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[中央人民广播电台]田园新主张《农主播朋友圈》刘录祥:太空育种

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首先跟大家分享一则新闻:

今年6月17号9点22分,承载着中国航天梦的神舟十二号载人飞船 在酒泉卫星发射中心 发射成功。中国航天站正式亮相天空,我国的载人航天工程,再次迈出里程碑式的一步。与此同时,来自 大理的22株菌种 也搭乘神舟十二号载人航天飞船,飞向太空。

鲜活菌以鲜活、优质为特性,被遴选为云南高原特色优势物种 进行太空搭载。在太空中,人们将利用航天诱变技术对其进行育种,并通过研究环境对其菌株特性及免疫功能等方面的影响,更好的改良菌株。

本次太空搭载菌种共送样22株,其中有11株是专利菌种,在太空培植3个月后返回地球。航天菌种将助力中国太空生物工程,为中国益生菌的研究产生深远影响。

而云南去过太空的 不止这次大理的鲜活菌,自1999年以来水稻、莴笋、马铃薯、滇diān兰、咖啡、普洱茶、西南桦、思茅松、天麻、三七……云南已有多种作物种子搭乘飞船遨游太空。其中水稻、思茅松、西南桦等部分太空育种成果已在云南落地生根。

到底什么是太空育种?今天我们邀请大咖朋友 国家航天育种工程首席科学家、中国农业科学院作物科学研究所副所长刘录祥和您说说太空育种的那些事!

间隔片花

从2003年的神舟五号到2021年的神舟十二号,其实,“神舟”系列飞船每次的飞行任务,都会携带种子上太空,例如神舟五号带了1公斤植物种子,神舟六号带了秋海棠、苦苣苔和灯盏花等植物种子,神舟七号带了87个品种的蔬菜种子,神舟八号带了如红豆杉、橄榄种子,神舟九号带了云南普洱茶种子,神舟十号带了人参种子......此次神舟十二号也不例外,这次神舟十二带了29.9克的南靖兰花种子。

其实飞向太空不仅是实现中国人从古至今延续着的“飞天梦”,更重要的是我们想要利用太空改善生活,进行有益于人类的科研工作。早在1987年时,中国科学家就将青椒、稻谷种子等送到了太空之上。

那么被带上太空的种子,它发生了一个什么样的变化呢?来听刘所长的介绍。

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就是说我们也就是说关系到我们为什么要送种子去太空,实际上根本是利用了太空环境,完全不同于地面的这样一个环境的要素,主要是宇宙粒子的这样一个辐射的这样一个作用。

那么同时伴随着我们知道太空环境它有失重的这样一个因素,那么伴随着失重,还有超真空超捷径等等,那么这几种因素伴随着一起的话,到目前为止我们地球上是无法模拟的,所以说太空环境提供了一种有可能是种子的基因发生改变的,目前来说难以在地面模拟的这样一个非常重要的这样一个有特殊这样一个意义的一个环境,所以使得植物种子基因发生改变,然后进一步去对种子基因改变了的种子,进一步的返回地面筛选,培育种子优良品种的这样一个过程。所以说太空飞行的这种子,它有可能使它的基因发生改变。

太空育种也被称为航天育种或空间诱变育种,是指普通种子经过太空处理之后,再到地面选育、试种,最终培育形成高产、优质农作物新品种的技术。众所周知,载人航天和返回式卫星都需要耗费一大笔钱,那么我们为什么要大费周章的把种子送上天呢?来听刘所长的介绍。

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太空育种就是我们实际上是利用了一个载人航天或者返回式卫星等等,这样一些可以返回的航天器,搭载我们生物材料,那么更多的目前是植物的种子等飞向太空,利用空间特有的这样一个环境,使得植物种子也好,生物的这样一个生物体的基因发生改变,然后经过一定时间的这样空间飞行以后,返回到地面,经过专业的育种人员进行连续多代或者多年的筛选,获得新的基因,新的材料,培育新品种的这样一个新的育种的方法。它实际上核心就是利用了空间环境的宇宙射线等等这样一个综合环境。对生物体特别是植物种子的诱变作用,然后使得诱发基因突变,然后选择突变的材料,培育新品种的这样一个新的育种方法。

我国的太空育种始于1987年,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,培育出700多个航天育种新品系、新品种。除了粮食、蔬菜、水果、油料等农作物品种外,太空育种还创制出林草花卉、中草药新品种等。

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关于太空育种的发展史,实际上广义的来说啊上个世纪50年代末或者60年代初的时候,前苏联以及美国的专家的话,实际上已经在太空搭载了植物种子,那么而且发现可以证实了开空环境可以引起植物种子的这样一个遗传上的改变,而且这个改变可以遗传。

所以我们国家是实际上是从1987年开始863计划实施以后,从1987年开始,那么这个经过了过去应该说有30多年的从探索到有组织的这样一个开展攻关,到目前的话,应该这项技术应该是非常成熟的一项技术的应用。

那么总体来讲的话有两个非常重要的节点,一个就是1987年开始,在803-2生命科学这样一个方向上,那么我们第一次实现了呃、粮食作物、蔬菜等等,还有一些花卉的这样种子的空间搭载。那么通过搭载的话呢也获得了确实让我们看到了在遗传上或者表情上发生了这样一个改变。

那么第二个非常重要的里程碑式的节点,就是2006年我们国家组织发射的这样国际上第一颗育种专用卫星,我们叫神州8号。

那么这个卫星的话,实际上就在前期十几年的自由探索的基础上的话,有目的第一次有募集这个系统设计了这样一个专业卫星,那么使得我们种子搭载的范围的话,这个能够覆盖到所有我们与农业种植有关的133种不同的植物,那么同时使得我们能够有针对性的去对空间环境进行探测,进行空间又变机理的这样一个研究,所以说这两个点是非常重要的。

那么当然目前影响我们除了返回式卫星以外,我们的神舟飞船载人飞船这样一个计划,那么提供了更多的机会,更多的机会,特别是我们这次神舟十二飞船这样一个成功的这样一个飞行试验对接,我们空间站咱要进行为期三个月的空间飞行,给我们空间种子的诱变的话,应该是提供了革命性的比以前更加丰富的这样一个环境的要素。

所以说空间诱变的话,在过去应该说30年来从探索到由目前有计划地组织大型的航天运输工程,到目前我们空间站的这样一个充分的利用,实际上给我们这个农作物育种改良或者是种业的发展提供了一种难得的这样一个育种的新途径。应该说在过去的话,我们已经预测审定推广了200多个品种,那么未来实际上这样一个空间站的这样一个大平台,使得我们搭载的植物种子的数量,或者是我们在空间分析的时间那么大大的改变。

所以说特别是重大的意义,所以在我看来,空间站提供了我们早前我们所有的无论是载人还是返回式卫星所不能比拟的这样一个条件比如说,我们把植物种子外挂到我们的整个空间站的这样一个仓外,那么更多的接受宇宙粒子辐射的作用,那么可能引起一些我们难以想象或者目前还无法预知的这样一个生物基因的种子基因的这样改变,去增加我们种子的多样性,这个是我们空间育种的未来的这样一个非常重要的意义。

太空育种有“运气”的成分,因为太空的环境是不可控的,种子在太空中的“际遇”也是不确定的,所以种子产生的变异也是不可控的, 也许经历太空旅行后,种子不太适应地球环境了,也许经历太空遨游后种子增添了新技能,例如更加抗旱、品质更好之类等等。

经历了太空旅游的种子,需要经过育种家的进一步选育,才能选出人类需要的种子,我们常见的太空南瓜也是经过层层筛选出来的。

既然太空育种可以带给我们更好的品种,那么我们是不是可以把所有农作物的种子都送上太空呢?在选取种子时有什么基本原则吗?接着来听:

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这个实际上目前来讲的话,我们从2006年航天一种专业卫星的话,实际上我们已经进行了探索,理论上讲的话,你可以带任何植物的组织是吧?器官都可以进行空间的飞行。

当然种子它是作为一个具有生命的这样一个休眠期,它是最容易操作,最容易方便的去装载搭载的,所以说种子用的比较多,那么同时对一些无性犯罪植物,我们可能使用一些它的枝条,组织培养物等等这些器官进行的这些空间的飞行,当然这些活活性比较旺盛的组织器官,它必须在特别严格的人工控制的这样一个环境下,比如说生命保障箱,它保持一定的湿度温度,这样一个才能在这个空间上才能正常的保持它的生命活力。

当然种子是不需要进行附加的其他的任何的条件的,所以说我们实际上空间搭载的话,应该说到目前为止,一个上百种植物的物种,包括一些微生物,包括一些什么模式动物线虫等等,都是可以进行空间搭载,去看看空间环境对他的遗传多样性的影响。目前我们还没有说发现哪一种植物不适合空间搭载这个情况。

这次神12号咱们带了什么上去,您知道吗?这次据我们了解到的就是说,粮食作物的水稻小麦的话,那是每次都要进行带的,对吧?口粮阶段安全这一块大家是积极性非常高的。那么同时还有一些经济作物,你比如说纤维作物,还有牧草作物,还有一些观赏植物花卉等等,那么应该说这一次带着农作物的种子的范围数量的话,应该是比以往神州系列要多得多多得多,但是具体到底是多少种多少量的话,我们还有待进一步的进行统计,等我们整个三个月以后这样一个数据的更新。

太空育种的品种的选择,它实际上没有一个限定性的这样一个要求。那么一般来讲的话,因为太空育种它要涉及到一个空间的搭载,它涉及到的成本,所以说从这个角度来讲的话,那么种子越小越划算是吧?如果说我们种子很大,比如说土豆马铃薯,一个快进的很重,那么你搭载上去的花费的单位重要的成本就很高,所以说我们是推荐那种小的,还有一些活性旺盛的这样一些细胞培养物等等,那么这些当然在效果可能好一些。那么从目前的经验来看,蔬菜作物种子一般来说比较小,所以现在诱变的效果比较好。

再给大家分辨两个概念,太空种植和太空育种是两码事。相信看过指马克·达蒙主演的《火星救援》的朋友们,对达蒙在太空种土豆的一幕都记忆深刻,达蒙在电影中种植土豆尚且困难重重,如果放在现实中这种情况将更加糟糕甚至难以实现。

在太空中种植植物,即使在像国际空间站这样受严格控制的环境中,也并不是件简单的事情。在地球上种植健康、干净和可食用的植物并不容易,所以想象一下,在微重力和的土壤、湿度、光线和各种气体被严格控制的条件下种植绿色植物有多么艰巨。

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在太空种植的这样一个植物,应该说它是跟我们太空育种的概念正好是两个方向。我们实际上讲的太空育种是我们利用的空间环境的这样一个宇宙辐射这样一个作用。

来来改变种子的基因,为我们人类的食物的这样的多样性去提供这样一个一种一种途径。那么您提到的在太空种植的这样一个概念的话,实际上是我们利用的我们现有的这样一个植物的以及产品的信息去为太空居留的这样一个人去服务。

比如说我们这一次有三位宇航员对吧?那么在我们的空间站飞行要三个月,那么他们这三个月期间要吃一些植物动植物这样一个产品,同时他们还可以在太空空间站的话种植一些植物的这样一个产品。

其实在过去几十年的发展过程中,国际空间站包括我们自己的空间站,已经有上百种植物在空间站完成了它生命周期的这样一个培育,从播种到开花结果都能够但是这种过程的话是在特殊的装置来完成的,必须在一个特殊的我们叫人工控制的这样一个环境下,它的温、光、水、气都是在人工控制的非常有限的空间下完成的,所以说它的成本非常高。

那么目前所有的这一块的工作都在实验,阶段所谓太空会飞的农场的话,可能还有一个非常长期的这样一个研究和不断的完善的这个过程,那么目前还是非常小的空间内完成某种植物的一个生命周期的这样一个种植。

刘所长介绍说,随着我国空间站的成功建设,我国的航天员们能够更好的在太空中开展航天任务,其中也包括了太空育种的任务,此后,相信我国世面上的作物不但外表精美其内在更是“丰富”。空间站的建造过程中解决了一大批关键技术,这些技术带动了我国整体行业水平的发展。空间站建成后,将开展多领域的科学研究,持续推动太空育种、制药、新材料制备等技术的不断发展。

中国空间站建成后将作为 国家级太空实验室,开展多领域的空间科学实验和技术试验,研究解决人类在太空长期生存的基本问题,能为多领域科学家开展空间科学研究提供更多更好的实验条件和机会,包括太空育种在内的各类研究成果必将更多地惠及普通百姓生活。

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我们国家太空育种应该说在国际上走在了前列,特别是1987年我们国家第9颗返还式卫星,当然在生物层上探索生物空间育种,太空育种以来的话,应该说我们首先得到了国家各个部门这样一个项目支撑计划项目,863计划项目,还有包括十三五的重点研发计划项目,那么特别是2006年的航天运输工程专项,那么使得我们国家航天育种从基础研究、应用研究到产品的研发都取得了非常重要的进展。特别是锻炼了一支非常有力的这样一个全国的协作队伍。那么未来应该说依托我们国家强大的载人航天平台,那么空间站的建设将会给空间诱变得其中更加无限的这样一个空间的条件。比如说我们的搭载的时间可以人为的确定,我们生物的材料的话,可以在空间上根据我们的设想去进行不同的处理。所以说未来应该说基于我们国家独立自主的空间战略发展,应该说给航天育种的话应该注入了新的活力,应该说预期会得到一些更加丰富多彩的组织材料,然后为我们的品种培育提供强大的科技的技术支撑。

7月9号,广东广州华南农业大学试验田基地传来好消息!嫦娥五号“太空稻”迎来了收割。8个月前,一批共重40克的水稻稻种跟随嫦娥五号航天器进行了一次长达23天的环月旅行,在深空环境中历经宇宙射线的照射,顺利返回地球,“落户”到了广东。经过几个月的育种、移栽、播种等过程,“太空稻种”现在长成了金灿灿的稻穗。首轮种植圆满完成。

经过8月的生长,太空稻达到了半个人高,沉甸甸的金黄色稻穗都压弯了它的腰。每粒稻种约1公分左右,呈褐色或白色,总计2000株水稻、1万个单穗,分别装到了3个袋子送往了实验室,以便做进一步研究。

不久后的秋季,这批“太空稻”的后代将在实验室里开始育秧,并被移栽到大田里;未来几年,它们会在广东的土地上继续自己的世代繁衍,纯化优良性状,有望成为100%中国原创的水稻新品种。

按照研究人员的解释,这批稻种将分为3批,一批继续种植,一批备用,最后一批则用来进行深入的基因及形状鉴定,以从微观角度寻找它与地球常规水稻的不同之处。如果进展顺利,最快4-6年后便能有一小批太空水稻端上人们的餐桌。

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我就想空间育种的话,实际上我们讲它实际上提供了一种增加我们的生物基因遗传多样性,或者是更进一步的创造一些新的品种,服务于我们粮食安全。

有时候作为花卉、观赏、植物生态安全这样一个大的这样一个国家的重大需求,那么它是只仅仅是一种我们又作为一种我们很多方法真的其中一种,那么搭载的本身它并没有什么实质的意义,它的意义在于搭载之后,我们一定要从变异了的种子里面筛选到有益的变异,然后有益的变异,而且还能够稳定的遗传,那么服务于我们种业的发展,这是它的意义所在。

所以说我们搭载只是我们种子改良的这样一个第一步,它并不能够说明我们搭载了就怎么样了是吧?搭载是必须的,但是搭载本身并没有与新的种子的创制,并没有一个高度的这样一个相关,所以说我看大家都是对搭载本身更加关注,但是搭载了以后效果怎么样?变异的种子在我们的生产在我们的科研中,它的应用的效果怎么样?那么这一方面的才是我们最重要的部分,这是我个人的一个建议。

刘所长强调说,未来太空育种需要做好三件事情:一是要培育出一批高产、优质、抗逆性强的农作物新品种;二是要在理论研究上有突破性进展;三是要做好产业化工作,尽快把科研成果转化为生产力。其中产业化部分需要科研机构与企业紧密合作,才可以实现技术成果的转换。这不仅是一件造福社会的事情,而且有着巨大的市场价值尚待挖掘。

此外,太空育种研究及其产业化发展与国家政策支持和引导息息相关。一方面,太空育种行业需要响应政策支持,跟随国家主流发展方向;另一方面,航天育种产业需要加强一二三产业的融合发展,形成“航天育种基地+休闲观光旅游”多途径的创新经营模式。同时,还应注意品牌的营造,打造高品质、高信誉度的航天品牌。只有这样才可以让“上天”的种子“落下来”,切实助力未来农业发展。

虽然如今我们的生活水平越来越好,大家也都不愁吃穿,但是在全球范围内,仍然有很多饥饿人口。因此,只有加快农作物的成熟期,增加粮食的产量,才可以让更多的人有饭吃。未来太空育种的种植范围也将进一步扩大,这是人类进步的表现,是为人类造福的大好事。期望未来可以通过太空育种,让世界上的饥饿人口越来越少。好了。以上就是农主播朋友圈的全部内容,最后感谢国家航天育种工程首席科学家、中国农业科学院作物科学研究所副所长刘录祥的介绍。

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