经过航天育种培育出的巨型南瓜刘达齐摄
9月26日,农业部部长杜青林兴冲冲地从国防科工委主任张云川手中接过“实践八号”育种卫星带回的农
科技成果令人称奇
为了迎接交接的这一刻,中国农业科学院航天育种中心主任、研究员刘录祥一天一夜没合眼,但谈起航天育种,仍然神采奕奕。他介绍,经过多年地面种植筛选,目前,我国已育成60多个农作物优异新品系,其中水稻、小麦、棉花、芝麻、番茄、青椒等30个新品种已通过省级以上审定。
航天育种的成果令人称奇。青椒足有半斤重,亩产高达5000公斤,维生素C含量也增加两成。还有特大粒的红小豆、特长的油菜、含铁量增加69%的巨穗谷子……
刘录祥说,传统育种一般需要8年至10年,但航天育种有可能将时间缩短一半。这对我国粮食增产、农民增收具有重要意义。在有限的资源条件下,品种改良是提高粮食产量的重要出路,而航天技术是解决这一问题的有效途径之一。
这一结论源于中国农科院航天育种中心所进行的一系列实践。他们牵头承担了“十五”863课题,在过去4年间育成了12个水稻、小麦新品种,已经累计推广850万亩,增产粮食3.4亿公斤,创直接经济效益5亿元。
其中堪称航天育种稻之王的,是福建培育的“II优航1号”,它是全国首个利用航天技术育成的百亩亩产突破900公斤的超级稻,至今仍保持再生稻头季、再生季和全国百亩亩产3项世界纪录,推广面积达到200万亩,取得了显著的社会经济效益,在农业增产、农民增收上展现了良好的应用前景。
刘录祥认为,我国现有耕地的三分之二为中低产田,粮食平均亩产400公斤左右,如果用10%的耕地推广航天新品种,水稻年产量可望增加25亿公斤,小麦可望增加14.4亿公斤,有望创造数十亿元的产值。
航天育种中国独有
据专家介绍,航天育种是我国科学工作者开创的农作物育种新技术,是将我国成熟的诱变遗传操作技术和返回式卫星技术相结合,利用返回式卫星和“神舟”飞船将农作物种子带到200至400公里的太空中,利用太空特殊环境对农作物种子的诱变作用产生变异,再返回地面选育新种质、新材料,培育新品种的作物育种新技术。
目前,我国的空间诱变育种研究处于世界领先地位,浩瀚的太空正在成为中国科学家培育农作物新品种的实验室和育种基地。1987年以来,我国已先后22次利用返回式卫星、5次利用“神舟”飞船,为国内26个省、市、自治区和香港地区以及法、德、日等国共几百家单位开展了1400余项空间搭载实验,在空间材料科学、空间生命科学、空间工程科学,特别是空间诱变育种等领域取得了可喜的成果。
开展航天育种,不但可以解决我国人多地少的农业发展矛盾,也是中国为世界农业发展开发出的一项创新性研究领域。目前,世界上只有中国、美国和俄罗斯掌握卫星返回技术,而只有中国成功进行了卫星搭载太空育种。上个世纪五六十年代,美苏多次发射返回式航天器并搭载植物种子,但他们并未把这项技术应用于农业品种改良和培育,而是重点用在了为载人航天服务,即用这一技术探测空间环境的安全性,解决人类在太空环境中的食物供应、氧气来源及生存环境安全等问题。
我国开创性地进行了航天育种研究,取得了一系列开创性的研究成果,国际知名杂志《自然》和《科学》对此给予了关注,并作了专题报道。
直接食用没有危险
人吃了“太空粮”、“太空菜”会不会对身体产生不良影响?刘录祥说,航天育种是有意识利用空间环境条件加速生物体的变异,并没有导入任何外源基因,从本质上与自然变异没有任何区别,只是利用宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导,使作物染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变。在正常情况下,植物种子产生自然变异要经历漫长的过程,或许几十年,甚至上百年,而航天育种只是使这个速度加快而已,并不存在安全问题。而且,航天飞行回来的种子经各种专业检测,没有发现增加任何放射性,即使直接食用也没有危险。更何况,种子并不是返回地面直接食用,而主要是作为科学试验的对象,要经过一系列研究,育成新的品种,才进行推广种植,然后才能走上人们的餐桌,大家完全没有必要担心。
“种子只要一上天就能获得丰产”的看法也有问题。刘录祥介绍,种子上天不一定就能发生优良的变异,也不可能立刻就能稳定遗传,返回地面后还需要完成大量的工作,经过多代筛选、鉴定并由有关方面审定后,才能称其为真正的“太空种子”。一般情况下,航天育种工作至少需要3-5年才能彻底完成。
在建设社会主义新农村的进程中,航天技术与农业科学技术相互渗透,是实现我国农业现代化、实现工业反哺农业的重要途径。农业部部长杜青林指出,发展航天育种,大力培育和推广优良品种,将成为促进我国农业科技创新,提高农业收益的重要途径。将为解决“三农”问题,发展高产、优质、高效、生态、安全的现代农业做出积极贡献。
国防科工委主任张云川表示,航天科技不仅可以在航天育种方面大显身手,还可以在精准农业、广播电视“村村通”、发展远程教育、远程医疗、建立国家远程应急系统中发挥实效。
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■航天育种工程中的“一箭一星”
“一箭”是指“长征二号丙”运载火箭。由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭计划研究院研制。为满足发射要求,火箭进行了修改,起飞质量为245吨,起飞推重比约1.22,于1997年9月首次发射成功。从1975年11月起至今,长征二号火箭及长征二号丙改火箭已连续成功地发射了28次。
“一星”是指“实践八号”育种卫星。该卫星由返回舱和仪器舱组成,返回舱由回收舱和制动舱组成,仪器舱由服务舱和密封舱组成。该星是我国第一颗专门用于农业育种的返回式科学实验卫星,也是我国发射的第23颗返回式科学技术试验卫星。
■地面育种将全面展开
卫星返回后,农业部将会同有关部门,组织农业专家,全面开展地面育种研究和航天诱变机理研究。
“实践八号”育种卫星共装载包括水稻等在内的九大类生物材料,共计2020份,涉及152个物种。
参与地面育种研究的单位有130多家。
■我国航天育种的三个阶段:
准备阶段:1987年―1995年
1987年8月5日,一批农作物种子、菌种和昆虫等“搭乘”我国第9颗返回式科学试验卫星升入太空,我国航天育种序幕拉开。
1991年,“航天效益工程”提出,航天技术要为国民经济建设服务,成为航天事业发展的重要原则。
1995年,专家建议将航天育种工程列入国家重大科技工程计划。
立项阶段:1996年―2005年
1996年1月16日,第一次全国航天育种技术交流研讨会召开。王淦昌院士等7位专家学者联名给中央写信,建议把航天育种工程列入国家计划并发射一颗农业卫星。
2000年10月,《航天育种工程项目可行性研究报告》通过了有关部委评估。
2003年4月22日,国务院批准《关于审批航天育种工程项目可行性报告的请示》。航天育种卫星项目正式立项。
发展阶段:2005年至今
2005年7月26日,国防科工委正式批准《航天育种系统工程研制总要求》,工程开始实施。
2006年7月22日,我国首颗育种卫星和运载火箭研制成功,装载种子完成筛选和初步分析。9月9日,“实践八号”育种卫星在酒泉卫星发射中心升空,这颗专事农业科技的科学实验卫星使航天育种从搭载卫星的“配角”成为“主角”。9月24日,在四川遂宁成功返回。9月26日,国防科工委将返回的种子正式移交农业部,航天育种进入实质性研究阶段。
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| ①研制过程中的“实践八号”卫星。凌建中摄 | ②“实践八号”卫星在总装中。航天科技集团提供 |
③发射前,装载好种子的卫星回收舱正在做实验。国防科工委提供 |
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| ④9月9日15时,借助长征二号丙运载火箭的“一臂之力”,装载农作物种子的“实践八号”育种卫星从酒泉卫星发射中心升入太空。凌建中摄 | ⑤9月24日上午10时43分,我国第一颗航天育种卫星在四川遂宁成功着陆。凌建中摄 |
⑥经过太空飞行后尚未打开包装的种子。国防科工委提供 |
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