躬耕田间地头的“太空育种人”
2020-06-21
尽管变异后的种子所占比例不大,有益变异率不高,但也远远超过地球金矿中的黄金含量。当一批批种子结束太空之旅,回到地面时,就相当于一座座黄金富矿回到了地面,等着“开采”。
5天左右就长成西瓜大、每个200公斤重的“太空南瓜”;平均1.8米、最高可达2.26米的“太空百合”……在西安中加航天农业科技产业园内,各种各样的太空作物、太空花卉、太空蔬菜琳琅满目。它们凝聚着航天育种专家郭锐和他的团队的辛勤付出。
浩瀚太空是最佳“育种实验室”
“每年一开春,就是我们最忙的时候,一年之计在于春。”在西安中加航天农业科技产业园里,望着盛开的二月兰,54岁的郭锐脸上洋溢着喜悦。他透露,他们筛选出的又一批植物种子和菌类又要搭载航天器上天。作为首批中国农业科技园区专家,郭锐兼任国家三北防护林体系建设工程专家咨询委员会委员、航天育种种质资源研究课题组组长,他还是航天育种(杨凌)种质资源研究中心主任,西安中加航天农业科技产业园主任、首席科学家。
据郭锐介绍,与传统育种不同,航天育种也叫“太空育种”、“空间诱变育种”,是用航天器将农作物种子、组织、器官等诱变材料送入太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的环境的诱变作用,使它们产生变异,再返回地面选育新种子、新材料,培育新品种的作物育种新技术。
“目前,只有美国、俄罗斯、中国成功进行了卫星搭载太空育种。”郭锐说,“太空是最佳的‘育种实验室,是最为合适的、最大最强的‘超级实验室,那里同时具备微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等极端条件,人类科学家上百年来努力创造和模拟的、能够超越地球表面自然状态的极端环境,就在太空。”
与常规育种不同,航天育种主要依靠外太空的环境,对种子进行内部基因重组。“种子选拔-太空遨游-地面攻坚-示范推广,是航天育种的4个步骤。”郭锐说。尽管变异后的种子有益变异率不高,但也远远超过地球金矿中的黄金含量。当一批批种子结束太空之旅,回到地面时,就相当于一座座黄金富矿回到了地面,等著“开采”。
地面选育需要进行多代筛选、培育,一批太空种子从落地到新品定型至少需要4年时间。“种子巡游太空后返回,是否能达到预想的效果,只有把它们播到土壤中,帮助它们发芽、成长、开花、结果,再与其普通同类比较才知道。”郭锐说,从太空种子播种开始,每个步骤都要精确记录科研数据,再对数据进行比对。
多代筛选、培育之后,通过农作物品种审定委员会的审定才能称为“太空种子”,才能进行大面积推广种植,之后走上百姓的餐桌。
把太空种子撒在广袤田野
这些年,在郭锐的试验田里,种植的“太空荞麦”、“太空小麦”,比普通品种亩产提高20%左右;“太空五彩椒”可以结出白、黄、紫、橙、红五种颜色的果实,能观赏也能食用;“太空金盏菊”,株高超过普通品种两倍以上,能从浅黄到金黄演变出多种色彩;“太空一品红”、“太空孔雀草”、“太空万寿菊”、“太空金鱼草”、“太空瓜叶菊”、“太空醉蝶花”等,花期超过普通品种,能大幅延长观赏期、降低种养成本……
2010年起,郭锐在西安南郊的中加航天农业科技产业园里,开展航天育种的地面选育、示范推广。目前,已有蔬菜、花卉、农作物、中药材、经济林五个大类90个品系(材料),已成熟的有鸡冠花、石竹,二月兰即将进入备案推广,小麦、花椒品种已经进入第三代选育。
2011西安世界园艺博览会,是郭锐科研团队培育的“太空植物”的首次全球亮相。“太空植物”被特许进了特设的“航天植物园”,在世园会长安塔下的山坡上,30多种太空花卉、10多种太空蔬菜分外妖娆。前来参观的、洽谈合作的高校和企业络绎不绝。
随着脱贫攻坚力度地不断加大,郭锐又将目光投向了经济作物种子的改良上。陕西澄城县水莲古村史家河山寨,是陕西“大红袍”花椒的原产地。“大红袍”花椒树浑身是刺,采摘收获成本很高,一个劳力一天最多只能采7.5公斤湿花椒,晒干后只能收获干花椒不到2公斤。2016年,郭锐将澄城县的“老史花椒籽”送入太空,“遨游”12天后返回地面。如今,正在西安中加产业园里进行无刺、矮化选育,对改良后花椒品种进行机械化种植、采收方面研究,有望实现机械化采摘和产业化,大大提升当地农民种植收入。
航天育种有了“火箭专车”
“放眼全球,能够从农业大国、人口大国的国情出发,充分发挥航天高科技迅猛发展的自身优势,将航天育种做成一种产业,并且一直处于领先地位的只有中国。”郭锐说,2003年4月,中国航天育种工程项目正式启动。2006年9月,我国第一颗专门用于航天育种的卫星——“实践八号”育种卫星成功发射,上面装载了粮、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大类共2000余份约215千克的作物种子和菌种,在太空运行15天后返回地面。
“这是我国自1987年首次实现‘种子太空之旅之后,搭载种类和数量规模最大的一次。至此,航天育种正式有了‘火箭专车。”郭锐说,随着中国航天育种水平地不断提升和“一带一路”合作地深入,“中国太空种子”已开始走出国门,造福世界。
2015年,哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦农业部门先后组团来陕,希望通过航天育种提升本国的农业生产水平。很快,一批耐寒、抗旱的太空花卉种子撒在了异国的土地上。郭锐说:“这些‘太空种子已在‘一带一路上发芽、生长,将要结出丰硕的果实。中国航天农业逐步向‘一带一路沿线国家和地区延伸,为‘一带一路的繁荣发展作出贡献。”
郭锐的试验田不仅走出了陕西的“太空种子”,还吸引了国外科学家“走进来”。世界马铃薯协会主席、荷兰哈克控股总裁哈克每年三四次来陕考察。2016年,中荷双方在陕西共建起马铃薯航天育种技术研究中心,重点推广陕西航天育种的马铃薯、矮化苹果等。
经过多年努力,郭锐及其科研团队以科研、示范、推广为发展宗旨,在填补国内相关科技空白的同时,让航天农业逐步从陕西走向世界。如今,航天育种已成为陕西传统农业向现代农业及循环经济转型发展的“新起点”。
截至目前,我国已经进行了约30次搭载实验,先后有6000余份种质资源材料搭载升空,经过地面精心选育之后,已经有230多个品种通过国家和省级审定,3000多个品种正在进行地面选育。郭锐说:“中国的航天育种技术在世界已处于领先地位,浩瀚的太空正成为我国科学家培育农作物新品种的超级实验室。”
(《文汇报》2020.4.13)