搭載嫦娥五號(hào)探測(cè)器在月球遨游23天后，一批重約40克的“航聚香絲苗”水稻種子隨同返回器順利著陸，標(biāo)志著我國(guó)水稻育種首次完成深空空間誘變?cè)囼?yàn)的搭載，具有里程碑式的意義。
2020年年末，國(guó)家探月與航天工程中心在北京舉行了嫦娥五號(hào)搭載種子交接儀式。據(jù)了解，這批“奔月”的水稻種子來(lái)自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心(以下簡(jiǎn)稱航天育種中心)。12月28日，記者在航天育種中心看到，有一些“奔月”水稻種子已經(jīng)發(fā)芽，科研人員正在準(zhǔn)備進(jìn)行后續(xù)研究。
記者了解到，我國(guó)是世界上首創(chuàng)利用航天技術(shù)進(jìn)行作物誘變育種的國(guó)家。航天育種的原理其實(shí)并不復(fù)雜——空間環(huán)境具有高真空、微重力、弱磁場(chǎng)及復(fù)雜輻射等特點(diǎn)，太空射線中復(fù)雜的高能重離子沖擊生物細(xì)胞，誘導(dǎo)其產(chǎn)生遺傳變異，就能獲得新的性狀。
“變異是物種進(jìn)化的基礎(chǔ)，也是新品種選育的重要途徑。”航天育種中心副主任郭濤介紹，“深空極端環(huán)境是極為獨(dú)特的誘發(fā)變異因素，這對(duì)于新品種選育非常重要。”
郭濤進(jìn)一步介紹說(shuō)：“水稻是遺傳學(xué)研究的一個(gè)模式生物。選擇水稻開展深空搭載研究物種進(jìn)化，不僅有助于理解深空環(huán)境的遺傳效應(yīng)，而且可將所獲得的優(yōu)良變異應(yīng)用于水稻品種選育，有助于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。”
那么，此次參與航天育種的水稻種子是如何入選的呢？“所選的種子特性要與科研目標(biāo)相匹配。”郭濤表示，種子首選條件應(yīng)是性能優(yōu)良、穩(wěn)定。
經(jīng)過(guò)嚴(yán)格科學(xué)的“選秀”，最終來(lái)自航天育種中心的“航聚香絲苗”水稻種子脫穎而出。有趣的是，這個(gè)種子出自“太空世家”，它的“父親”和“母親”同樣來(lái)自太空。親本之一的“華航31號(hào)”是利用空間誘變及現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)培育出的超級(jí)稻，其米質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì)2級(jí)、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性強(qiáng)、適應(yīng)性廣；另一個(gè)親本“航恢1508”同樣是空間誘變的產(chǎn)物。
作為我國(guó)航天育種領(lǐng)域重要的國(guó)家級(jí)科研創(chuàng)新平臺(tái)，航天育種中心自1996年以來(lái)先后進(jìn)行了24次植物空間誘變?cè)囼?yàn)。但與之前我國(guó)航天育種所搭載的返航衛(wèi)星、神舟飛船相比，這次搭載實(shí)驗(yàn)有所不同。
“這次搭載的水稻種子歷經(jīng)近23天的飛行，在近月軌道長(zhǎng)期接受深空獨(dú)特極端環(huán)境的輻射影響，而且遭遇了范艾倫輻射帶、太陽(yáng)黑子爆發(fā)。其空間航行距離之長(zhǎng)、遭遇空間環(huán)境之復(fù)雜，都是可遇不可求的。”郭濤表示，本次搭載實(shí)驗(yàn)預(yù)期將產(chǎn)生更強(qiáng)烈的遺傳效應(yīng)，這有助于尋找深空與前期近地軌道間的效應(yīng)差異，為深入研究航天育種變異規(guī)律提供重要的實(shí)驗(yàn)樣本和數(shù)據(jù)。
如今，搭載嫦娥五號(hào)“奔月”歸來(lái)的種子們正靜靜躺在實(shí)驗(yàn)室里。
“搭載只是第一步。接下來(lái)通過(guò)將這些水稻種子進(jìn)行一系列的自交或雜交，科研人員會(huì)從抗病蟲害、耐逆性、適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)等方面，培育適合未來(lái)需求的優(yōu)良水稻新品種。”郭濤說(shuō)。
郭濤表示，此次深空空間誘變實(shí)驗(yàn)，有望幫助人類更深入了解水稻如何響應(yīng)深空環(huán)境的分子及遺傳機(jī)制；獲取一批具有重要價(jià)值的優(yōu)良新基因，并形成完善的關(guān)鍵基因利用技術(shù)體系，服務(wù)于水稻品種選育；選育一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、綠色的水稻新品種，滿足多元化產(chǎn)業(yè)需求。
“這次搭載嫦娥五號(hào)進(jìn)行深空空間誘變?cè)囼?yàn)，屬于100%中國(guó)原創(chuàng)，將來(lái)也將產(chǎn)出100%原始創(chuàng)新的成果。”航天育種中心主任陳志強(qiáng)表示，要對(duì)此次嫦娥五號(hào)搭載的深空空間誘變材料進(jìn)行深入研究，同時(shí)希望借此機(jī)會(huì)開展對(duì)深空航天誘變的系統(tǒng)性研究；創(chuàng)建、發(fā)現(xiàn)、挖掘一批好的基因和突變體，培育一批優(yōu)質(zhì)的新品種，服務(wù)國(guó)家糧食生產(chǎn)。
記者 葉 青