子來(lái)源于2000個(gè)植株、1萬(wàn)個(gè)單穗；科研人員對(duì)每個(gè)植株收獲的種子進(jìn)行了分類，第一類是用來(lái)繼續(xù)種植，第二類用來(lái)進(jìn)行廣泛的基因及性狀鑒定，第三類將作為種子備份進(jìn)行長(zhǎng)期保存。
據(jù)介紹，這1萬(wàn)穗水稻完成單株收獲后，將交由專門(mén)負(fù)責(zé)各項(xiàng)性狀研究的人員進(jìn)行分析鑒定，相當(dāng)于每株都有一個(gè)身份證號(hào)碼，方便科研人員對(duì)每一個(gè)樣本進(jìn)行連續(xù)的跟蹤和鑒定，溯源追查。此外，科研人員還需要從中找出各方面性狀表現(xiàn)良好的個(gè)體，在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面優(yōu)于對(duì)照組。
“奔月”水稻何時(shí)才能真正搬上餐桌是老百姓分外關(guān)心的問(wèn)題。郭濤表示，從2020年11月搭載嫦娥五號(hào)“奔月”到真正搬上老百姓的飯桌，這批水稻種子要經(jīng)歷種植、鑒定、比較、示范、推廣等一系列流程，預(yù)期花費(fèi)3-4年的時(shí)間。目前這批水稻種子已經(jīng)完成了第一個(gè)世代的種植，很快就要進(jìn)入下一步的鑒定階段。
值得一提的是，“航聚香絲苗”水稻種子出自“太空世家”，它的“父親”華航31號(hào)和“母親”航恢1508都曾去過(guò)太空。作為親本之一的“華航31號(hào)”就是空間誘變的品種，從2011年至今為廣東省農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種，并在廣西、江西等南方稻區(qū)大面積推廣種植。2015年“華航31號(hào)”水稻種子還通過(guò)了農(nóng)業(yè)部超級(jí)稻品種認(rèn)定，其米質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)2級(jí)、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性強(qiáng)、適應(yīng)性廣。
據(jù)介紹，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心是中國(guó)航天育種領(lǐng)域重要的國(guó)家級(jí)科研創(chuàng)新平臺(tái)，自1996年以來(lái)先后進(jìn)行了24次植物空間誘變?cè)囼?yàn)，先后培育出57個(gè)水稻新品種，通過(guò)各級(jí)品種審定，其中農(nóng)業(yè)部認(rèn)定超級(jí)稻品種4個(gè)，獲得教育部?jī)?yōu)秀科研成果獎(jiǎng)、全國(guó)農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎(jiǎng)、廣東省科技獎(jiǎng)等省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)9項(xiàng)，創(chuàng)造了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田基地彌漫著稻谷的清香。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心供圖
水稻種子通過(guò)“選秀”奔月
空間誘變有“三寶”，即高真空、微重力和空間射線，三方面因素共同作用可以使得種子內(nèi)部的遺傳基因發(fā)生變化。此次跟隨嫦娥五號(hào)探測(cè)器一同“奔月”的種子實(shí)驗(yàn)材料包括水稻、苜蓿、燕麥、擬南芥、花卉等30余種植物種子。之所以讓嫦娥五號(hào)攜帶種子實(shí)驗(yàn)材料“奔月”，正是希望通過(guò)太空的特殊環(huán)境完成深空誘變，挖掘優(yōu)異種質(zhì)資源，培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗逆廣適、性狀突出的新品種。
作為中國(guó)復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，此次嫦娥五號(hào)任務(wù)從月球帶回約1731克月球樣品，這就意味著留給其他研究的載荷容量并不多。在容量有限的情況下，這些種子也是通過(guò)層層篩選才脫穎而出。
為此，各單位也是“八仙過(guò)海、各顯神通”，紛紛提供“當(dāng)家好種”。比如，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心提供了“航聚香絲苗”水稻種子，而中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所則提供了紫花苜蓿和燕麥種子。
“嫦娥五號(hào)搭載的空間非常寶貴，在航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的統(tǒng)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(duì)前期育成的約10000個(gè)種質(zhì)進(jìn)行了廣泛評(píng)價(jià)，從中挑出若干基因優(yōu)良、性狀優(yōu)良的種質(zhì)作為候選搭載材料，進(jìn)一步調(diào)研產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)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(guò)了專家評(píng)審；經(jīng)嚴(yán)格科學(xué)的“選秀”，最終脫穎而出。
郭濤表示，“航聚香絲苗”的“奔月”后代，預(yù)期可產(chǎn)生一批更加優(yōu)良的基因源，不但可為新品種選育提供更多物質(zhì)基礎(chǔ)，而且可培育出新品種提升優(yōu)質(zhì)香型水稻產(chǎn)業(yè)效益。
事實(shí)上，中國(guó)的空間誘變育種始于上世紀(jì)80年代。1987年8月，隨著中國(guó)第9顆返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星的成功發(fā)射，中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所研究員蔣興邨等在國(guó)內(nèi)率先利用返回式衛(wèi)星搭載水稻等農(nóng)作物種子，并在后代種植中發(fā)現(xiàn)了遺傳變異。
中國(guó)空間誘變農(nóng)業(yè)生物育種的探索由此拉開(kāi)。經(jīng)過(guò)30多年的研究和應(yīng)用，官方通過(guò)審定的新品種超過(guò)200個(gè)。現(xiàn)如今，空間誘變育種的成果已經(jīng)悄然融入到老百姓生活的方方面面。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田基地。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心供圖
深空誘變“可遇不可求”
國(guó)以農(nóng)為本，農(nóng)以種為先。種子是農(nóng)業(yè)的芯片，一粒種子關(guān)系著中國(guó)人的飯碗。中國(guó)作為世界第二大種子大國(guó)，種業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將近千億，但種業(yè)自主創(chuàng)新水平與發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。如何解決種業(yè)“卡脖子”問(wèn)題，對(duì)確保“米袋子”“菜籃子”安全供給意義重大。
外界注意到，“十四五”規(guī)劃提出要強(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學(xué)、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領(lǐng)域。2月21日公布的2021年中央一號(hào)文件也提出，打好種業(yè)翻身仗。受訪專家認(rèn)為，現(xiàn)階段要加緊培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，空間誘變育種是一條有效的途徑。
水稻是空間誘變育種的重要試驗(yàn)對(duì)象。郭濤表示，袁隆平院士開(kāi)創(chuàng)的雜交水稻是水稻品種類型之一，對(duì)中國(guó)糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)。“通過(guò)空間誘變的水稻種子也可用于雜交水稻品種培育，我們前期利用航天育種技術(shù)，選育出4個(gè)超級(jí)稻品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。種質(zhì)資源是品種選育的基礎(chǔ)，航天育種技術(shù)可以擴(kuò)大種質(zhì)資源圃，為品種選育提供更多、更好的新基因源。”
此前，水稻種子已經(jīng)跟隨多個(gè)航天器完成空間誘變之旅。這次跟隨嫦娥五號(hào)探測(cè)器“奔月”相較之前的太空之旅有何特殊之處？
郭濤解釋道，嫦娥五號(hào)的“太空之旅”達(dá)到了月球軌道，是前期空間搭載所未到達(dá)的深空環(huán)境，在深空環(huán)境下，生物體將面臨全新的挑戰(zhàn)因素，預(yù)期可能產(chǎn)生更加顯著的遺傳效應(yīng)，對(duì)于理解空間生命科學(xué)及創(chuàng)新航天育種技術(shù)具有重要意義。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所抗逆牧草育種與利用團(tuán)隊(duì)首席專家楊紅善也指出，與以往相比，一方面嫦娥五號(hào)飛行距離更遠(yuǎn)，另一方面其飛行過(guò)程中會(huì)遭遇范艾倫輻射帶和太陽(yáng)黑子爆發(fā)，產(chǎn)生特殊的空間誘變效應(yīng)。深空誘變?cè)跇O端環(huán)境下產(chǎn)生的變異可能會(huì)更加強(qiáng)烈。
多年來(lái)，空間誘變育種在中國(guó)糧食安全和生態(tài)環(huán)境建設(shè)等諸多領(lǐng)域做出重要貢獻(xiàn)，培育的蔬菜、花卉、林草等植物新品種累計(jì)種植推廣面積超過(guò)240萬(wàn)公頃。專家指出，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐驗(yàn)證，無(wú)論是基因組水平，還是表觀遺傳學(xué)水平，空間誘變育種創(chuàng)造出了大量的新變異、新性狀，豐富了種質(zhì)資源的遺傳多樣性，為新品種選育提供了重要支撐。?。▉?lái)源：中新社微信公眾號(hào) 作者：郭超凱 馬帥莎）
