2010年9月2日，在江蘇省泰州市海陵現代農業(yè)科技示范園區，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(guò)航天育種培育成的新品種。
“神舟八號”飛船在與“天宮一號”成功完成兩次對接試驗后，預計將于明晚返回地球。人們在歡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”飛船又一次進(jìn)行了植物種子的空間搭載試驗。這是我國自1987年開(kāi)始利用返回式衛星搭載植物種子以來(lái)的第25次種子空間飛行航天育種試驗。
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)境對農業(yè)生物的誘變作用來(lái)產(chǎn)生有益的基因變異，返回地面后通過(guò)進(jìn)一步選育，創(chuàng )造農業(yè)育種材料、培育新品種的農業(yè)生物高技術(shù)育種新方法。
1987年8月5日，時(shí)任國家863計劃應用生命科學(xué)課題責任專(zhuān)家蔣興村研究員，利用我國第九顆返回式科學(xué)試驗衛星首次成功搭載了一批水稻和青椒等農作物種子。當時(shí)，搭載農作物種子的目的并不是為了育種，只是想看看空間環(huán)境對植物遺傳性是否有影響。但是，科學(xué)家在實(shí)驗中無(wú)意發(fā)現，極個(gè)別上過(guò)天的種子中發(fā)生了一些意外的遺傳變異。后來(lái)人們開(kāi)始考慮利用這種方式進(jìn)行農作物航天育種。
早在20世紀60年代初，前蘇聯(lián)及美國的科學(xué)家就開(kāi)始將植物種子搭載衛星上天，在返回地面的種子中發(fā)現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”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)行的太空植物試驗研究，最終目的要使宇宙飛船成為“會(huì )飛的農場(chǎng)”，培育和篩選適應航天環(huán)境生長(cháng)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(jiàn)到有關(guān)利用航天誘變進(jìn)行農作物育種的研究報道。
只有百分之幾的優(yōu)異者才能叫“太空種子”
劉錄祥說(shuō)，并非所有的種子只要上天一轉，回到地面就會(huì )變得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。衛星搭載過(guò)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的物理及化學(xué)誘變劑已相當突出，但仍有不少種子未發(fā)生任何突變或發(fā)生負效應突變。育種家往往要經(jīng)歷至少4至6年的時(shí)間，經(jīng)過(guò)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(guò)的種子中篩選鑒定出有希望的真正“太空種子”，就成為一項艱苦復雜的工程。
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(guò)程。
如此培育出的種子如果連續幾年都表現很好，產(chǎn)量和品質(zhì)超過(guò)給出的對照品種，就可以申請國家或省級的品種審定。經(jīng)過(guò)審定認可的品種才能叫“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(guò)航天育種培育出的品種生產(chǎn)加工的食品也是安全的。這是因為在自然環(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(guò)程極其緩慢，變異頻率很低，我們稱(chēng)其為自然變異。早期的植物系統育種方法大都是對這種自然變異的選擇和利用。航天育種是人們有意識地利用空間環(huán)境條件加速生物體的這一變異過(guò)程，我們稱(chēng)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(méi)有區別的。太空種子的變異基因還是地面原來(lái)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。國際原子能機構組織倡導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(lái)的食物已經(jīng)50多年了，根據人們長(cháng)期的食用經(jīng)驗，理化誘變的食物是無(wú)任何危害的。因此，航天育種培育出來(lái)的產(chǎn)品是可以放心食用的。
