“太空芯片”如何守護糧食安全？

　　【本報作者 魏寒冰 譚雨果】近日，神舟十三號載人飛船(以下簡稱“神十三”)返回艙在東風著陸場成功著陸。隨同返回艙一起“回家”的，除了三位航天員，還有上萬顆跟隨他們一起漫游了太空的農作物種子。正如“神十三”的成功標志著中國航天科技事業(yè)邁上新起點一樣，這批有幸“遨游九天”的種子也蘊含著我國農業(yè)創(chuàng)新、糧食安全的未來。

　　在軌182天 為育種提供更大可能性

　　“神十三”返回艙近日在北京完成開艙，工作人員開艙取出搭載物品，這其中就包括了各機構精心篩選了的上萬顆農作物、林草花卉和藥用植物種子。

　　為什么要把種子送上天？返回地面后如何選育試驗？記者聯系到航天育種產業(yè)創(chuàng)新聯盟核心示范基地神舟綠鵬農業(yè)科技有限公司的相關專家，對此次“神十三”航天育種工作特點進行解讀。

　　航天育種產業(yè)創(chuàng)新聯盟秘書長趙輝介紹，“以往的航天搭載所提供的在軌時間多為數天到一個月不等，神舟十二號載人飛船的在軌時間達到了92天，而此次‘神十三’在軌時間長達182天，因此這次上天的種子受到太空輻射的累計強度和微重力等空間的作用程度也強于以往，有可能出現更高的突變率和變異幅度，為新的種質資源創(chuàng)制和新品種選育提供了更大的空間和可能性”。

　　水稻、燕麥、生菜、紫花苜?！吧袷贝钶d農作物種子的種類非常豐富?！耙酝覈裰圯d人飛船等曾經搭載過魚類、禽類的生物材料，也育成了新的品種。但‘神十三’的在軌時間較長，尚沒有開展此類生物樣本的搭載。待今后實驗條件更加成熟以后，畜禽的動物育種也會逐步展開。”趙輝表示。

　　“太空蔬果”已規(guī)模化培育

　　“太空種子”出艙后，經過嚴格篩選、研究、培育，將會走入市場。

　　在神舟綠鵬的溫室里，番茄、辣椒、甜瓜等“太空蔬果”已規(guī)?；嘤?。基地通過推廣航天育種優(yōu)勢品種，促進了農民增收，同時針對家庭園藝的需求，推出小包裝家庭園藝種子。示范基地的種質資源庫里，僅航天番茄的細分品系就多達500余個，辣椒、甜瓜、草莓等種子、種苗、果實更是銷往全國各地。

　　在神舟綠鵬技術負責人李晶照看來，太空種子種出來的蔬菜水果，是育種家們根據市場需求和菜農果農的生產需要所選育出來的新品種，具備以往一些地方品種和常規(guī)品種所不具備的特點和優(yōu)勢?！皩οM者來說，航天果蔬的口感更好，味道更濃郁，維生素含量或含糖量更高，新品種會更受市場的歡迎。對于生產者而言，航天品種高產、早熟、抗病性強，不僅能夠降低生產成本、提高種植收益，還可以降低化肥和農藥的施用量，更加綠色和環(huán)保，符合我們現代文明生活的理念?！崩罹д战榻B。

　　填補技術空白 把種子安全牢牢攥在自己手里

　　種子是糧食的“芯片”。今年4月，習近平總書記到海南三亞崖州灣種子實驗室考察時強調，中國人的飯碗要牢牢端在自己手中，就必須把種子牢牢攥在自己手里。而太空育種為我國解決種源“卡脖子”問題，保障糧食安全提供了一條前景廣闊的新路。

　　我國自1987年首次開展水稻等農作物種子返回式衛(wèi)星空間搭載，至今已有35年。35年來，中國通過航天育種已篩選新材料12000多份，培育水稻、小麥、大豆、蔬菜等新品種260多個，年推廣面積超4000多萬畝。據初步估算，航天搭載育種已產生直接經濟效益超過2400億元人民幣。目前，我國太空育種的育成品種數量和推廣應用范圍處于世界第一位。

　　“航天育種過程中產生了數百項技術專利，培育出很多高產、早熟、抗病性高、耐脅迫性強的育種品系和基因源?！壁w輝介紹，“借助這些發(fā)明專利，我國已經育成了上百個國審省審水稻新品種。近5年育成的航天水稻新品種主要表現在品質(食味、口感、香糯等)的提高和航天誘變產生的水稻稻瘟病抗性基因的引入，僅2018-2020年就在華南地區(qū)四省(廣東、廣西、福建和海南)累計推廣1000萬畝，為農民創(chuàng)造了約10億元的經濟產值?！?/p>

　　基于航天育種的農作物改良還推動了我國畜牧業(yè)的發(fā)展。被稱為“牧草之王”的苜蓿是奶牛必不可少的優(yōu)質粗飼料；而紫花苜蓿因其粗蛋白含量高是奶牛的最佳選擇。我國優(yōu)質苜?；匾呀洺^420萬畝，但每年進口苜蓿仍超過130萬噸，對國內具有自主知識產權的紫花苜蓿優(yōu)質品種的需求極為迫切。

　　趙輝表示，“中國農業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所的發(fā)明專利提供了一種航天誘變多葉型紫花苜蓿選育方法，表現出優(yōu)質豐產、多葉率高、產草量高和營養(yǎng)豐富等特點，因其粗蛋白含量高、產量高，超過了外國同類品種而填補了國內優(yōu)質苜蓿品種的空白。為我國畜牧業(yè)的飼料生產和品質的提升創(chuàng)造了條件，對滿足我國嬰幼兒奶制品中的蛋白質含量的提高具有尤為重要的現實意義”。

　　太空育種技術進階 在火星上種土豆還會遠嗎？

　　盡管發(fā)展迅速，但太空育種作為一個多學科交織的高科技產業(yè)，其發(fā)展仍然面臨著一些客觀的瓶頸。

　　首先便是種子的可獲得性。外太空的環(huán)境是無法人為控制的，因此誘變育種的工作面臨著極大的隨機性。“返回的種子種植后出現突變，有正向的，也有負向的，出現幾率也不一致”，趙輝告訴記者，有的變異在第一代種子種下去出現，有的在第二代植株中才表現出來，有的獲得了穩(wěn)定的遺傳，有的則是表現逐漸不明顯而喪失了。在這種情況下，科研人員必須長期耐心細致地投入到航天搭載種子的研究工作中，一代一代地篩選、培育和觀察、鑒定，有些品種甚至從太空返回七八年后才能推廣種植?！霸谶@種情況下，太空育種工作需要長期大量的人力物力投入，并且面臨一定的風險?！?/p>

　　隨之而來的便是搭載資源受限的問題。由于單次太空飛行中產生的變異具有很大的不確定性，科研人員往往需要將多批次種子送上太空才能增加成功率。據業(yè)內人士估算，要培育一個新的小麥品種，通常需要3000粒經過“太空旅行”的種子，總重約135克。以往的航天搭載資源有限，難以滿足全國科研院所和種業(yè)企業(yè)開展空間誘變實驗的搭載需求。

　　不過，可喜的是，近年來我國航天技術發(fā)展一日千里，長征系列火箭400次發(fā)射中，實現了從第一個100次發(fā)射用時37年到第四個100次發(fā)射僅用時2年9個月的跨越。2021年我國的航天發(fā)射次數更是達到創(chuàng)紀錄的55次，位列世界第一。航天技術的發(fā)展為突破現有技術瓶頸、推動太空育種技術加速發(fā)展奠定了良好的基礎。

　　而中國航天育種科研工作者也將目光放到了更遙遠深邃的太空?！半娪袄镌诨鹦巧戏N土豆的情節(jié)其實一點兒也不科幻，”趙輝告訴記者，“我國在實施載人航天工程和深空探測計劃的同時，就開始著手研究地面高等植物在空間環(huán)境下的生長發(fā)育。在‘天宮二號’實驗室中，航天員就已經成功種出了綠油油的生菜。月球基地、火星基地的設想未來很可能會變?yōu)楝F實?！?/p>