农度 | 惠州藏了个“外星农场”?种子“从天而降”,广东让全国吃上外星米

南方农村报
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当前我国面临两大“卡脖子”问题,一是种源,二是日益减少的耕地。随着中国空间站的建成,这两大问题或许能在“宇宙农场”中找到解决的方式。

前不久,太空三人组结束在中国空间站的出差,半年前被带上天的1.2万颗种子,也随着“神舟十三”一起返回地球。

说起到太空旅游,种子可比人厉害多了。自1987年我国首批种子搭载卫星升天起,目前已有上千个品种的作物种子完成了太空之旅。

农以种为先。35年来,科学家们对太空育种的探索,提高了农作物的产量和抗病能力,为中国粮食安全作出重大贡献。

到2020年,我国已陆续诞生了700多个航天品种作物,在育成品种数量和推广应用方面均列全球首位,创造市场价值超过2000亿元。

当空间站摇身变成“会飞的农场”,宇航员在太空当“菜农”,中国人不仅“可上九天揽月”,还能把浩瀚宇宙变成未来农田。

01

将种菜养鸡带到太空

硬核科幻电影《火星救援》中,男主角成功在火星上种植土豆,让人印象深刻。而在上世纪60年代,前苏联、美国先后将宇航员送上太空后,毛泽东同志曾经感慨:“我们甚至无法把一颗土豆送上太空。”

“总想种点什么”的念头,大概已植入中国人的DNA。随着国力日益强盛,我们将土豆送上太空已不在话下。自“神舟一号”起,水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、南瓜、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、苜蓿等,甚至比航天员更先上了天。

搭载种子等农副产品上天,初心可不是为了改善航天员伙食。1987年,我国将首批种子送入太空,目的是为了探测太空环境对植物遗传的影响。科学家意外发现,到宇宙走了一遭后,一些萝卜种子幼苗更加茁壮,大蒜种子甚至长出重达150克的蒜头。

特殊的空间环境能让种子变异,这意味着在太空能够培育出高产、优质、早熟、多抗的良种,帮助农民增产增收!从此,中国的航天育种之路一发不可收拾。除了粮食、蔬菜、水果、油料,连花卉、中草药、酿酒微生物都飞向了浩瀚宇宙。

既然菜都种了,怎么能少得了养鸡呢?早在“神舟三号”发射成功时,一批乌鸡蛋也跟着一起升空。当时,科学家打算研究空间环境对胚胎生长发育、遗传变异的影响,设想让乌鸡蛋在太空孵小鸡,还为此研制了空间孵化装置。

神舟三号太空乌鸡蛋孵化成功(图源:中国科学院官网)

不愧是勤劳勇敢的中华民族,种菜养鸡的传统技能在外太空发挥得淋漓尽致。航天育种产业创新联盟理事长梁小虹给出一组数据显示:截至2020年,中国已培育出700多个航天育种新品系、新品种,累计种植面积1.5亿亩,产业化推广创造经济效益超过2000亿元。

据不完全统计,神舟系列曾搭载过以下农副产品——

神舟一号:青椒、西瓜、玉米、大麦等农作物种子,以及甘草、板蓝根等中药材。

神舟二号:花卉种子、鱼腥草、螺旋藻等藻类和灵芝、大肠杆菌等菌类,以及专为西部开发和北京周边绿化而搭载的杨树苗和红豆杉苗。

神舟三号:处于休眠状态的乌鸡蛋和鸡蛋空间孵化箱。

神舟四号:蔬菜、花卉种子和树苗等。

神舟五号:花卉、蔬菜、水果等农作物种子。

神舟六号:生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。

神舟七号:医药和食品的重要微生物菌种;中国科学院搭载的用于空间生命科学实验的拟南芥、番茄等材料;中国林科院搭载的多种林草类种子;福建水产研究院、中国空间科学学会等单位搭载的水产动植物生命活体和中草药。

神舟八号:农作物种子、微生物试管苗等。

神舟九号:中国空间技术研究院神舟天辰公司搭载的农作物种子和微生物菌种。

神舟十号:安徽、江苏、云南等省搭载的粮食和经济作物种子、医学生物样本等。

神舟十一:云南、宁夏、陕西等省搭载的特色农作物和药材种子(种苗),广东的“英红九号”茶种等。

神舟十二:云南省、宁夏回族自治区、航天育种产业创新联盟等移交搭载的特色作物种子。

神舟十三:包括粮食、蔬菜、水果、中药材等1.2万颗种子。

02

广东种业的太空情缘

被称为“广东航天育种第一人”的华南农业大学副校长、国家植物航天育种工程技术研究中心主任陈志强,在1996年9月把4000颗水稻种子选送上太空,开启了广东在采用空间搭载技术开展诱变育种的首次探索。

种子结束了太空之旅,只是育种的开端。1997年3月,陈志强团队将4000颗太空种子播在大地上。历时3年,经过5-6个世代的选择,团队终于选育出了全国著名的“华航1号”,成为我国航天育种第一个通过国家品种审定的农作物新品种。

陈志强在育种试验田工作

此后,水稻、玉米、蔬菜、花卉、大豆等几十个品种、数万颗种子陆续登上“太空船”,华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心成为了全国所有研究单位和企业中搭载批次最多、数量最多的单位,也是国内唯一从事植物航天育种的国家级工程技术研究中心。

2021年2月,一批重约40克水稻种子被播种在华南农业大学试验田基地,它们刚随着“嫦娥五号”结束23天的环月之旅。到7月份时,“奔月稻”迎来正式收割,顺利完成了首轮种植。

科研人员在试验田里收割“太空稻”

这批被称为“航聚香丝苗”的种子,生于名副其实的“太空世家”,父本“华航31号”、母本“航恢1508”都上过太空。其中“华航31号”是空间诱变品种,2011年成为广东省农业主导品种,并在广西、江西等南方稻区大面积推广种植;2015年通过农业农村部超级稻品种认定,其米质达国标优质2级,高抗稻瘟病,耐肥抗倒,耐寒性强,适应性广。

华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心副主任郭涛表示,目前收获的是“奔月稻”的第一个世代,还需要经历种植、鉴定、比较、示范、推广等流程。未来几年,它们会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。

大田里待收割的水稻(图源:华南农业大学)

在惠州博罗,也有全国第一个县级航天育种试验示范基地。2002年12月,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,跟随“神舟四号”发射升空,在环绕地球108圈后返回地球,完成了博罗县首次进行航天诱变育种的尝试。

航天水稻、航天福田菜心、航天西瓜、航天小黄瓜、航天彩椒、航天酥醪菜、航天紫红茄、航天板栗南瓜、航天黑皮冬瓜……自2004年作为全国第一个县级航天育种示范基地成立以来,博罗县农业科技示范场已经示范推广了15个系列90多个航天品种。这些“从天而降”的优质农产品,被销至粤港澳大湾区乃至全国各地,丰富着人们的菜篮子。

03

中国空间站将成为“会飞的农场”

国以农为本,农以种为先。中国是世界第二大种子大国,拥有千亿种业市场规模,但种业自主创新水平与发达国家仍有差距。当前我国面临两大“卡脖子”问题,一是种源的问题,二是日益减少的耕地。随着中国空间站的建成,这两大问题或许能在“宇宙农场”中找到解决的方式。

首先是种源问题。培育具有自主知识产权的优良农作物品种,空间诱变育种是一条有效途径。作为我国主要的粮食作物,水稻就是空间诱变育种的重要试验对象。航天育种技术可以扩大种质资源圃,为品种选育提供更多、更好的新基因源。

海南航天工程育种研发中心工程师姚彤介绍,经过宇宙射线的辐射,在微重力下会改变种子的基因排列顺序,让作物在颜色、果实大小、形状、口感、产量、抗病性上都会有一些改变。

比如太空香蕉“航蕉一号”,不仅产量接近翻倍,还让香蕉的生长周期时间从13个月缩短到9个多月。此外,还有维生素C含量提升1.8倍的辣椒,产量提高三成的西红柿等。

更重要的是,不少航天育种的成熟品种也早已不是试验田里的观赏品,例如现在北京市场30%的草莓都是航天草莓、太空草莓。

当然,不是所有种子上天转转就能变得高产优质。此前卫星搭载过的种子,只有百分之几甚至千分之几可能发生变异;育种专家也要经历至少4-6年的选择、淘汰、试种、审定,才能最终选育出优质高产的精品。

太空育种(图源:中国数字科技馆官网)

其次是耕地问题。事实上,《火星救援》中在火星种土豆并不只是一种猜想,科学家们早就在进行各种探索了。

早在2019年,SpaceX的火箭就把20颗大麦种子送到国际空间站,尝试让种子暴露在太空培育环境中,并且让大麦发芽。大麦芽是啤酒酿造中最重要的原料,这是啤酒生产商尝试在火星种植大麦、酿造啤酒计划的一部分。

像动物、农作物种子等,都是空间生物实验研究的重要内容。在人类的航天史中,类似猴、狗、兔、猫、鼠、鱼等动物,都曾进入太空参与实验。资料显示,国际空间站俄罗斯实验舱和美国实验舱的应用项目中,生物研究占比已达32%。

随着我国科研力量逐渐强大,如今也同样迎来了太空机遇。航天产业包涵众多前沿技术,不仅能为国防服务,也在国民经济发展中得到广泛应用,产生越来越显著的经济效益,其中农用研究就是重要的组成部分。

2021年10月,航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱,中国空间站开启了有人长期驻留时代。2022年4月,中国载人航天工程办公室主任郝淳表示,根据任务计划安排,2022年将实施6次飞行任务,完成我国空间站在轨建造。

相信随着中国空间站逐渐完成在轨建造任务,空间站上将部署更多高水平实验设备,以供科学家们开展大量空间科学前沿领域的研究工作。届时,一定会有更多的优质农作物“从天而降”,走进寻常百姓家。

END

南方农村报记者黄旭君 整理报道

综合自南方日报、南方都市报、侠客岛、央视财经、钱江晚报等

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