和嫦娥五号去过月球的水稻种子丰收了!啥时候咱们能吃上?
2021-07-10   阅读:444   来源:科学网

7月9日,小暑过后的第2天,华南农业大学试验田基地内弥漫着稻谷的清香。这一天,和嫦娥五号一块“奔月”的“航聚香丝苗”水稻种子完成收获,科研人员们化身“农民”在金黄色的稻田中忙着收割。 这批“航聚香丝苗”水稻种子有何特殊之处?对解决种业“卡脖子”问题有什么帮助?又将何时从试验田真正搬上老百姓的餐桌?这些问题备受各方关注。 2000多株水稻样本迎来收割 2020年11月,嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场搭载长征五号运载火箭发射升空。在航天育种产业创新联盟和华南农业大学的共同组织下,一批重40克的“航聚香丝苗”水稻种子和嫦娥五号返回器一道,在历经23天的太空之旅后顺利返回地球。此次任务也标志着中国水稻航天育种首次完成深空空间诱变试验的搭载。 这批水稻种子于今年2月在华南农业大学的实验场和试验田中种下,在经过约5个月的生长后,长势喜人、稻穗饱满的水稻迎来了第一次收获。 “这次收获的是‘奔月’水稻的第一个世代,我们很快将播种第二个世代。”华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心副主任郭涛告诉中新网记者,目前收获的第一批种子来源于2000个植株、1万个单穗;科研人员对每个植株收获的种子进行了分类,第一类是用来继续种植,第二类用来进行广泛的基因及性状鉴定,第三类将作为种子备份进行长期保存。 据介绍,这1万穗水稻完成单株收获后,将交由专门负责各项性状研究的人员进行分析鉴定,相当于每株都有一个身份证号码,方便科研人员对每一个样本进行连续的跟踪和鉴定,溯源追查。此外,科研人员还需要从中找出各方面性状表现良好的个体,在产量、品质、抗性等方面优于对照组。 “奔月”水稻何时才能真正搬上餐桌是老百姓分外关心的问题。郭涛表示,从2020年11月搭载嫦娥五号“奔月”到真正搬上老百姓的饭桌,这批水稻种子要经历种植、鉴定、比较、示范、推广等一系列流程,预期花费3-4年的时间。目前这批水稻种子已经完成了第一个世代的种植,很快就要进入下一步的鉴定阶段。 值得一提的是,“航聚香丝苗”水稻种子出自“太空世家”,它的“父亲”华航31号和“母亲”航恢1508都曾去过太空。作为亲本之一的“华航31号”就是空间诱变的品种,从2011年至今为广东省农业主导品种,并在广西、江西等南方稻区大面积推广种植。2015年“华航31号”水稻种子还通过了农业部超级稻品种认定,其米质达国标优质2级、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性强、适应性广。 据介绍,华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心是中国航天育种领域重要的国家级科研创新平台,自1996年以来先后进行了24次植物空间诱变试验,先后培育出57个水稻新品种,通过各级品种审定,其中农业部认定超级稻品种4个,获得教育部优秀科研成果奖、全国农牧渔业丰收奖、广东省科技奖等省部级奖励9项,创造了显著的社会经济效益。 水稻种子通过“选秀”奔月 空间诱变有“三宝”,即高真空、微重力和空间射线,三方面因素共同作用可以使得种子内部的遗传基因发生变化。此次跟随嫦娥五号探测器一同“奔月”的种子实验材料包括水稻、苜蓿、燕麦、拟南芥、花卉等30余种植物种子。之所以让嫦娥五号携带种子实验材料“奔月”,正是希望通过太空的特殊环境完成深空诱变,挖掘优异种质资源,培育出优质高产、抗逆广适、性状突出的新品种。 作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,此次嫦娥五号任务从月球带回约1731克月球样品,这就意味着留给其他研究的载荷容量并不多。在容量有限的情况下,这些种子也是通过层层筛选才脱颖而出。 为此,各单位也是“八仙过海、各显神通”,纷纷提供“当家好种”。比如,华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心提供了“航聚香丝苗”水稻种子,而中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所则提供了紫花苜蓿和燕麦种子。 “嫦娥五号搭载的空间非常宝贵,在航天育种产业创新联盟的统一组织下,我们完成了此次水稻的探月之旅。”郭涛介绍道,首先科研人员对前期育成的约10000个种质进行了广泛评价,从中挑出若干基因优良、性状优良的种质作为候选搭载材料,进一步调研产业及市场需求,最终确定了1份材料——“航聚香丝苗”。“航聚香丝苗”作为搭载材料,顺利通过了专家评审;经严格科学的“选秀”,最终脱颖而出。 郭涛表示,“航聚香丝苗”的“奔月”后代,预期可产生一批更加优良的基因源,不但可为新品种选育提供更多物质基础,而且可培育出新品种提升优质香型水稻产业效益。 事实上,中国的空间诱变育种始于上世纪80年代。1987年8月,随着中国第9颗返回式科学试验卫星的成功发射,中国科学院遗传研究所研究员蒋兴邨等在国内率先利用返回式卫星搭载水稻等农作物种子,并在后代种植中发现了遗传变异。 中国空间诱变农业生物育种的探索由此拉开。经过30多年的研究和应用,官方通过审定的新品种超过200个。现如今,空间诱变育种的成果已经悄然融入到老百姓生活的方方面面。 深空诱变“可遇不可求” 国以农为本,农以种为先。种子是农业的芯片,一粒种子关系着中国人的饭碗。中国作为世界第二大种子大国,种业市场规模将近千亿,但种业自主创新水平与发达国家还有较大差距。如何解决种业“卡脖子”问题,对确保“米袋子”“菜篮子”安全供给意义重大。 外界注意到,“十四五”规划提出要强化国家战略科技力量,瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域。2月21日公布的2021年中央一号文件也提出,打好种业翻身仗。受访专家认为,现阶段要加紧培育具有自主知识产权的优良品种,空间诱变育种是一条有效的途径。 水稻是空间诱变育种的重要试验对象。郭涛表示,袁隆平院士开创的杂交水稻是水稻品种类型之一,对中国粮食安全做出了重要贡献。“通过空间诱变的水稻种子也可用于杂交水稻品种培育,我们前期利用航天育种技术,选育出4个超级稻品种在生产上推广应用。种质资源是品种选育的基础,航天育种技术可以扩大种质资源圃,为品种选育提供更多、更好的新基因源。” 此前,水稻种子已经跟随多个航天器完成空间诱变之旅。这次跟随嫦娥五号探测器“奔月”相较之前的太空之旅有何特殊之处? 郭涛解释道,嫦娥五号的“太空之旅”达到了月球轨道,是前期空间搭载所未到达的深空环境,在深空环境下,生物体将面临全新的挑战因素,预期可能产生更加显著的遗传效应,对于理解空间生命科学及创新航天育种技术具有重要意义。 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所抗逆牧草育种与利用团队首席专家杨红善也指出,与以往相比,一方面嫦娥五号飞行距离更远,另一方面其飞行过程中会遭遇范艾伦辐射带和太阳黑子爆发,产生特殊的空间诱变效应。深空诱变在极端环境下产生的变异可能会更加强烈。 多年来,空间诱变育种在中国粮食安全和生态环境建设等诸多领域做出重要贡献,培育的蔬菜、花卉、林草等植物新品种累计种植推广面积超过240万公顷。专家指出,经过多年的实践验证,无论是基因组水平,还是表观遗传学水平,空间诱变育种创造出了大量的新变异、新性状,丰富了种质资源的遗传多样性,为新品种选育提供了重要支撑。
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