在太空育种培育优质农产品可丰富人们的菜篮子

林霞虹　曾焕阳　马骏　陈家源

2022年12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱成功着陆。与航天员乘组一同回归的，还有近千份宝贵的航天育种实验材料。实际上，自中国载人航天工程立项实施以来，历次飞行任务中都搭载了各种品类的种子，进入太空进行诱变育种实验。相比传统育种技术，太空育种可能在相对短时间里获得大量突变材料，为育种按下“加速键”。那么，什么样的种子能拿到太空旅行的珍贵“船票”？“天选之种”将如何改变我们的生活？

一颗种子的太空之旅

一颗寻常种子“飞”上太空，会发生怎样的变化？“升天”后的种子，在太空特殊的环境下产生变异，再返回地面经过4至8代的地面培育，从中选育出优质高产、口感更好的良种。这个过程就是太空育种，即航天育种。

1987年，我国首次将水稻、辣椒等农作物种子送上天。至今，已先后数次利用返回式卫星或载人航天器搭载植物种子，其中有小麦、高粱等粮食种子，有黄瓜、番茄等蔬菜種子，也有甜瓜、樱桃等水果种子，已在千余种植物中培育出700余个航天育种新品系、新品种。

太空水稻

代表品种：航聚香丝苗

升天时间：2020年11月

太空旅行时长：约23天

今年首季丰收的航天稻亩产比普通水稻高约5%

在太空出差183天的神舟十三号顺利返回地球后，同舱返回的，还有一批作物种子。其中，就有华农国家植物航天育种工程技术研究中心遴选的水稻、紫云英、西兰花等16份共计430克材料。这批“飞天”种子是目前在太空驻留时间最长的一批种子，经过地面培育、筛选和验证等工作后，首批已经播种。

作为我国航天育种领域唯一的国家级工程中心，华农国家植物航天育种工程技术研究中心共进行了20多批次种子的空间搭载实验，先后培育出约60个水稻新品种通过各级品种审定。

早在2020年11月，华南农业大学提供的40克约2500粒“航聚香丝苗”水稻种子就曾搭载嫦娥五号飞向月球。而这批种子其实是名副其实的“太空二代”，其父本“华航31号”、母本“航恢1508”都曾上过太空。

历经22天21小时29分钟的飞行后，这批“太空稻种”随同返回器顺利着陆，这是我国水稻航天育种首次完成深空诱变实验的搭载。

同年12月底，第一批“太空稻种”率先发芽；2021年2月26日，萌芽的稻种被放入育秧盆；一个月后，绿油油的秧苗离开温室，“搬家”到学校试验基地；7月9日，金灿灿、沉甸甸的稻穗迎来首次收获……此后，这批“太空水稻”在广东的土地上继续世代繁衍，纯化优良性状，有望成为100%中国原创的水稻新品种。

据介绍，航天稻具有品质好、产量高、抗伏性强、抗病虫害等优点。2022年7月中旬，在河源万绿智慧无人农场种植的航天稻，迎来了首季丰收，亩产为1075斤，比普通水稻产量要高出5%左右。2022年下半年，该县在柳城镇万绿智慧无人农场种植的航天稻面积已达到1500亩，这批航天水稻已于11月下旬成熟收割，按照此前预计，亩产将达到1080斤。

太空蔬菜

代表品种：福田菜心

升天时间：2002年12月

太空旅行时长：约6天

航天福田菜心采摘期延长一个月

个体硕大、重达300斤的巨型南瓜，无论形状还是颜色都惟妙惟肖的鸡蛋番茄，越砍越长并能自主愈合的砍瓜，一至两米的长条丝瓜、高约2.2米的巨型水稻，甚或是撩人眼球的苹果苦瓜、比人还高的茄子树等，这些新奇蔬菜瓜果是不是让人眼界大开？

实际上，在惠州博罗县农业科技示范场（以下简称博罗农科示范场）你便能现场目睹其别样风采。“例如航天巨型南瓜，并不是同一株瓜苗上结的南瓜都这么大。”该示范场副场长刘海涛揭秘称，航天诱变的南瓜种子落地后，不同人员、不同湿度和不同场景结果都有所不同，“掐掉其他瓜，可能只留一个瓜精心培育”，这样结出的巨型南瓜极具观赏性。

一颗寻常种子“飞”上太空，到底会发生怎样的神奇变化？“航天诱变育种并不如大家想象的那样简单，一上去就成功了。”博罗农科技范场党支部书记、场长林城峰解释说，搭载的种子于太空遨游一定时间后，种子基因有变好、不变和变坏3种结果，返回后经过4至8代的地面培育，才能从中选育出优质高产、口感更好的良种。

航天诱变育种的福田菜心，便是成功案例。2002年12月30日，本地优选的酥醪菜、福田菜心、石坝耙齿萝卜和新惠粘水稻4种农作物种子，于酒泉卫星发射中心首批搭载神舟四号飞船升空。“航天福田菜心向优质高产变异，播种后80天左右可采收，采摘期延长一个月。”林城峰说，福田菜心不仅粗纤维减少，口感爽脆清甜、鲜嫩无渣，而且亩产达1300公斤左右、同比增产两成。目前航天福田菜心已在博罗县各镇推广种植，而福田菜心节也成为当地家喻户晓的农业盛事。

继首批搭载飞船升空的福田菜心、酥醪菜、石坝耙齿萝卜、新惠粘水稻之后，接下来博罗本地的棠下瓜子、湖镇冬瓜、公庄豆角、平安大桔，以及花生、苦瓜等10个农业品种先后“飞天”诱变育种。当中航天湖镇冬瓜心室小，单瓜重20至35公斤，最大的重达45公斤左右，亩产高达1万多公斤，较普通品种增产三分之一以上。

该示范场先后示范推广了航天玉米、航花3号花生、华航31号水稻，以及航天彩椒、航天板栗南瓜、航天紫红茄、航天西瓜、航天白珍珠苦瓜等15个系列90多个航天品种，推广超级稻、航天新惠粘水稻、航天福田菜心、航天酥醪菜等8500多个航天品种及优新品种，推广种植面积累计超45万亩。

与其他作物品种一样，经多代留种后航天农作物品种亦会相应退化、优良性状渐趋减弱，为此博罗农科示范场正计划将新一批航天育种试验对象送上太空。

“农以种为先，接下来我们将与粤港澳大湾区（广东·惠州）绿色农产品生产供应基地和惠州市科芯种苗科技有限公司合作，共建包括航天蔬菜在内的各种优质蔬菜种苗繁育基地。”林城峰进一步介绍称，项目含种植区在内约100亩，其中展示区近50亩，项目总投资1600万元，目前正在施工，预计2022年上半年启动，届时将减少农户种植环节，为农户提供优质放心的蔬菜瓜果种苗。

太空水果

代表品种：梅州金柚

升天时间：2020年5月

太空旅行时长：约67个小时

航天搭载柚苗比普通柚苗早发芽20天

一年美景最秋色，又是柚果飘香时。在梅州市大埔县，一批从太空遨游归来的金柚种子成功完成育苗工作，目前已进入嫁接实验阶段。这批选育出来的太空金柚新品种可实现提早20天发芽，这将大大缩短柚子的生长周期，提高梅州金柚的产量和质量。

1987年，我国首次将水稻、辣椒等农作物种子送上天。至今，已先后数次利用返回式卫星或载人航天器搭载植物种子。

2020年5月，航天生物集团广梅航天育种研发中心完成了梅州农业种子的第一次太空之旅，通过太空诱变育种实验，来自梅州的金柚种子在太空遨游近三天后顺利“回家”。如今过去两年多时间，记者在该研发中心航天育种试验田看到，从太空回来的梅州金柚种子已成功育苗，实验进展顺利。

航天生物集团广梅航天育种研发中心副主任曹鲁斌介绍说，当时这批梅州金柚种子在太空飞行了67个小时，利用空间环境的高真空、高辐射、微重力等环境进行诱变，再将种子送回地面，由研发中心科研团队对其进行品种保存及选育工作。

选育过程中，科研团队通过利用植物组织培养技术对实验材料进行快速扩繁，在短时间内获得遗传性状一致的大量再生植株，并利用微嫁接技术获得生根苗后，进行地面种植和观察，最后对航天诱变突变体进行筛选和鉴定，得到性状优良的金柚新品种。

“同一时间、同一环境、同种方式种植出来的3株柚子苗，航天搭载柚苗比普通柚苗早发芽20天，而且长势更好。”曹鲁斌指着眼前的柚苗说，通过实验种植，和同期的对比，理论上航天搭载柚苗生长周期早于对照品种，有望选育出提早挂果、早上市的梅州柚。

目前，广梅航天育种研发中心已与大埔县农科所达成梅州柚航天柚的实验种植基地建立合作意向，将联合开展航天柚的试种工作，培育出口感更好、产量更高、竞争力更强的新品种。

曹鲁斌介绍说，在梅州柚遗传多样性分析方面，该项目已完成对梅州地区柚资源的初步调查，选取优质柚子品种，并提取柚子种质叶片DNA，对PCR（聚合酶链式反应）体系进行初步建立和优化。此项研究有利于梅州柚品种在全国众多柚子产区中脱颖而出，打造独一无二的地理名片。

太空花生

代表品种：“火豆”花生

升天时间：2021年10月

太空旅行时长：约6个月

在河源培育的航天花生已经采收

选自河源大往村的花生种子“火豆”，在搭乘神舟十三号飞船遨游6个月后，又被送回河源培育。这一过程所有的航天育种科研活动都在河源进行，这在广东尚属首例。

2022年7月，这批花生种子在河源东源县柳城镇下坝村的稻田里正式首种。如今，经过数月的发芽长苗和粗放型管理，首种的这批航天花生已开始采收。

那么，航天“火豆”花生回到地面，如何进行选种培育呢？据介绍，此次首种的100粒河源航天花生种子，分别在河源、广州试种，其中在河源市东源县柳城镇下坝村播种了50粒，其余50粒航天花生种子则被省农科院作物研究所专家带回广州基地试种。“在东源县柳城镇下坝村首种的河源航天花生种子，发芽长苗的种子共有30多颗，其余花生种子因天气干旱等原因未发芽成活。”相关负责人表示，在河源首种的航天花生种子发芽长苗后，当地农技人员实行了粗放式管理，未对河源航天花生进行施肥、浇灌和喷施农药等，任其粗放式生长，目的在于监测航天花生种子在生长过程中的抗逆性、抗病性和土壤适应性。如今，经过数月的发芽长苗和粗放型管理，首种的这批航天花生已经采收。

据介绍，搭载神舟十三号载人飞船回来的种子被称为“第一代种子”，首种的种子种植方式和日常管理与普通花生种子无异，但需在其生长过程中全程监测、观察。通过以上方式记录河源航天花生变异性状，不做任何筛选。随后，将收获的种子全部再种下去，长出来的被称为“第二代种子”，进行第二代大规模的优良性状和基因鉴定，最后到第三代才会进行小面积示范和展示。

“在诱变过程中，种子的遗传物质为什么变、什么时候变、变成什么样，这其中存在着极大的随机性和不可控性。”廣东省农业科学院作物研究所副所长洪彦彬说，在实际培育前，谁也不清楚种子存在怎样的突变。但整体来看，在太空环境中种子可能出现的变异幅度大、突变点位多，变异稳定性更强。洪彦彬称，诱变具有随机性，性状可好可坏，因此地面选育很关键。地面选育需要进行多代筛选培育，优中选优，并最终通过农作物品种登记，“天选之种”才算得到认证。

“从种子搭载返回到地面种植，再到培育出新品种，不同植物的育种年限不一样。”洪彦彬说，航天花生第一代种子110天左右能成熟，按照计划，预计2023年年底前完成对河源航天花生的第二代筛选，选出部分优良个体和品系。洪彦彬表示，早期广东省农业科学院作物研究所通过返回式卫星搭载培育的花生品种“航花2号”是国内第一个通过国家农作物品种鉴定的航天花生品种，目前该品种在南方累计推广超过1000万亩，先后被评为广东省和国家农业主导品种。

◎ 来源| 广州日报