航天育种 ——助力种质资源创新 服务国家种业振兴

　　2022年10月16日，习近平总书记在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告中讲到：“全面推进乡村振兴，坚持农业农村优先发展，巩固拓展脱贫攻坚成果，加快建设农业强国，扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴，全方位夯实粮食安全根基，牢牢守住十八亿亩耕地红线，确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。”

　　今年的4月10日，习近平总书记在海南三亚考察了崖州湾种子实验室，了解海南支持种业创新情况。习总书记强调：“种子是我国粮食安全的关键。只有用自己的手攥紧中国种子，才能端稳中国饭碗，才能实现粮食安全。”

　　悠悠万事，吃饭为大。一直以来，种子都是重要的农业资源，是农业现代化的基础。根据联合国粮农组织的资料，粮食总产增长的80%依赖单产提高，单产提高的60%-80%源于良种贡献。可以说，种子是农业的“芯片”，对提升农业生产效率有着不可忽视的贡献率。提高种子质量是保证民生的基础。我们国家农作物种子每年的用量大概是100亿公斤左右，数量巨大，责任重大。

　　农业农村部种业振兴行动工作专班负责人、种业管理司二级巡视员谢焱表示，种质资源实际上是战略性资源，种业之争，实际上就是科技之争，焦点就是种质资源之争。

　　一些发达国家是种业强国，19世纪开始，就从全球搜集种质资源，形成了种质资源的优势和种业发展的优势。国外的种业企业通过杂交种、雄性不育杂交种占领了我国高端种子市场的大部分份额，引进的杂交种使我们消化利用的步伐一直滞后，雄性不育杂交种更是切断我们消化利用的可能性。

　　种业难题怎么破？科技创新是关键，为了培育出更优良、更适应农业生产需要的种子，科学家和企业家一直在探索。

　　“种瓜得瓜，种豆得豆”“一胎生九仔，连母十个样”这两句俗语充分诠释了生物遗传和变异之间的关系。生物遗传一方面具有稳定的遗传性，另一方面在世代更替的过程中存在一定的变异性。遗传的稳定性使生物保持相对稳定的生物学特征，变异性使生物群体内不断产生新的变异个体，从而综合性状更好的品种不断涌现。

　　农作物品种的好坏取决于种质材料的好坏，种质材料一方面来源于自然界收集，另一方面来源于人为创造。随着人类对农作物资源的持续开发，已经很难从自然界中寻找到利用价值高的种质材料，未来的新品种培育更多要依赖人类不断开拓创新，培育出更多更好的新材料。

　　种子被送到太空中，在复杂的空间辐射环境中，DNA分子会发生损伤。损伤形成是一个复杂的过程，射线的能量沉淀在物质上，引起物质的原子和分子的激发与电离，这个过程为10.13秒到10.14秒。局部能量沉积可以造成一些新的化学物质的生成，同时电离过程产生的自由基和物质相互作用可以改变分子结构。辐射可以引起DNA多种类型的损伤，包括碱基变化(如脱氨基、碱基脱落)、两键间氢键的断裂、单键断裂、双键断裂、螺旋内的交联与其它DNA分子的交联和与蛋白质的交联，辐射对DNA链断裂可以造成染色体结构的变化。如果染色体不能修复这些损伤，或者修复过程中出现“错误”(错位、重复、缺失等)即产生新的变异(这些变异有的可以稳定遗传，有的不能稳定遗传)。

　　正是基于这样的原因，空间诱变可以获得地面常规方法较难获得的罕见变异，优良变异就是新材料新品种的前提和基础。一般认为空间辐射是引发诱变的主要因素。当然，航天诱变是诸多因素的综合作用效果，如微重力、弱地磁、超真空、气压和温度等因素的变化都会对搭载材料造成不同程度的影响。

　　航天育种正成为创制新种质资源的重要途径。

　　在国家“863”计划等项目的支持下，我国航天育种诱变取得了显著的成绩，一批产量和质量双高的新品种脱颖而出。据航天育种产业创新联盟理事长梁小虹介绍，我国先后30多次利用返回式卫星、神舟飞船、天宫空间实验室和其他返回式航天器搭载植物种子，已在千余种植物中培育出700余个航天育种新品系、新品种。累计种植面积1.5亿亩，产业化推广创造经济效益2000亿元以上。除粮食、蔬菜、水果、油料等农作物品种外，还创制出林草花卉、中草药新品种和制药、酿酒等微生物新菌种，获得了广泛应用和良好的社会效益。随着航天事业的发展，将会有越来越多的种质材料飞上太空。

　　2018年8月8日，由航天神舟生物科技集团有限公司与杨凌现代植物培育引种有限公司合作共建的我国首家航天育种种质资源研究中心和航天育种联合实验室(种质资源库)在陕西杨凌成功挂牌。为我国航天育种、选种的种质资源材料有效保护及收集、研究、示范推广提供材料保障。

　　航天育种也面临一些现实问题，其中最突出的要数诱变的不可控性。在太空滞留时间长短、辐射强弱、变异好坏等都尚不可控，但这些问题都不影响搭栽航天育种方面前进的步伐，随着我国有人值守空间站的建成，未来进行作物种子空间搭载的机会更多，搭载机会将会变得定期化。航天育种也将在种质资源创新方面发挥出更大的作用。

　　航天育种是创造育种新材料的有效途径，如何最大程度利用这一有效途径，使得航天诱变更大高效、更加可控是未来航天育种需要深入研究的课题。我们在坚持种业改革的同时应该加大新种质材料的开发力度，充分利用我国的航天技术优势，做好基础理论研究，加大航天育种的研究投入，深入开展航天育种的机理研究，加快完善航天育种理论和技术体系；尽快组建拥有完善、自主知识产权的航天育种种质资源库，为我国航天育种的快速发展铺平道路，从而推动我国种业的快速发展助力，将“饭碗”牢牢控制在自己手中。

编辑:赵鹏

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