2010年9月2日，在江蘇省泰州市海陵現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)，新采摘的巨型南瓜吸引了游人。南瓜直徑近1米，高0.6米，重180公斤，是通過航天育種培育成的新品種。
“神舟八號(hào)”飛船在與“天宮一號(hào)”成功完成兩次對(duì)接試驗(yàn)后，預(yù)計(jì)將于明晚返回地球。人們?cè)跉g呼慶祝我國載人航天工程取得又一個(gè)重大技術(shù)突破的同時(shí)，注意到“神舟八號(hào)”飛船又一次進(jìn)行了植物種子的空間搭載試驗(yàn)。這是我國自1987年開始利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來的第25次種子空間飛行航天育種試驗(yàn)。
中國科學(xué)家提出航天育種新思路
國家航天育種工程首席科學(xué)家、中國農(nóng)科院航天育種研究中心主任劉錄祥告訴記者，所謂航天育種，準(zhǔn)確地講叫航天誘變育種，是利用航天特殊環(huán)境因素誘變農(nóng)業(yè)生物遺傳改良，具體指利用空間環(huán)境的宇宙粒子、微重力、弱地磁、高真空等綜合因素，在空間環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生物的誘變作用來產(chǎn)生有益的基因變異，返回地面后通過進(jìn)一步選育，創(chuàng)造農(nóng)業(yè)育種材料、培育新品種的農(nóng)業(yè)生物高技術(shù)育種新方法。
1987年8月5日，時(shí)任國家863計(jì)劃應(yīng)用生命科學(xué)課題責(zé)任專家蔣興村研究員，利用我國第九顆返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星首次成功搭載了一批水稻和青椒等農(nóng)作物種子。當(dāng)時(shí)，搭載農(nóng)作物種子的目的并不是為了育種，只是想看看空間環(huán)境對(duì)植物遺傳性是否有影響。但是，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中無意發(fā)現(xiàn)，極個(gè)別上過天的種子中發(fā)生了一些意外的遺傳變異。后來人們開始考慮利用這種方式進(jìn)行農(nóng)作物航天育種。
早在20世紀(jì)60年代初，前蘇聯(lián)及美國的科學(xué)家就開始將植物種子搭載衛(wèi)星上天，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。1996年至1999年，俄羅斯等國在“和平號(hào)”空間站成功種植小麥、白菜和油菜等植物。到2009年底，美國國家航空航天局所屬的作物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)篩選出適合空間站培植的超矮小麥、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品種或品系。目前美歐利用國際空間站進(jìn)行的太空植物試驗(yàn)研究，最終目的要使宇宙飛船成為“會(huì)飛的農(nóng)場(chǎng)”，培育和篩選適應(yīng)航天環(huán)境生長的不同植物品種是國外航天生物工程研究的重要方向。迄今為止，國外尚未見到有關(guān)利用航天誘變進(jìn)行農(nóng)作物育種的研究報(bào)道。
只有百分之幾的優(yōu)異者才能叫“太空種子”
劉錄祥說，并非所有的種子只要上天一轉(zhuǎn)，回到地面就會(huì)變得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。衛(wèi)星搭載過的種子只有百分之幾甚或千分之幾可能發(fā)生變異。盡管這一突變率較之傳統(tǒng)的物理及化學(xué)誘變劑已相當(dāng)突出，但仍有不少種子未發(fā)生任何突變或發(fā)生負(fù)效應(yīng)突變。育種家往往要經(jīng)歷至少4至6年的時(shí)間，經(jīng)過選擇、淘汰、試種、審定，最終選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的精品。因而，從眾多空間飛行過的種子中篩選鑒定出有希望的真正“太空種子”，就成為一項(xiàng)艱苦復(fù)雜的工程。
以小麥為例，我們可以在下面圖表的流程中看到航天育種的全部過程。
如此培育出的種子如果連續(xù)幾年都表現(xiàn)很好，產(chǎn)量和品質(zhì)超過給出的對(duì)照品種，就可以申請(qǐng)國家或省級(jí)的品種審定。經(jīng)過審定認(rèn)可的品種才能叫“太空種子”，并推向市場(chǎng)。
“太空糧”、“太空菜”是安全的
那么，人吃了航天育種培育出的農(nóng)作物新品種生產(chǎn)的“太空糧”、“太空菜”，會(huì)不會(huì)有不良影響呢？
劉錄祥告訴記者，實(shí)踐證明航天育種是安全的，通過航天育種培育出的品種生產(chǎn)加工的食品也是安全的。這是因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中，植物種子實(shí)際上也在發(fā)生變異，只是這個(gè)變異過程極其緩慢，變異頻率很低，我們稱其為自然變異。早期的植物系統(tǒng)育種方法大都是對(duì)這種自然變異的選擇和利用。航天育種是人們有意識(shí)地利用空間環(huán)境條件加速生物體的這一變異過程，我們稱其為人工變異。航天育種產(chǎn)生的變異與自然變異在本質(zhì)上是沒有區(qū)別的。太空種子的變異基因還是地面原來種子本身基因變異的產(chǎn)物。
事實(shí)上，國際上普遍用高劑量的核輻射裝置為面包、大米、方便面、脫水蔬菜等消毒滅菌，這些食品都可以直接安全食用，并為多個(gè)國際組織所倡導(dǎo)。國際原子能機(jī)構(gòu)組織倡導(dǎo)的核輻射誘變培育品種方法，迄今已經(jīng)在世界70多個(gè)國家培育出3000多個(gè)植物突變品種。人們食用這些理化誘變品種加工出來的食物已經(jīng)50多年了，根據(jù)人們長期的食用經(jīng)驗(yàn)，理化誘變的食物是無任何危害的。因此，航天育種培育出來的產(chǎn)品是可以放心食用的。
