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太空育种——不是“撞大运”也不是神话

发布时间:2012年06月20日 14:11 | 进入三农论坛 | 来源:南方日报 | 手机看视频


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西部航天育种基地工作人员观察航天育种辣椒的生长情况。 CFP供图

  神舟九号成功发射,首次被运送至太空的活体蝴蝶赚足了眼球。

  在发射一线,中国载人航天工程运载火箭系统原副总设计师孙凝生在接受南方日报记者采访时表示,神舟九号内搭载了包括茶种在内的一批植物种子,进入太空进行实验。

  神舟九号的另一个使命也和种子有关。去年拿到天宫一号“船票”的4种濒临灭绝植物的种子——珙桐、普陀鹅耳枥、望天树和大树杜鹃,将被神舟九号带回地面。

  这一来一往,中国太空育种又前进一步。

  早在1987年,一批农作物种子坐上第9颗返回式卫星抵达太空,为中国航天育种工程打开了一扇门。由此开始,太空育种技术不断发展,同时反对之声也随之而来。有人甚至说太空育种就是“太空捞针”,不值得推广。

  前日,华南农业大学副校长、国家植物航天育种工程技术研究中心主任陈志强教授在接受南方日报专访时表示,航天育种不是“撞大运”,这一技术大大丰富了遗传变异的基因资源,推动了我国育种技术的进步。

  陈志强预测,我国很快会向空间站植物生长的研究和实践工作进军,“在不久的将来,我们可以把空间站建成一个会飞的农场!”

  种子上太空不是转基因

  我国经过太空搭载的农作物共计9大类393个品系,育成并通过国家或省级审定的新品种达到70多个

  什么是太空育种?很多人认为就是一种“高级转基因”。经宇宙射线射过的种子培育出来的粮食、蔬菜是否安全可靠,对人身体健康有无危害?

  陈志强澄清,太空育种和转基因是两回事,航天育种为自源基因诱变,而后者则需要通过导入外源基因。

  所谓太空育种,是将农作物种子或试管种苗送到太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的环境——高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净等诱变作用,使种子产生变异,再返回地面选育新种质、新材料,培育新品种的作物育种新技术。

  “与传统育种手段相比,航天育种引发种子基因变异的频率会相对较高,传统的农业育种一般需要8至10年时间,而航天育种有可能将时间缩短一半。”陈志强说。

  不仅如此,航天育种导致种子基因变异的幅度更大,类型更丰富,尤其是对人类有益的变异更多,“这些可能是传统育种技术无法实现的。”陈志强说。

  游了一圈太空,种子是沾了“仙气”还是带着“毒气”回来?

  陈志强解释,在这个过程中并未人工导入新基因,而是利用太空物理诱变培育出来的新品种,所产生的新基因是自身的,因而生物物种原来的基因组并没有改变。这意味着种子的自然变异和航天育种方式的人工变异在本质上没有区别。

  不仅如此,航天品种培育出来后,跟传统方式培育出来的作物品种一样,都必须经过进一步的试验和鉴定,最后还必须通过国家或省级品种审定委员会的审定,才能进行大规模推广。

  “航天育种生产出的粮食、蔬菜是安全的,吃下去不会出现不良反应,市民们可大胆放心地食用。”陈志强说。

  陈志强介绍,迄今我国已有上千种植物种子、试管苗、生物菌种和材料,先后乘坐15颗返回式卫星和7艘神舟飞船上天,在沾染太空“仙气”后回到地面,其中部分“优秀生”脱胎换骨变异成新性状品种。

  据不完全统计,我国拥有经过太空搭载的农作物共计9大类393个品系,育成并通过国家或省级品种审定委员会审定的新品种达到70多个。

  太空育种很贵但很值得

  每克种子搭载进入太空,一次需要500元-1000元,但一个好的基因资源所创造的价值无法估量

  去年“神八”升空,国家植物航天育种工程技术研究中心搭载了一批水稻、花卉、蔬菜的种子上天,今年春天种到地里,这会儿就已经观察到优良变异:中心搭载的草花“一串红”上一趟太空回来,现在有部分植株就已呈现“矮化”、“早开花”等优良变异性状。

  但事实上,1987年首批上太空的种子的命运却没有想象中完美。被反复严密包裹的石刁柏干种子在太空上遨游7天后,回到地面却交了张0分的“成绩单”。由于干种子的水分含量太少,对环境的忍耐力高,没有发生任何变化。

  中国的航天育种之路也曾尝过不少失败的苦头,质疑也由此产生。

  有人甚至点评中国对太空育种的实验“已经失去了对科学研究的价值判断”,并将此实验比作“太空捞针”,是“撞大运”。

  有科研人员曾向公众表示,太空诱变种子发生基因突变的几率仅为3%—10%,并且是随机的,而有益的突变发生的概率只有1%-3%。按照这种观点,即便是依据发生突变的最高概率来算,100个种子仅有3个种子会在后代的地面种植时表现出良好的变异性状。

  “这种说法不科学。”陈志强举番茄为例,经过太空诱变后的番茄种子内含物、维生素均会发生变异,耐储藏性状也得到改善,但是这种变异不是肉眼看得出来的,只有通过科学的基因检测,才能发现番茄的基因实现了有益的突变。这意味着,一些表面看起来和地面种子没有区别的经过太空诱变的种子,内里已经产生了更好的基因。

  还有人嫌太空育种太贵。

  记者查阅资料发现,近年来中国在太空育种项目上的花费着实不菲。“十一五”期间,太空育种获得900多万元的支持;2006年国家科技支撑计划启动“航天工程专项”,太空育种从中再获近800万元经费。据透露,“十二五”期间,太空育种将会得到更大的支持。

  陈志强表示,每一克种子搭载进入太空,一次需要500元-1000元,但实践证明这样的花费是值得的。从基因创新来看,航天育种技术大大丰富了植物遗传变异的基因资源,一个好的基因资源所创造的价值有时是无法估量的。比如,针对我国大西北的风沙、干旱区,就可以利用太空育种技术筛选出耐热、耐旱的基因突变体,从而帮助治理我国西部荒漠化。

  在陈志强看来,中国的太空育种在稳步保持发展地面航天育种的情况下,也将进一步瞄准空间站植物生长的研究和实践工作。这不仅能解决宇航员的食品问题,更重要的是通过生长在空间站里的植物的呼吸作用吸收航天员排出的二氧化碳,并呼出氧气,构建一个生态循环系统,实现自给自足。

  “在不久的将来,我们可以把空间站建成一个会飞的农场!”陈志强说。

  别把太空育种当神话

  很多种子不是上了太空就有价值,只有那些产生了遗传变异并经过鉴定筛选才能说是“太空产品”

  不过,种子上太空也并非“潇洒走一回”,摇身一变就成了优质品种那么简单。

  陈志强强调,千万别把航天育种当神话,虽然航天工程育种能在相对短时间内诱变、创造大批变异材料和品种,但需要一定时间来完成诱变、鉴定和新品种的筛选。

  陈志强解释,种子返地后必须经过筛选,并结合其他多种育种技术,比如常规育种及分子生物学技术等进行进一步的选育。因此,只有把传统的育种技术,现代分子生物技术、太空诱变技术三者结合起来,才能充分发挥强大优势。

  记者查阅资料发现,1987年首次尝试太空育种试验后,中国连续发射的多颗返回式卫星均搭载了育种材料。然而仍有不少作物种子性状没有改变,但有一种植物的产量提高了,那就是芦笋,出笋率大约增加了20%-30%。不过增产的原因并非种子的遗传变异,而是营养器官(芦笋的茎)增加了,即所谓的“营养生长”。到了第二代,变化就消失不见了。

  “我们把此类情况叫做假变异。”陈志强说,有些作物的种子在太空环境下受到物理刺激以后,仅仅在种子的第一代发生变异,第二代就会恢复原有形态,那其实是种子受到生理刺激,而不是遗传物质发生变化。

  陈志强提醒,实际上很多种子不是上了一趟太空回来就都能产生变异,只有那些产生了遗传变异并经过鉴定筛选才能说是“太空产品或品种”。

  但有的商家的确就会借太空产品的招牌做广告。例如宣称含有“太空菌种”的某某口服液,以及去年闹得沸沸扬扬的四川“太空蚂蚁”等。

  “这不单不科学,也是对我国空间生物学科学研究的亵渎。”陈志强说。

  脱水菜纸尿布都来自航空设计

  航天事业快速壮大,民用产业从中得到什么?

  根据美国航天局资料统计,共有700多项航天技术成果应用于人们的日常生活。资料显示,目前我国已有2000多项航天技术成果运用到国民经济领域,民用航天产值已占到航天总产值的半壁江山,投入产出比到达1:10。新材料、新能源、计算机、生物技术、精密制造等诸多民用领域均有航天技术涉足。而我国研制的1100多种新材料中,80%左右是因航天技术的需要而研制成功的。

  比如说,人们对方便面调料袋中的干菜叶习以为常,却很少有人知道,它来源于航空食品中的脱水菜,设计初衷是为了让航天员吃上含有蔬菜的食品,现在成为我们生活中的普通食品;给宝宝用的纸尿布,最初是美国太空总署一个叫唐鑫源的华人工程师改进太空服时为成人航天员设计的,此后同样材料的婴儿纸尿布开始风行世界;今天风靡于各大院线和电玩俱乐部的特效座椅动力技术,同样得益于原本应用于航天领域的发射车技术。这项技术可以在三个方向上逼真地模仿现实中的坠落、爬升、倾斜、俯仰、晃动等动作,还可以实现喷水、喷气、震动、扫腿等多项功能,让观众实时感受到风雨、雷电、撞击、喷洒水雾、拍腿等与电影情节相对应的内容。

  另一大从航天技术中受益的领域是医学。当今在医学界大量应用的重症监护病房,是应“阿波罗”计划对登月宇航员进行健康检测的需要而诞生的。

  ●南方日报记者 赖竞超 曹斯 特派酒泉记者 赵杨 实习生 卞德龙 吴偲媛

  统筹 徐林

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