一文带你了解航天育种

文章来源:admin 时间:2024-03-16

  航天育种(又称空间诱变育种)是指科研人员利用航天器将植物种子或其他有生命的材料送入太空,在空间辐射、微重力、地球磁场、高真空等空间特殊环境的综合作用下诱导DNA产生可能的变异,再返回地面人工培养、观察,从中选育出优良的新种质、新材料,航天育种是航天技术、生物技术与农业育种技术相结合的育种新方法、新技术、新途径。

  ●1986年3月,同志批准了国家高技术研究发展计划(即863计划)。在863计划的航天领域支持下,相关负责人提出,在中国返回式卫星上搭载植物种子,开展空间诱变实验的建议,并组织有关专家探讨植物在空间环境诱导突变的可能及其应用前景,设立了“空间条件下植物突变类型研究”专项课题,开展研究。

  ●1987年,利用我国发射的两颗返回式卫星搭载了30多种植物种子、无性繁殖材料等生物样品,返回地面后进行机理研究、选择和种植观察,发现了一些常规育种方法很难得到的有益变异,认为从中有可能为农业育种提供有价值变异材料,丰富育种手段和加快育种周期。考虑到国家对农业新技术特别是育种新技术的重大需求,以及航天技术对解决农业发展问题的重要作用,1987年,闵桂荣院士等专家提出了航天工程育种的概念。

  ●1991年,航空航天部强调航天技术为国民经济建设服务,开展了“航天效益工程”,将航天育种列为航天效益工程的一项重要内容。从1996年到2005年,共召开了4次全国性的航天育种技术交流研讨会,推动了航天育种技术研究进展。

  富有独创性地利用返回式卫星或高空气球搭载植物、农作物种子,进行育种研究,由此拉开了我国航天育种的序幕,也逐渐成为了快速培育农作物优良品种的有效途径之一。

  1987年8月,我国第九颗返回式科学卫星首次将一批水稻、青椒等种子材料送入太空。同年,也进行了多次高空气球搭载甜椒、香蕉、樱桃等农作物种子,飞行高度在海拔30~40km,-60℃的环境下持续飞行2~10h,且受到强烈的紫外线辐射和宇宙线年,我国的农作物种子首次拥有了太空专属“座驾”——实践八号返回式卫星,这也是我国首颗专门服务于农业科技、应用于航天育种的科学试验卫星,其中搭载了粮、棉、花卉等9大类2000多份200多千克种子材料。

  从1999年11月神舟一号发射成功至今,神舟系列飞船数次为航天育种的研究提供机会。从神舟十六号载人飞船开始,中国载人航天工程办公室向社会公开征集航天育种搭载实验项目,种类涵盖农作物、林草、花卉、药用植物、微生物等,利用工程载荷余量组织开展航天育种搭载实验。

  实验室为航天育种提供丰富的试验环境和有力的技术支持,为空间站在轨飞行条件下辐射生物效应的研究开辟了重要的科研平台。天宫一号空间实验室上,搭载了中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所提供的燕麦、紫花苜蓿。天宫二号空间实验室上,完成了我国首次高等植物“从种子到种子”的空间长周期培养实验。

  嫦娥五号月球探测器上,搭载了包括中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所、华南农业大学、大连海事大学在内的科研院所提供的水稻、苜蓿、燕麦、拟南芥等各类林木和花卉种子30余种试验材料,这是首次由深空探测器开展航天育种搭载实验。

  随着我国稳步迈进“空间站时代”,我国航天育种研究迎来了全新的发展机遇。未来我国将利用空间站继续开展空间科学研究,包括航天育种在内的各类研究和成果必将更多惠及普通百姓生活。

  未来,中国将在实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测任务,火星取样返回任务,后续还将实施木星系环绕探测任务和行星际穿越探测任务。

  对于航天育种而言,月球、火星探测工程的实施,将为解决种子基因在近地空间辐射条件不全面等问题提供有力科研手段和深空实验环境,进一步提高优良种质的培育效率。同时,面向空间站及深空探测需求,航天育种将在空间生命支撑系统发展方面迎来新机遇。

  在航天育种研究和产业化试点工作中,2001年,成功选育航天搭载的益变育种材料32000多份,涵盖农作物九大类999个品系;2009年,开始了由提供技术手段和处理措施的航天搭载服务到建立“育繁推”一体化的航天工程育种产业化发展的战略转型;2009年11月,《国务院关于应对国家金融危机,保持和促进西部经济持续稳定发展的若干意见》中提出,支持甘肃天水航天育种示范区建设。

  相关单位和企业开展加速选育、创制航天育种新品种、完成育种南繁加代工作,以及打造航天工程育种成果展示培育基地,建成了研发中心、全智能温室、植物组培工场、育苗工场和能够满足选育、栽培试验、示范种植的各类大棚设施。这一系列的步骤,初步完成研发、育种、制种、示范推广、销售各个环节的资源整合,搭建了“育繁推”一体化的航天育种产业发展的架构。

  2011年,中国空间技术研究院成立了航天育种研究室,配备了一支高水平的科研队伍,主要进行航天育种新品种的选育、航天育种诱变机理、空间植物栽培与遗传发育学等方面的研究。

  研究室与俄罗斯科学院建立了长期合作关系,充分借鉴国际一流的智力成果,开展航天育种领域的国际合作。

  2012年10月,航天育种及其产业化发展成为中国航天科技集团有限公司航天技术应用产业“十二五”规划的六大产业领域之一。

  从20世纪80年代以来,我国先后几十次利用返回式卫星和“神舟”飞船搭载植物种子,科学工作者(包括航天科学工作者和农业科学工作者)经过多年地面种植筛选,培育出进入省级以上审定的优异种质新品种近200个,累计推广种植面积超过240万公顷,增产粮食约13亿千克,创造直接经济效益产值2000多亿元;航天育种技术及其成果在生物医药等领域也有一定规模的推广应用。

  在30多年航天育种的探索实践过程中,航天专家、农业专家及科研工作者通力合作,取得了许多极有价值的研究资料和科研成果,对我国作物育种技术进步和相关产业发展发挥了积极作用,为航天育种助力我国农业发展打下了比较坚实的基础。