和嫦娥五號去過月球的水稻種子豐收了！啥時候咱們能吃上？
7月9日，小暑過后的第2天，華南農(nóng)業(yè)大學試驗田基地內(nèi)彌漫著稻谷的清香。這一天，和嫦娥五號一塊“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？對解決種業(yè)“卡脖子”問題有什么幫助？又將何時從試驗田真正搬上老百姓的餐桌？這些問題備受各方關注。
和嫦娥五號一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻種子在華南農(nóng)業(yè)大學試驗田基地種下。華南農(nóng)業(yè)大學國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心供圖
2000多株水稻樣本迎來收割
2020年11月，嫦娥五號探測器在中國文昌航天發(fā)射場搭載長征五號運載火箭發(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。此次任務也標志著中國水稻航天育種首次完成深空空間誘變試驗的搭載。
這批水稻種子于今年2月在華南農(nóng)業(yè)大學的實驗場和試驗田中種下，在經(jīng)過約5個月的生長后，長勢喜人、稻穗飽滿的水稻迎來了第一次收獲。
和嫦娥五號一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻。華南農(nóng)業(yè)大學國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’水稻的第一個世代，我們很快將播種第二個世代。”華南農(nóng)業(yè)大學國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源于2000個植株、1萬個單穗；科研人員對每個植株收獲的種子進行了分類，第一類是用來繼續(xù)種植，第二類用來進行廣泛的基因及性狀鑒定，第三類將作為種子備份進行長期保存。
據(jù)介紹，這1萬穗水稻完成單株收獲后，將交由專門負責各項性狀研究的人員進行分析鑒定，相當于每株都有一個身份證號碼，方便科研人員對每一個樣本進行連續(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)良好的個體，在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面優(yōu)于對照組。
“奔月”水稻何時才能真正搬上餐桌是老百姓分外關心的問題。郭濤表示，從2020年11月搭載嫦娥五號“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，預期花費3-4年的時間。目前這批水稻種子已經(jīng)完成了第一個世代的種植，很快就要進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號和“母親”航恢1508都曾去過太空。作為親本之一的“華航31號”就是空間誘變的品種，從2011年至今為廣東省農(nóng)業(yè)主導品種，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”水稻種子還通過了農(nóng)業(yè)部超級稻品種認定，其米質(zhì)達國標優(yōu)質(zhì)2級、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性強、適應性廣。
據(jù)介紹，華南農(nóng)業(yè)大學國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心是中國航天育種領域重要的國家級科研創(chuàng)新平臺，自1996年以來先后進行了24次植物空間誘變試驗，先后培育出57個水稻新品種，通過各級品種審定，其中農(nóng)業(yè)部認定超級稻品種4個，獲得教育部優(yōu)秀科研成果獎、全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎、廣東省科技獎等省部級獎勵9項，創(chuàng)造了顯著的社會經(jīng)濟效益。
華南農(nóng)業(yè)大學試驗田基地彌漫著稻谷的清香。華南農(nóng)業(yè)大學國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心供圖
水稻種子通過“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。此次跟隨嫦娥五號探測器一同“奔月”的種子實驗材料包括水稻、苜蓿、燕麥、擬南芥、花卉等30余種植物種子。之所以讓嫦娥五號攜帶種子實驗材料“奔月”，正是希望通過太空的特殊環(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。
作為中國復雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，此次嫦娥五號任務從月球帶回約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，這些種子也是通過層層篩選才脫穎而出。
為此，各單位也是“八仙過海、各顯神通”，紛紛提供“當家好種”。比如，華南農(nóng)業(yè)大學國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，而中國農(nóng)業(yè)科學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，首先科研人員對前期育成的約10000個種質(zhì)進行了廣泛評價，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，進一步調(diào)研產(chǎn)業(yè)及市場需求，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，順利通過了專家評審；經(jīng)嚴格科學的“選秀”，最終脫穎而出。
郭濤表示，“航聚香絲苗”的“奔月”后代，預期可產(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，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。
事實上，中國的空間誘變育種始于上世紀80年代。1987年8月，隨著中國第9顆返回式科學試驗衛(wèi)星的成功發(fā)射，中國科學院遺傳研究所研究員蔣興邨等在國內(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。
中國空間誘變農(nóng)業(yè)生物育種的探索由此拉開。經(jīng)過30多年的研究和應用，官方通過審定的新品種超過200個。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)大學試驗田基地。華南農(nóng)業(yè)大學國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，一粒種子關系著中國人的飯碗。中國作為世界第二大種子大國，種業(yè)市場規(guī)模將近千億，但種業(yè)自主創(chuàng)新水平與發(fā)達國家還有較大差距。如何解決種業(yè)“卡脖子”問題，對確保“米袋子”“菜籃子”安全供給意義重大。
外界注意到，“十四五”規(guī)劃提出要強化國家戰(zhàn)略科技力量，瞄準人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領域。2月21日公布的2021年中央一號文件也提出，打好種業(yè)翻身仗。受訪專家認為，現(xiàn)階段要加緊培育具有自主知識產(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對象。郭濤表示，袁隆平院士開創(chuàng)的雜交水稻是水稻品種類型之一，對中國糧食安全做出了重要貢獻。“通過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個超級稻品種在生產(chǎn)上推廣應用。種質(zhì)資源是品種選育的基礎，航天育種技術(shù)可以擴大種質(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)跟隨多個航天器完成空間誘變之旅。這次跟隨嫦娥五號探測器“奔月”相較之前的太空之旅有何特殊之處？
郭濤解釋道，嫦娥五號的“太空之旅”達到了月球軌道，是前期空間搭載所未到達的深空環(huán)境，在深空環(huán)境下，生物體將面臨全新的挑戰(zhàn)因素，預期可能產(chǎn)生更加顯著的遺傳效應，對于理解空間生命科學及創(chuàng)新航天育種技術(shù)具有重要意義。
中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所抗逆牧草育種與利用團隊首席專家楊紅善也指出，與以往相比，一方面嫦娥五號飛行距離更遠，另一方面其飛行過程中會遭遇范艾倫輻射帶和太陽黑子爆發(fā)，產(chǎn)生特殊的空間誘變效應。深空誘變在極端環(huán)境下產(chǎn)生的變異可能會更加強烈。
多年來，空間誘變育種在中國糧食安全和生態(tài)環(huán)境建設等諸多領域做出重要貢獻，培育的蔬菜、花卉、林草等植物新品種累計種植推廣面積超過240萬公頃。專家指出，經(jīng)過多年的實踐驗證，無論是基因組水平，還是表觀遺傳學水平，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。 （來源：中新社微信公眾號 作者：郭超凱 馬帥莎）
