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和嫦娥五號去過月球的水稻種子豐收了!啥時候能吃上?

和嫦娥五號去過月球的水稻種子豐收了!啥時候能吃上?

2021年07月09日 21:18 來源:中新社微信公眾號參與互動參與互動

  和嫦娥五號去過月球的水稻種子豐收了!啥時候咱們能吃上?

  作者:郭超凱 馬帥莎

  7月9日,小暑過後的第2天,華南農業大學試驗田基地內瀰漫着稻穀的清香。這一天,和嫦娥五號一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻種子完成收穫,科研人員們化身“農民”在金黃色的稻田中忙着收割。

  這批“航聚香絲苗”水稻種子有何特殊之處?對解決種業“卡脖子”問題有什麼幫助?又將何時從試驗田真正搬上老百姓的餐桌?這些問題備受各方關注。

和嫦娥五號一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻種子在華南農業大學試驗田基地種下。華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心供圖

  2000多株水稻樣本迎來收割

  2020年11月,嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場搭載長征五號運載火箭發射升空。在航天育種產業創新聯盟和華南農業大學的共同組織下,一批重40克的“航聚香絲苗”水稻種子和嫦娥五號返回器一道,在歷經23天的太空之旅後順利返回地球。此次任務也標誌着中國水稻航天育種首次完成深空空間誘變試驗的搭載。

  這批水稻種子於今年2月在華南農業大學的實驗場和試驗田中種下,在經過約5個月的生長後,長勢喜人、稻穗飽滿的水稻迎來了第一次收穫。

和嫦娥五號一塊“奔月”的“航聚香絲苗”水稻。華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心供圖

  “這次收穫的是‘奔月’水稻的第一個世代,我們很快將播種第二個世代。”華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心副主任郭濤告訴菜鳥集運香港電話記者,目前收穫的第一批種子來源於2000個植株、1萬個單穗;科研人員對每個植株收穫的種子進行了分類,第一類是用來繼續種植,第二類用來進行廣泛的基因及性狀鑑定,第三類將作為種子備份進行長期保存。

  據介紹,這1萬穗水稻完成單株收穫後,將交由專門負責各項性狀研究的人員進行分析鑑定,相當於每株都有一個身份證號碼,方便科研人員對每一個樣本進行連續的跟蹤和鑑定,溯源追查。此外,科研人員還需要從中找出各方面性狀表現良好的個體,在產量、品質、抗性等方面優於對照組。

  “奔月”水稻何時才能真正搬上餐桌是老百姓分外關心的問題。郭濤表示,從2020年11月搭載嫦娥五號“奔月”到真正搬上老百姓的飯桌,這批水稻種子要經歷種植、鑑定、比較、示範、推廣等一系列流程,預期花費3-4年的時間。目前這批水稻種子已經完成了第一個世代的種植,很快就要進入下一步的鑑定階段。

  值得一提的是,“航聚香絲苗”水稻種子出自“太空世家”,它的“父親”華航31號和“母親”航恢1508都曾去過太空。作為親本之一的“華航31號”就是空間誘變的品種,從2011年至今為廣東省農業主導品種,並在廣西、江西等南方稻區大面積推廣種植。2015年“華航31號”水稻種子還通過了農業部超級稻品種認定,其米質達國標優質2級、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性強、適應性廣。

  據介紹,華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心是中國航天育種領域重要的國家級科研創新平台,自1996年以來先後進行了24次植物空間誘變試驗,先後培育出57個水稻新品種,通過各級品種審定,其中農業部認定超級稻品種4個,獲得教育部優秀科研成果獎、全國農牧漁業豐收獎、廣東省科技獎等省部級獎勵9項,創造了顯著的社會經濟效益。

華南農業大學試驗田基地瀰漫着稻穀的清香。華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心供圖

  水稻種子通過“選秀”奔月

  空間誘變有“三寶”,即高真空、微重力和空間射線,三方面因素共同作用可以使得種子內部的遺傳基因發生變化。此次跟隨嫦娥五號探測器一同“奔月”的種子實驗材料包括水稻、苜蓿、燕麥、擬南芥、花卉等30餘種植物種子。之所以讓嫦娥五號攜帶種子實驗材料“奔月”,正是希望通過太空的特殊環境完成深空誘變,挖掘優異種質資源,培育出優質高產、抗逆廣適、性狀突出的新品種。

  作為中國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程,此次嫦娥五號任務從月球帶回約1731克月球樣品,這就意味着留給其他研究的載荷容量並不多。在容量有限的情況下,這些種子也是通過層層篩選才脱穎而出。

  為此,各單位也是“八仙過海、各顯神通”,紛紛提供“當家好種”。比如,華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心提供了“航聚香絲苗”水稻種子,而中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所則提供了紫花苜蓿和燕麥種子。

  “嫦娥五號搭載的空間非常寶貴,在航天育種產業創新聯盟的統一組織下,我們完成了此次水稻的探月之旅。”郭濤介紹道,首先科研人員對前期育成的約10000個種質進行了廣泛評價,從中挑出若干基因優良、性狀優良的種質作為候選搭載材料,進一步調研產業及市場需求,最終確定了1份材料——“航聚香絲苗”。“航聚香絲苗”作為搭載材料,順利通過了專家評審;經嚴格科學的“選秀”,最終脱穎而出。

  郭濤表示,“航聚香絲苗”的“奔月”後代,預期可產生一批更加優良的基因源,不但可為新品種選育提供更多物質基礎,而且可培育出新品種提升優質香型水稻產業效益。

  事實上,中國的空間誘變育種始於上世紀80年代。1987年8月,隨着中國第9顆返回式科學試驗衞星的成功發射,中國科學院遺傳研究所研究員蔣興邨等在國內率先利用返回式衞星搭載水稻等農作物種子,並在後代種植中發現了遺傳變異。

  中國空間誘變農業生物育種的探索由此拉開。經過30多年的研究和應用,官方通過審定的新品種超過200個。現如今,空間誘變育種的成果已經悄然融入到老百姓生活的方方面面。

華南農業大學試驗田基地。華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心供圖

  深空誘變“可遇不可求”

  國以農為本,農以種為先。種子是農業的芯片,一粒種子關係着中國人的飯碗。中國作為世界第二大種子大國,種業市場規模將近千億,但種業自主創新水平與發達國家還有較大差距。如何解決種業“卡脖子”問題,對確保“米袋子”“菜籃子”安全供給意義重大。

  外界注意到,“十四五”規劃提出要強化國家戰略科技力量,瞄準人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領域。2月21日公佈的2021年中央一號文件也提出,打好種業翻身仗。受訪專家認為,現階段要加緊培育具有自主知識產權的優良品種,空間誘變育種是一條有效的途徑。

  水稻是空間誘變育種的重要試驗對象。郭濤表示,袁隆平院士開創的雜交水稻是水稻品種類型之一,對中國糧食安全做出了重要貢獻。“通過空間誘變的水稻種子也可用於雜交水稻品種培育,我們前期利用航天育種技術,選育出4個超級稻品種在生產上推廣應用。種質資源是品種選育的基礎,航天育種技術可以擴大種質資源圃,為品種選育提供更多、更好的新基因源。”

  此前,水稻種子已經跟隨多個航天器完成空間誘變之旅。這次跟隨嫦娥五號探測器“奔月”相較之前的太空之旅有何特殊之處?

  郭濤解釋道,嫦娥五號的“太空之旅”達到了月球軌道,是前期空間搭載所未到達的深空環境,在深空環境下,生物體將面臨全新的挑戰因素,預期可能產生更加顯著的遺傳效應,對於理解空間生命科學及創新航天育種技術具有重要意義。

  中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所抗逆牧草育種與利用團隊首席專家楊紅善也指出,與以往相比,一方面嫦娥五號飛行距離更遠,另一方面其飛行過程中會遭遇範艾倫輻射帶和太陽黑子爆發,產生特殊的空間誘變效應。深空誘變在極端環境下產生的變異可能會更加強烈。

  多年來,空間誘變育種在中國糧食安全和生態環境建設等諸多領域做出重要貢獻,培育的蔬菜、花卉、林草等植物新品種累計種植推廣面積超過240萬公頃。專家指出,經過多年的實踐驗證,無論是基因組水平,還是表觀遺傳學水平,空間誘變育種創造出了大量的新變異、新性狀,豐富了種質資源的遺傳多樣性,為新品種選育提供了重要支撐。

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