和嫦娥五号一起“上天”的水稻种子 发芽了!

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12月23日,国家探月与航天工程中心在北京举行嫦娥五号搭载种子交接仪式。

把时间拨回到11月24日4时30分,嫦娥五号探测器在文昌卫星发射中心由长征五号运载火箭送入太空,开始了历时23天、行程近百万公里的地月往返征程。

华南农业大学(下称“华农”)国家植物航天育种工程技术研究中心成为此次空间搭载试验的重要科研单位。历经22天21时29分的飞行后,一批共重40克的“航聚香丝苗”水稻种子于12月17日1时59分随同返回器顺利着陆,标志着我国水稻航天育种首次完成深空空间诱变试验的搭载,具有里程碑式的意义。

探月工程三期嫦娥五号搭载证书。

探月与航天工程中心主任刘继忠将搭载种子及证书交付给华农原副校长、国家植物航天育种工程技术研究中心主任陈志强。受访者供图

嫦娥五号深空环境“可遇不可求”

我国是首创利用航天技术进行作物诱变育种的国家。1987年8月5日,随着我国第9颗返回式科学试验卫星的成功发射,中国科学院遗传研究所研究员蒋兴邨等在国内率先利用返回式卫星搭载水稻等农作物种子,并在后代种植中发现了遗传变异。我国航天诱变农业生物育种的探索由此拉开。

航天育种的原理并不复杂:空间环境具有高真空、微重力、弱磁场及复杂辐射等特点,太空射线中复杂的高能重离子冲击生物细胞,诱导其产生遗传变异,就能获得新的性状。

此前,国家植物航天育种工程技术研究中心曾多次参与航天育种工作。今年5月,长征五号B运载火箭首飞发射新一代载人飞船试验船飞行试验取得圆满成功,中心牵头征集了水稻、甜玉米、南药等31份,搭载样本达988克,质量是过去的两三倍。

那么,此次开展的深空空间诱变试验,与过去的航天育种相比有何异同?

国家植物航天育种工程技术研究中心副主任郭涛介绍,此前开展的航天育种主要依靠返回式卫星和空间飞船,属于近地轨道搭载,空间飞行时间较短。“这次搭载的水稻种子历经近23天的飞行,在近月轨道长期接受深空独特极端环境的辐射影响,而且遭遇了范艾伦辐射带,太阳黑子爆发。其空间航行距离之长、遭遇空间环境之复杂,都是可遇不可求的。”

嫦娥五号搭载的全部种子,部分已安排发芽。

搭载种子的“父母”也上过太空

28日上午,南方+记者在华农看到了这批在近月轨道航行过的珍贵种子,其中有一些已经被安排发芽,进行后续研究和观察。

有意思的是,这次随嫦娥五号上天的水稻种子,它的“父亲”“母亲”同样来自太空。

作为亲本之一的“华航31号”就是空间诱变的产物,从2011年至今为广东省农业主导品种,并在广西、江西等南方稻区大面积推广种植;2015年通过农业部超级稻品种认定,其米质达国标优质2级、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性强、适应性广。另一个亲本“航恢1508”也是空间诱变的产物。

嫦娥五号搭载的水稻品种。

航天育种的一个重要目标是为人类培育适合未来需求的优良水稻新品种。

对人类而言,水稻的“好性状”就变现为抗病虫害、耐逆性、适应机械生产、高产、品质优良、具有特殊价值成分等。科学家的工作,就是从样本后代中筛选出对人类有益的突变性状。

过去,由于农作物的生长繁殖周期比较长,一批空间诱变的材料可能需要三五年时间才能完成鉴定和筛选。如今,以水稻为例,通过快速加代繁殖的手段,可以在1年时间内筛选出对人类有用的性状。

之后,科学家会通过一系列的自交或者杂交,尝试将这种好的性状稳定下来。稳定下来的材料,经过与其他的品种的“比拼”,如果成绩很好,再通过审定,才允许进入生产。

华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心是我国航天育种领域重要的国家级科研创新平台,自1996年以来先后进行了24次植物空间诱变试验,先后培育出57个水稻新品种,通过各级品种审定,其中农业部认定超级稻品种4个,获得教育部优秀科研成果奖、全国农牧渔业丰收奖、广东省科技奖等省部级奖励9项,创造了显著的社会经济效益。

近年来,航天育种研究团队针对市场需求,在特优质、高抗病、轻简化品种选育方面取得新突破,近期育成的多个品种米质均达国标优质一级、高抗病虫害;在香型丝苗品种培育方面也取得系列进展,所选育的“华航聚香”系列品系在生产上表现突出。

将产出100%中国原创科研成果

国以农为本,农以种为先。种子是农业的芯片,一粒种子关系着中国人的饭碗。

我国作为世界第二大种子大国,种业市场规模将近千亿,但种业自主创新水平与发达国家还有较大差距,突破种业卡脖子关键问题,对确保“米袋子”“菜篮子”安全供给具有重要意义。

郭涛表示,此次深空空间诱变实验,有望帮助人类更深入了解水稻如何响应深空环境的分子及遗传机制,为探索生命起源、物种进化和宇航生物安全提供理论支撑;获取一批具有重要价值的优良新基因,并形成完善的关键基因利用技术体系,服务于水稻品种选育;选育一批高产、优质、多抗、绿色的水稻新品种,满足多元化产业需求,通过产学研合作推广应用,提升我国粮食安全水平。

“这次搭乘我国的航空器进行深空空间诱变试验,是100%的中国原创,必将产生一大批原创性的科技成果。”华农原副校长、国家植物航天育种工程技术研究中心主任陈志强认为,此次嫦娥五号搭载的深空空间诱变材料,不是一国、一校的成果,应该上升到为全世界、全人类服务的高度。

陈志强进一步表示,希望借此机会开展对深空航天诱变的系统性研究,规划设计从基础研究到应用基础研究,再到应用研究的科研全链条;创建、发现、挖掘一批好的基因和突变体,培育一批优质的新品种,服务国家粮食生产。

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