高精尖的航天技術(shù)和傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)之間看似毫無聯(lián)系。不過，現(xiàn)在二者已經(jīng)被科學(xué)家們完美結(jié)合起來，使航天技術(shù)成為了推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段---他們借助航天工程把農(nóng)作物種子送入太空，利用特殊空間環(huán)境培育農(nóng)作物新產(chǎn)品，從而提升農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)水平。那么，航天育種有何種優(yōu)勢，能為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來哪些好處？
多種技術(shù)的完美組合
與傳統(tǒng)的育種方式相比，航天育種的另一優(yōu)勢在于能夠創(chuàng)造出一大批特異種質(zhì)資源，以緩解或解決我國農(nóng)作物育種種質(zhì)資源貧乏這一瓶頸問題。
稍加留意，您就會(huì)發(fā)現(xiàn)，色彩艷麗的青椒，口感細(xì)膩的西紅柿，體型碩大的冬瓜等稀奇蔬菜，漸漸在超市貨架上多了起來。其實(shí)，這些都是普通的蔬菜種子經(jīng)過“太空旅行”后，科學(xué)家培育出來的新品種。也就是說，它們都是航天育種的產(chǎn)物。那么什么是航天育種呢？
所謂航天育種，也被稱為空間技術(shù)育種或太空育種，就是指利用返回式航天器和高空氣球等所能達(dá)到的空間環(huán)境對植物的誘變作用以產(chǎn)生有益變異，在地面選育新種質(zhì)、新材料，培育新品種的農(nóng)作物育種新技術(shù)。航天育種是航天技術(shù)與生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)育種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是綜合了航天、遺傳、輻射、育種等學(xué)科的新興技術(shù)。
眾所周知，宇宙空間的物理環(huán)境與地面有很大的差異?？臻g環(huán)境的顯著特征是存在宇宙粒子輻射、微重力、弱地磁、高真空和超潔凈等特點(diǎn)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明，宇宙粒子輻射和微重力等綜合環(huán)境因素對植物種子的生理和遺傳性狀具有強(qiáng)烈的影響，因而在過去的幾十年里一直受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。
當(dāng)然，普通農(nóng)作物種子如果僅僅是在太空遨游一段時(shí)間，并不會(huì)成為太空種子。實(shí)際上，“種子搭載只是航天育種的開始，更繁雜、最重要的工作是在后續(xù)的地面育種工作中完成的。”中國農(nóng)科院航天育種研究中心主任、國家航天育種工程項(xiàng)目首席科學(xué)家劉錄祥研究員說，“搭載種子經(jīng)過育種專家的篩選后，有時(shí)還需要結(jié)合其他多種育種技術(shù)，比如常規(guī)育種及雜種優(yōu)勢利用技術(shù)等進(jìn)行進(jìn)一步的選育?！?/FONT>
也就是說，搭載種子回地面以后，還要經(jīng)過篩選、淘汰、穩(wěn)定化試驗(yàn)等過程，從中選出有價(jià)值的、有推廣應(yīng)用前景的品系，并經(jīng)過進(jìn)一步的試驗(yàn)和鑒定，最后還必須通過國家或省級品種審定委員會(huì)的審定，才能被稱為太空種子進(jìn)行大規(guī)模推廣。而這個(gè)過程，最快也需要4至5年的時(shí)間。不過，同傳統(tǒng)育種方式相比，這個(gè)過程耗時(shí)已經(jīng)是很短的了。
所以，航天育種的優(yōu)勢之一就是能快速有效地直接選育優(yōu)良品種?！皞鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)育種一般需要8至10年時(shí)間，而航天育種有可能將時(shí)間縮短一半。這對我國糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收具有重要意義。”劉錄祥告訴記者，“與傳統(tǒng)的育種方式相比，航天育種的另一優(yōu)勢在于能夠創(chuàng)造出一大批特異種質(zhì)資源，以緩解或解決我國農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)育種種質(zhì)資源貧乏這一瓶頸問題。”
目前，我國科研人員利用航天誘變技術(shù)，已選育出一批特大穗高產(chǎn)型種質(zhì)、特優(yōu)質(zhì)種質(zhì)、抗病種質(zhì)、優(yōu)異新矮源種質(zhì)以及極早熟優(yōu)質(zhì)種質(zhì)等育種新材料。如，優(yōu)質(zhì)抗倒型水稻新種質(zhì)“航1號”和“航2號”，優(yōu)質(zhì)大穗型水稻恢復(fù)系“航恢6號”、“航恢7號”、“航恢8號”，優(yōu)質(zhì)極早熟小麥新種質(zhì)“早優(yōu)8581”等。再如，從空間搭載秈稻品種“特華占13”誘變后代中篩選的一個(gè)水稻突變材料，株高只有58厘米至66厘米，且單株分蘗數(shù)達(dá)到19個(gè)，有可能成為水稻育種的新矮源。
這些豐富的育種新材料，為拓寬基因資源提供了一條有效而可行的途徑，對促進(jìn)農(nóng)作物育種發(fā)展有很大作用。目前，這些新種質(zhì)、新材料已廣泛應(yīng)用于稻麥常規(guī)育種和雜種優(yōu)勢育種。
二十余年的不懈探索
實(shí)施航天育種工程使育種實(shí)踐和理論基礎(chǔ)很好地統(tǒng)一起來，促進(jìn)航天育種學(xué)的建立與發(fā)展。
航天育種技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展，跟人類對外層空間的探索密不可分。早在20世紀(jì)60年代初，前蘇聯(lián)及美國的科學(xué)家就已開始將植物種子搭載衛(wèi)星上天，并在返回地面的種子中發(fā)現(xiàn)其染色體畸變頻率有較大幅度的增加。
20世紀(jì)80年代中期，美國將番茄種子送上太空，在地面試驗(yàn)中也獲得了變異的番茄，種子后代無毒，可以食用。1996年至1999年，俄羅斯等國還在“和平號”空間站成功種植小麥、白菜和油菜等植物。
我國的航天育種始于1987年。當(dāng)時(shí)，帶著水稻和青椒等種子的我國第9顆返回式衛(wèi)星上天，這是我國農(nóng)作物種子的第一次太空之旅。當(dāng)初搭載種子的目的也并不是為了育種，只是想探測太空環(huán)境對植物遺傳是否有影響。但科學(xué)家們無意間發(fā)現(xiàn)，這些上天的種子發(fā)生了一些出人意料的變異：經(jīng)空間搭載的蘿卜種子幼苗茁壯，葉片上沒有蟲眼。更為神奇的是，完成了太空之旅的大蒜種子也發(fā)生了突變，長出的蒜頭竟重達(dá)150克。于是，航天育種的研究被提上了日程，我國在航天育種領(lǐng)域進(jìn)行了一系列的探索。
1996年，王淦昌院士聯(lián)合7位著名專家學(xué)者聯(lián)名給中央寫信，建議把航天育種工程列入國家計(jì)劃，發(fā)射一顆農(nóng)業(yè)衛(wèi)星，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)。2002年，科技部將農(nóng)作物航天育種課題正式列入國家“十五”863計(jì)劃，為航天育種技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2003年4月，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、原國防科工委批復(fù)了農(nóng)業(yè)部、中國航天科技集團(tuán)聯(lián)合編制的航天育種工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告，航天育種工程項(xiàng)目正式啟動(dòng)。實(shí)施航天育種工程有利于在廣泛開展育種實(shí)踐的同時(shí)，充分加強(qiáng)航天育種應(yīng)用基礎(chǔ)理論的探索和研究，使育種實(shí)踐和理論基礎(chǔ)很好地統(tǒng)一起來，促進(jìn)航天育種學(xué)的建立與發(fā)展。這對于繼續(xù)保持我國在該領(lǐng)域的國際先進(jìn)性、創(chuàng)造性及航天育種產(chǎn)品開發(fā)方面的世界領(lǐng)先地位，推動(dòng)航天育種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有極其重要的意義。
2006年9月9日，我國第一顆、也是世界上迄今惟一一顆專門用于航天育種的衛(wèi)星---實(shí)踐八號”成功發(fā)射，標(biāo)志著航天育種從零星搭載到探索性試驗(yàn)、再到研究和技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)的飛躍。我國開始在較大范圍內(nèi)組織全國優(yōu)勢力量，全面開展農(nóng)作物航天育種。2008年，依托國家航天育種工程的“空間環(huán)境農(nóng)業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”課題被列入國家“十一五”科技支撐計(jì)劃。
立足產(chǎn)業(yè)的廣闊前景
我國的航天育種一開始就是以滿足市場需要為目標(biāo)，從國家農(nóng)業(yè)發(fā)展、維護(hù)糧食安全和農(nóng)民的需求出發(fā)開展科研工作的。
“民以食為天，農(nóng)以種為先。優(yōu)良品種是農(nóng)業(yè)發(fā)展的決定性因素，對提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物品質(zhì)具有不可替代的作用。”劉錄祥說，“在當(dāng)前資源有限的條件下，改善作物品種是提高糧食產(chǎn)量的重要出路，航天技術(shù)是解決這一問題的有效途徑之一?！?/FONT>
目前，我國絕大部分的農(nóng)作物新品種都是在常規(guī)條件下經(jīng)過若干年的地面選育培育而成的。作為目前世界上僅有的3個(gè)掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國家之一，我國航天科學(xué)家和農(nóng)業(yè)科學(xué)家充分利用這一優(yōu)勢，把航天這一最先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)這一古老的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，在航天育種領(lǐng)域取得了一系列的開創(chuàng)性研究成果。浩瀚的太空已成為中國科學(xué)家培育農(nóng)作物新品種的實(shí)驗(yàn)室和育種基地。20多年間，越來越多的種子被搭載到太空，越來越多的奇跡也由此誕生。
我國第一個(gè)太空種子品種在1998年通過省級審定后，大批太空種子就如雨后春筍不斷冒了出來。經(jīng)空間誘變育種技術(shù)培育出的航天青椒一個(gè)在半斤以上，畝產(chǎn)5000公斤左右，維生素C含量增加20％。航天育種稻雜交品種，百畝畝產(chǎn)達(dá)到800公斤，其中“II優(yōu)航1號”是全國首個(gè)百畝畝產(chǎn)突破900公斤的超級稻，至今仍保持再生稻頭季、再生季和全國百畝畝產(chǎn)3項(xiàng)世界紀(jì)錄。
通過航天育種，我國科學(xué)家還培育出了特大粒的紅小豆、特長的油菜、含鐵量增加69％的巨穗谷子，紫色、紅色、茶色、綠色的水稻，早熟高產(chǎn)的紅薯和高產(chǎn)大蔥等。抗病番茄、優(yōu)質(zhì)棉花、高產(chǎn)小麥等也相繼誕生，這些為提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。
截至目前，我國已經(jīng)有70多個(gè)品種的太空種子通過了審定。尤其是2006年以后，國家進(jìn)一步加大了對航天育種支持和投入的力度，在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了人力、物力、財(cái)力的配套協(xié)作，航天育種更是進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，在這期間有多達(dá)35個(gè)品種的太空種子通過了審定。
“2006年以來通過審定的35種太空種子已經(jīng)推廣了2500多萬畝，增產(chǎn)糧食10多億公斤，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益14億多元。”劉錄祥說，“這些成就的取得在很大程度上是因?yàn)?，我國的航天育種一開始就是以滿足市場需要為目標(biāo)，從國家農(nóng)業(yè)科技發(fā)展、維護(hù)糧食安全和農(nóng)民的需求出發(fā)開展科研工作的?！?/FONT>
展望未來，劉錄祥告訴記者，“十一五”期間，我國航天育種領(lǐng)域已經(jīng)開始進(jìn)行了科研平臺(tái)和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)；“十二五”期間，則將充分利用已經(jīng)建成的平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)，把跨區(qū)域不同作物種類結(jié)合起來，重點(diǎn)進(jìn)行農(nóng)作物新品種的培育。（經(jīng)濟(jì)日報(bào)）
