世上最宽阔的是海洋，比海洋更宽阔的是天空。海洋孕育了地球上最初的生命，而浩瀚的宇宙又带给我们无限的遐想。离开地球进入太空，不仅意味着更广阔的世界，也意味着更丰富的资源。来自宇宙的各种粒子和射线，以及奇妙的微重力环境，会让农作物产生更丰富的变化，有些变化正是育种家们苦苦追寻梦寐以求的。本期，就带您走进航天育种。 ——编者
本报记者王澎
6月25日晚上八点，长征七号运载火箭从海南文昌航天发射中心首次发射，成功将载荷送入预定轨道，天宫二号空间实验室和神舟十一号飞船也将于今年升空并进行对接试验。人类对宇宙的探索从未停止过，而硕大的宇宙对于育种家而言，也是个奇妙的宝库，各类宇宙射线、微重力环境会诱发作物产生各种意想不到的变异，这也是很多育种家“脚踏实地”辛勤耕耘的同时，还不忘“仰望星空”的原因。
我国的航天育种始于1987年，到目前为止，我国利用返回式卫星和载人飞船先后进行了20多次、130多种植物、数千个农作物品种的空间搭载试验。特别是2006年国家实施航天育种工程、发射“实践八号”育种专用卫星以来，我国在航天育种机理研究、技术创新、突变新种质和新材料创制、新品种培育与产业化、人才队伍建设等方面取得 显著进展，在水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜、芝麻、番茄、青椒和牧草等作物上诱变培育出通过国家或省级审定的航天作物新品种或新组合200多个，其 中“十二五”期间育成审定航天作物新品种40多个，并从中获得了一些有可能对农作物产量和品质产生重要影响的罕见突变材料。
记者在采访中了解到，目前从事航天育种研究的主要是科研院所和高校，从事航天育种研究的种子企业却为数不多。国内一家大型种企的科研主管在谈到多数企业不 采用航天育种的原因时告诉记者，航天育种的随机性很大，很难针对某个性状进行定向改良，因此也很难融入商业化育种体系。
“我个人认为，目前没有哪一种育种方法可以做到定向育种。”中国农科院作物科学研究所研究员、国家航天育种工程首席科学家、国家农作物航天诱变技术改良中 心主任刘录祥解释说，“任何育种过程都离不开变异的筛选，育种就是在一定规模的群体里，通过一系列的评价来筛选符合育种目标的个体。”
在刘录祥看来，没有筛选就没有育种，诱变育种实际上是创造了一种扩大变异范围的手段。“我们所说的筛选是在一个变异的群体里筛选，这个变异可以是不同品种 间原有性状基因的重新组合，也可以是原有品种内新的基因的突变产生。有了变异之后，选择出有育种价值的变异性状，然后稳定这些性状以获得具有表达这种变异 特性的个体和群体。”刘录祥告诉记者，“航天育种是诱变育种的一种新途径，它既然是一种育种方法，那么也要遵循这样一个育种过程。只不过它的变异来自于空 间环境诱发出来的新基因或等位变异。”
商业化育种实际上是一种育种的组织模式，而不能被归为育种方法。“我们所说的杂交育种、诱变育种、转基因育种等，是不同的育种方法，而商业化育种不是一种 方法。”刘录祥说，“企业选择哪一种育种方法，完全取决于这一方法产生的品种能否满足其需求。”
中国农业科学院作物科学研究所与山东省农业科学院原子能农业应用研究所合作，选育的适合黄淮冬麦区种植的小麦新品种“鲁原502”，就是以航天突变系优选 材料9940168为亲本，结合常规杂交选育的。据了解，“鲁原502”以产量高、广适性强为突出特点，先后通过国家、山东省和安徽省的品种审定。这个品 种在2015年秋播时，仅在山东省境内播种面积就超过了1100万亩。“‘鲁原502’已经由企业成功开发经营和推广，这个品种就是商业化育种模式选育的 产物。此外，中国农业科学院作物科学研究所利用航天诱变技术与常规育种相结合选育的高产、优质、抗病、抗倒伏小麦新品种‘航麦247’于2016年通过国 家品种审定。该品种在被正式审定之前就被种子企业“相中”和“跟踪”，最终成功转让给了企业。我们不能想当然地认为航天育种就不能商业化。”刘录祥告诉记 者，通过航天育种选育的水稻品种大概占我国航天技术育成品种总数量的近三分之一，例如福建省农科院谢华安院士带领的杂交水稻育种团队，通过航天诱变与杂种 优势利用相结合，成功选育出“航1号”、“航2号”和“航86”等多个优良新恢复系及14个优质高产杂交水稻新品种，其中“特优航1号”、“Ⅱ优航1 号”、“Ⅱ优航2号”和“宜优673”等被农业部确认为超级稻品种，均满足了商业化育种的需求，成功实现了产业化。
刘录祥坦言：“我国航天育种的成效是很显著的，既不要神话航天育种，也不要贬低航天育种。”有人说航天育种随机性大，这可能是航天育种最显著的特点之一，但在刘录祥看来，随机性也意味着多样性。
“育种家的工作就是把符合实际生产需求的变异挑出来。”刘录祥说，“不管是通过诱变获得的变异还是通过现有品种杂交后获得的变异，能把这些变异挑出来，稳定传递下去，形成新个体并繁殖成一个新群体，这是育种家的工作。”
航天诱变、化学诱变、物理诱变等诱变育种是创造丰富多彩的变异资源的一种途径，最终的品种还要靠育种家选育。“所有这些手段必须要与常规育种结合才能育出 品种。”刘录祥说，“航天育种不是上天飞一圈就能出新品种的，归根结底还是要与常规育种相结合。育种离不开筛选，筛选离不开变异，而变异又有多种多样的来 源，各种方法各有所长。”
选育让农业生产更简便的品种
王澎
有些植物为了在自然界中保护自己逐步进化出了带棘刺性状。在人类农业逐步发展的过程中，花椒、板栗、玫瑰、枣等植物慢慢走进人们的视野，并被端上餐桌，而此时带刺的性状却成了一道屏障。
北京怀柔的板栗远近闻名，每年8月板栗成熟的时候，却总能听到因为采摘板栗被扎伤的案例，甚至有些采摘者因为被坠落的板栗砸到眼睛而失明。花椒树上的刺，对于花椒机械化采摘是极大的阻碍，在劳动力成本日益上涨的今天，人工采摘已经很难满足产业化的需求了，少刺或无刺的品种才是花椒种植户迫切需要的。
如今，在品种选育时，高产、稳产、多抗、广适等性状是好品种的“入门级”标准，在这些基础上进一步加强适宜机械化耕种收、便于轻简化栽培、方便加工等性状，才是优秀品种的特性。
近几年东北和华北的玉米种植区正“刮”起了一阵“粒收”热，农民越来越看重玉米品种的早熟、抗倒伏、脱水快等性状，为的就是要省去晾晒脱粒的环节，从田里直接收获玉米籽粒。近两年来，从玉米种企的选育方向，到玉米品种审定标准的制定与调整，都在向玉米机械粒收倾斜。更有业内人士说，未来将是机收粒玉米的天下。
好品种，首先要好种。
现代农业对品种的需求已经不仅仅是丰产、稳产这么简单了，减少中间环节、适宜规模化种植、方便采收和加工等性状也逐渐走入了育种家的视野。
航天育种
助力选育无刺花椒品种
本报记者肖力伟
花椒，人们不可或缺的调味品。前些日子，陕西澄城水莲古村史家河的“老史花椒籽”搭载我国首颗微重力科学试验卫星“实践十号”，在太空“遨游”12天后，顺利返回地球，返回西安航天基地。
多年来，花椒树有刺不便采摘、不利机械化作业一直困绕着花椒种植户，花椒太空“遨游”能否为这些问题的解决带来转机？临近花椒采摘时节，在西安航天基地航天育种科技产业示范园，记者走访了航天育种专家郭锐。
花椒产业呼唤科技带动
陕西是我国主要的花椒产区之一，主要分布在渭北旱塬及秦岭山区。从2000年至今，作为退耕还林的主要生态经济林树种，花椒种植规模不断扩大。2015年，全省花椒面积209.7万亩，产量6.1万吨，花椒已成为陕西农民增收的又一重要支柱产业。
然而，陕西的产业花椒，从育种到种植、采摘、加工，基本都还停留在粗放生产阶段。特别是表现在花椒品种上，大都以自然选择而形成地方品种为主，主要靠椒农自己留种。“目前，国内外关于花椒育种基本止步于地方品种的提纯复壮选拔。没有品种更新，没有种质资源的保障，产业发展从何谈起？”郭锐说。
据郭锐介绍，这些年虽然各地对花椒的种植、采摘都进行了一些研究和改进，成效却并不大。花椒种植过程中，不管是田间养护，还是病虫害防治，大都以农民“土法”为主。尤其是采摘，花椒满身是刺的先天特征，使得人工采摘困难，任何机械手段在它们面前收效甚微。此外，浑身是宝的花椒，却只作为调味品之一为人知晓。具有高营养价值和深加工潜力的花椒核，大多被丢弃，即便是花椒油，也是通过最原始的加工手段生产而成。
“对这么一个种植面积广、经济效益大的作物，却没有一个专门的机构对其进行科学深入的研究，缺少了技术支撑的体系，将很难有所发展！”说起科技对花椒的影响，这位航天育种专家不免忧心忡忡。
可喜的是，至去年以来，西安国家航天基地与国家林业局三北防护林建设局经过多轮协商并达成合作意向，计划在西安航天基地组建国家三北防护林种质资源研究中心，选育耐寒耐旱耐贫瘠的经济作物，以提高三北防护林建设的经济效益，降低建设成本。花椒作为其中之一，终于开始插上科学的翅膀。
培育无刺花椒成为首选目标
在陕西大红袍花椒的原生地——澄城水莲古村史家河山寨，记者见到了为此次搭载提供种籽的椒农史文保大伯和他的大侄子史红斌。这叔侄俩怎么也没想到自己竟然跟“高科技”有了牵扯。
在为此次搭载遴选种质的时候，经过反复对比，郭锐教授团队最终选择了陕西大红袍原产地的花椒种子。大红袍花椒虽然味美价高，但是产量小，采摘收获成本也很高。据史红斌介绍，四斤多湿花椒，才能晒成一斤干花椒。花椒树浑身上下全是刺，一个劳力一天最多采15斤湿花椒。“现在在我们这样的山沟沟里，壮劳力都去打工了，基本就剩下老年人了，采摘成了大问题。花椒树如果没刺，工具就能派上用场，该有多好。”史红斌说。
“从太空回来后，这些种子已经进入专门的育苗温室，给予不同的生长条件，还需要催芽等特别看护以保证苗子成活，没问题了再播种。”郭锐告诉记者，培育无刺花椒正是他们团队的首选目标。
从变异单株中寻求突破
后续研究的一项重要内容是筛选出特异性状突出的变异单株。此次进入太空实验的花椒种子是两个具有代表性的品种：大红袍和狗椒，前者是早熟品种，品质好、产量小；后者是晚熟品种，产量大。郭锐介绍，经过“太空一游”后，在宇宙射线、微重力、交变磁场等的影响下，种子的性状会发生不同的改变。
太空环境对种子造成的性状改变多是随机的具有不确定性，科学家要做的是从这些随机的不确定性中获得意外发现。郭锐表示，从以往的育种经历来看，花椒这次太空“遨游”带来了些许期待。“保障品质和产量的同时，有关花椒无刺和采收机械化的理想在科学的手段下或许都将实现。”郭锐满怀信心。
郭锐教授的期待源于多年在太空育种领域的研究耕耘。从2008年9月25日发射神舟七号开始自主搭载作物种子至今，在郭锐的主持下，西安航天基地航天育种科技产业示范园累计搭载过辣椒、石竹、甘蓝、番茄、百合、荞麦等15个种类的46份种子。其中，正在进行第四代选育品种26份，第三代选育品种19份，第二代选育品种7份，性状稳定待鉴定品种2份，合作选育品种20余份。小麦、辣椒、豇豆、五彩石竹、鸡冠花、百合等已经进入推广试验阶段。
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鲁原502
采用航天突变系优选材料9940168为亲本选育。2011年通过国家审定，2012年通过山东省审定，2015通过安徽省审定。2012~2013年度安徽省生产试验亩产481.60公斤，较对照品种增产15.90%。2012年山东省播种面积174.3万亩，2013年山东省播种面积343万亩，2014年718.1万亩，合计推广1235.4万亩。2015年山东省播种面积超过1100万亩。
航麦247
由航天诱变技术与常规育种相结合选育而成。2016年通过国家审定，该品种高抗倒伏；穗粒数32，千粒重46克，分蘖力较强，亩穗数45万；抗寒、抗病性较好。
宇椒7号
由航天诱变技术选育而成。该品种丰产性好，座果率高，单株可结果35～40个，抗逆性强、耐低温、综合抗病能力较强，可露天、大棚两用。
中单901
由航天诱变技术与杂种优势利用相结合选育而成。该品种2013年通过四川省审定，在区试中产量超过对照品种11.2%，表现出高产、抗病、抗倒伏等特性。
由中国农科院作物科学研究所提供
