太空育种,究竟是怎样的育种术?

本刊综合

4月16日，神舟十三号载人飞船顺利回家，伴随神舟十三号飞船遨游太空的不仅有三名航天员，还有12000颗种子。其实这已不是神舟号第一次带种子上天，从神舟一号开始，携带农作物种子就列入了神舟飞船的飞行任务。4月26日下午，神舟十三号返回舱在北京开舱，多个单位搭载的作物种子顺利出舱。那么，究竟什么是太空育种？什么样的种子才有资格上天？在“太空历练”的种子会发生什么变化？本期今日视点我们共同来关注。

太空育种听上去神秘莫测，其实早已走入了普通人的日常。我国已经有上千个品种的农作物种子完成了太空之旅。700多个“航天品种”陆续诞生，我们平时吃的粮食、蔬菜、水果、中药，不少都是“天外来客”。

什么是航天育种？

太空育种，也被称为空间诱变育种，是我国主要的航天任务之一。它是将农作物种子或试管种苗通过航天器送到太空，利用太空特殊的高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净的环境诱变作用使种子产生异变。返回地面后，再经过至少4代选育，筛选出携带新性状的新种子、新材料，进而培育的新品种。

种子送上太空为哪般？

送种子上太空的航天育种思路源于电离辐射育种，其技术原理是利用γ射线、X射线或其他辐射源诱发植物种子的生物遗传物质发生改变，再通过人工选择性培育，按照人类的需求筛选出优良品种。

太空育种是近几十年发展起来的一种新型育种技术，是航天技术、现代农业技术和生物技术相结合的产物。

与传统育种技术相比，它能在较短的时间内大大提高农产品的品质，创造出许多新品种，在现代农业的快速发展中发挥着重要作用，很好地解决了粮食短缺问题。

太空环境与地球上有着诸多不同，除了具有微重力、高真空之外，还有很强的太空辐射，尤其是γ射线、高能质子和宇宙射线，这些辐射是种子发生变异的主要因素，使得植株的生理特性和形态特性发生改变。

“太空历练”的种子会发生啥变化？

科学家们发现，经过“太空历练”的种子其发芽率、作物产量、抗病性、抗虫性、养分含量以及植物花朵的颜色、高矮等性状都会发生改变。但其变化并没有什么规律，大多是随机性的，且太空育种并不能使每一颗种子都发生突变。据统计，对人类有益的突变大约只占3%。

就种子发芽率而言，小麦、玉米、棉花、向日葵、大豆、黄瓜和番茄的种子经过太空辐射后，种子的活力和发芽率都有所提高;而水稻、谷子、豌豆、青椒、烟草等植物种子的发芽率则与未上过太空的种子相比并无显著差异。

除此之外，高粱、西瓜、茄子和萝卜的种子在经过“太空历练”后，发芽率甚至会降低，其中航天高粱种子萌发和幼苗生长受到强烈抑制，生育期推迟。因此，并不是所有植物都适合航天育种。

我国对水稻、小麦、棉花、青椒和芝麻等作物利用太空育种的方式获得了一系列的新品种，其中已通过国家或省级审批的新品种和新组合超过30个。

目前，在山东、河北、江苏等地都有太空蔬菜销售市场，太空蔬菜比普通蔬菜价格会高一些。但太空蔬菜味道好、营养丰富，经国家相关机构对比，太空蔬菜比普通蔬菜的营养含量高约30%。

种子回到地球能直接投入市场吗？

当然不能！上过天的种子有变好的也有变坏的，一般来说，从遨游太空到地面培育，从品种筛选到品质验证整个过程要耗时4～6年。

以小麦的育种为例，需要如下4个步骤。首先，要观察一代种子。上过天的种子是一代种子，将一代种子种下去，科研人员任其生长不做筛选，只记录其一些变异性状。其次，要优选二代植株。将一代植株所结的种子继续播种，培养第二代植株，接着继续对二代植株进行观察，由于第二代植株的突变率增加，变异更明显，可根据育种需求进行定向选择。如想要获得抗倒伏特性的小麦，则筛选变矮的植株;想要提高小麦产量，就筛选穗子变大的植株;想要一年多次收获，则筛选早熟的植株。第三，要确定植株稳定性。将筛选出的种子继续播种，让其自交繁殖，如此繁育3～4代后，观察这些变异的性状是否能够稳定遗传。最后，要群体比较和异地试种。对具有遗传稳定性的种子进行群体比较试验以及在不同地理位置进行试种试验，从而确定其在不同环境下是否都能稳定表现出优良的变异后性状。可以說，每次上过太空的种子都要像这样通过几年的筛选，再经农作物品种审定委员会审定才可以被称为真正的“太空种子”。

太空育种和转基因一样吗？

有人会疑惑，太空育种是不是和转基因育种一样？经过太空辐射后的种子，种出来的东西到底安不安全呢？

事实上，它们是不同的，太空育种是自身基因的变异，没有打破物种界限，而转基因是指将一个外来基因移植到另一个作物当中。

我们先来看看太空育种的原理。在空间环境中的高能粒子辐射、微重力、高真空等综合因素协同作用下，植物种子的DNA被双链击穿，产生断裂并重新排序，而地面的诱变技术只能让DNA被单链击穿，因此，太空育种变异率更高。以水稻为例，它的自然变异率在二十万分之一左右，化学诱变的变异率也只有千分之几，而经空间诱变的水稻变异率可达百分之几。

可以看出，特殊的空间环境使得太空育种与传统地面诱变育种相比，具有变异率高、变异幅度大、有益变异多、稳定性能强等特点，因而能够培育高产、优质、早熟、多抗良种。此外，太空育种不但能出现一些如产量、株高、生育期、品质、抗病性等常规诱变育种的变异，还能出现一些其他理化因素处理较少出现的特殊变异类型，如果实早熟、大果型变异，花卉花形变异、花色变异等。

但是，一山更比一山高。相比太空育种，转基因育种技术可以更加精准、高效。转基因育种的优势在于可以实现跨物种的基因发掘，拓宽遗传资源的利用范围，实现已知功能基因的定向高效转移，使生物获得人类需要的特定性状，为高产、优质、高抗农业生物新品种培育提供了新的技术途径。

不管是传统育种、太空育种还是转基因育种，公众最关心的问题莫过于农产品是否安全。

其实在自然环境中，植物种子实际上也在发生变异，只是变异过程极其缓慢，变异频率很低。而人类早期的植物育种方法大都是对自然变异的选择和利用，并被证明是安全可行的。太空育种是利用空间环境条件加速生物体的变异过程，这与自然变异在本质上是没有区别的。

既然安全性没有问题，太空育种会不会出现口感变差的问题呢？事实上，根据实际培育情况，很多太空物种口感反而变得更好了，比如太空青椒，要比普通的地球青椒维生素C的含量增加20%;而太空黄瓜，除了个头比普通黄瓜大，口感也更鲜嫩多汁。除此之外，太空小番茄也比普通小番茄的含糖量高;而太空萝卜除了口感喜人，还有一项太空特有技能，那就是让害虫不敢近身。