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航天育种,一个崭新的“农业梦”


文章作者:www.vivapinoy.com 发布时间:2020-01-22 点击:1122



发展现代农业,必须大力发展现代种业。中国空间技术的飞速发展催生了太空育种事业。太空育种为现代农业的发展和粮食综合生产能力的提高提供了新的动力。

太空诱变育种

生产“太空种子”的新育种形式

太空育种是将普通种子送入太空,使它们在太空中独特的环境中进行诱变育种。国家空间育种项目首席科学家、国家农作物空间诱变技术改进中心主任刘鲁祥解释说。

种子筛选是太空育种的第一步。这个程序非常严格。带入太空的种子必须是遗传稳定、综合性状好的种子,以保证太空育种的意义。

太空突变是太空育种的第二步。卫星和宇宙飞船等航天器用于将植物种子送入太空,特殊的空间环境条件(如宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁场等因素)用于诱变植物,使种子产生各种遗传变异,然后返回地面培育新种质、新材料和植物新品种。

刘鲁祥说诱变是随机的,在某种程度上是不可预测的。在太空的特定条件下,并不是每个种子都会发生基因突变,突变率通常是百分之几甚至几千,而有益的基因突变只有百分之三左右。即使相同的作物、不同的品种、携带相同的卫星或不同的卫星,结果也可能不同。太空育种是一个育种研究过程。整个研究中最重要的工作是在以下基础上完成的。

地面攻击是太空育种的第三步。因为这些种子的变化是在分子水平上,为了区分我们需要什么,我们必须先把它们全部播种,让它们自我繁殖。通常,突变植物将从第二代中筛选出来。然后选择的种子将被播种、筛选并允许自交。只有经过三四代育种,我们才能获得具有稳定遗传特性的优良突变系。同时,将进行菌株鉴定和区域化试验。这样,每一颗在太空旅行的种子都必须连续几年进行筛选和鉴定。只有经过多年的试验和作物品种审定委员会的批准,它才能被称为真正的“太空种子”。

农业以种植为第一步。优良品种是农业发展的决定性因素,在提高作物产量和品质方面发挥着不可替代的作用。中国航天育种的目标是通过实施航天育种项目,培育一批高产、优质、高效的主要农作物新品种,使主要品种增产10%左右,在3000万亩-5000万亩的年推广面积基础上,增产粮食20亿公斤-30亿公斤。刘鲁祥说,“这种新的育种模式显示了科学技术给农业生产带来的巨大动力。”

“飞行农场”来到中国是为了“提高农产品的竞争力”,伴随人类航天工业30年的“太空育种”获得了新的支持。

建造“飞行农场”是太空育种的最早诱因。20世纪60年代初,来自苏联和美国的科学家开始将植物种子放在卫星上,并发现返回地面的种子中染色体畸变的频率显着增加。20世纪80年代中期,美国将番茄种子送入太空,并通过地面试验获得变异番茄。种子的后代无毒且可食用。从1996年到1999年,俄罗斯和其他国家在和平号空间站成功种植了小麦、卷心菜和油菜等植物。目前,根据载人航天飞行的需要,国外携带的植物种子主要用于分析宇航员太空环境的安全性,探索太空条件下植物的生长发育规律,从而改善人类太空生存的小环境。目的是使飞船最终成为“飞行农场”,最终解决宇航员的食物自给自足问题。

把“飞行农场”带到中国土地上是中国科学家的创造和追求。谈到太空种子的应用,四川省农业厅粮油处处长刘岱银说

多年来,中国对太空育种进行了不懈的探索。从1987年至今,中国利用可回收卫星对100多种作物的数千个品种进行了20多次空间试验。特别是863计划实施以来,我国航天育种关键技术的研究取得了重大进展。在水稻、小麦、玉米、棉花、番茄、青椒和牧草等作物上诱变培育了一系列高产、优质、多抗作物新品种、新品系和种质。其中,已有30多个新品种或组合通过国家或省级审批,并获得一些可能对作物产量和品质产生重要影响的稀有突变材料。

农业部科教司司长唐珂表示,太空育种技术已经成为快速培育优良农作物品种的重要途径之一,为提高中国粮食综合生产能力和农产品市场竞争力提供了重要的技术支持。

太空育种的“梦想”很早就被研究过了,它的应用已经赶上了后期。

中国的太空育种越来越受到重视。作为世界上仅有的三个掌握可回收卫星技术的国家之一(美国、俄罗斯和中国),中国在航天育种领域取得了一系列开创性的研究成果,受到了世界的广泛赞誉。

国家政策促进了这一“农业梦想”的实现。为了加快我国空间育种突变机制及相关技术的研究,促进空间育种的可持续发展,2003年4月,经国务院批准,国家发展改革委、财政部和原国防科学技术工业委员会批准了农业部和中国航天科技集团共同编制的空间育种项目可行性研究报告,空间育种项目相关项目正式启动。

刘鲁祥表示,太空育种项目的实施有利于育种实践的广泛发展,同时充分加强太空育种应用基础理论的探索和研究,促进太空育种学科的建立和发展。通过对空间育种机制的原始创新和科学积累研究,我国获得了大量具有自主知识产权的突破性农业新品种和空间育种技术。这对于保持中国在这一领域的国际领先地位和创新能力,保持其在航天育种产品开发中的世界领先地位,促进航天育种高新技术产业的发展具有重要意义。

旅行一百英里的人是九十分之一。中国的太空育种起步不算太早,成就也不算太少,但推广应用仍然十分困难。可以说,研究开始得早,应用得晚。根据航天种子工业部第12个五年计划,从1987年开始研发至今已有近30年。研发涉及水稻、小麦、玉米、棉花、石油、蔬菜、花卉、种苗等。它携带了7000种母材料。经过育种,已有150多个品种通过国家或省级审批。然而,许多优秀的太空种子在各地推广时遇到了许多困难。目前,仅在甘肃省天水市这一太空育种基地,就有广泛的实验种植。看着不同形状和魅力的彩色胡椒和西红柿,我很高兴,但也有点纠结。

现代农业呼唤民族种业。航天种业在蔬菜种子方面潜力巨大,但推广进展甚微。目前,山东寿光蔬菜年产值超过200亿元,其中60%-70%是进口种子。寿光彩椒、柿子和黄瓜都使用进口种子。一些世界种子巨头已经在寿光建立了试验站和基地。“国内蔬菜种子被完全挤出寿光市场只是时间问题,”当地科技人员有些担忧地说。

进口种子价格高企,民族种业发展更加迫切。寿光有一颗西红柿籽

北京首农集团西郊农场是一个试验地块,展示了航天种业新的推广希望。在海淀区上庄路东侧650亩土地中,隶属于太空部运载火箭技术研究所的北京航天万源种业科技有限公司计划与隶属于北京首农集团的三元农业有限公司合作建立太空种业科技园,共同开展太空育种、育种和营销。专家说,“对于太空育种来说,这个推广项目具有象征意义。”不久前,北京市发展和改革委员会邀请航天万源种业、三元农业公司和北京农学院共同论证航天种业项目科技水平高、项目定位准确、符合北京种业资本总体发展规划,并同意启动该项目。

展望航天种业的美好未来,首农西郊农场渴望尝试.太空种子产业是否会逐渐从实验室转移到领域还有待观察。

吃太空食物安全吗?(Extended Reading)

在自然环境中,植物种子实际上经历了突变,但突变过程极其缓慢,突变频率非常低,这通常被称为自然突变。早期植物系统育种方法大多是选择和利用这种自然变异,实践证明是安全可行的。太空育种是人们有意识地利用太空环境条件加速生物体变异的过程。这种变异被称为人工变异。这两种变体在本质上没有区别。由于太空种子的突变基因仍然是地面原始种子本身遗传变异的产物,事实上它并没有引入其他对人类有害的新基因。通过严格的专业测试,没有发现太空飞行返回的种子(没有直接食用)增加了任何放射性。因此,食用太空种子不会对食物和蔬菜产生不良反应。

(中国农业科学院航天育种研究中心投稿)

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