西部航天育種基地工作人員觀察航天育種辣椒的生長情況。 CFP供圖
神舟九號成功發(fā)射，首次被運(yùn)送至太空的活體蝴蝶賺足了眼球。
在發(fā)射一線，中國載人航天工程運(yùn)載火箭系統(tǒng)原副總設(shè)計師孫凝生在接受南方日報記者采訪時表示，神舟九號內(nèi)搭載了包括茶種在內(nèi)的一批植物種子，進(jìn)入太空進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
神舟九號的另一個使命也和種子有關(guān)。去年拿到天宮一號“船票”的4種瀕臨滅絕植物的種子——珙桐、普陀鵝耳櫪、望天樹和大樹杜鵑，將被神舟九號帶回地面。
這一來一往，中國太空育種又前進(jìn)一步。
早在1987年，一批農(nóng)作物種子坐上第9顆返回式衛(wèi)星抵達(dá)太空，為中國航天育種工程打開了一扇門。由此開始，太空育種技術(shù)不斷發(fā)展，同時反對之聲也隨之而來。有人甚至說太空育種就是“太空撈針”，不值得推廣。
前日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長、國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心主任陳志強(qiáng)教授在接受南方日報專訪時表示，航天育種不是“撞大運(yùn)”，這一技術(shù)大大豐富了遺傳變異的基因資源，推動了我國育種技術(shù)的進(jìn)步。
陳志強(qiáng)預(yù)測，我國很快會向空間站植物生長的研究和實(shí)踐工作進(jìn)軍，“在不久的將來，我們可以把空間站建成一個會飛的農(nóng)場！”
種子上太空不是轉(zhuǎn)基因
我國經(jīng)過太空搭載的農(nóng)作物共計9大類393個品系，育成并通過國家或省級審定的新品種達(dá)到70多個
什么是太空育種？很多人認(rèn)為就是一種“高級轉(zhuǎn)基因”。經(jīng)宇宙射線射過的種子培育出來的糧食、蔬菜是否安全可靠，對人身體健康有無危害？
陳志強(qiáng)澄清，太空育種和轉(zhuǎn)基因是兩回事，航天育種為自源基因誘變，而后者則需要通過導(dǎo)入外源基因。
所謂太空育種，是將農(nóng)作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無法模擬的環(huán)境——高真空、宇宙高能離子輻射、宇宙磁場、高潔凈等誘變作用，使種子產(chǎn)生變異，再返回地面選育新種質(zhì)、新材料，培育新品種的作物育種新技術(shù)。
“與傳統(tǒng)育種手段相比，航天育種引發(fā)種子基因變異的頻率會相對較高，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)育種一般需要8至10年時間，而航天育種有可能將時間縮短一半。”陳志強(qiáng)說。
不僅如此，航天育種導(dǎo)致種子基因變異的幅度更大，類型更豐富，尤其是對人類有益的變異更多，“這些可能是傳統(tǒng)育種技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。”陳志強(qiáng)說。
游了一圈太空，種子是沾了“仙氣”還是帶著“毒氣”回來？
陳志強(qiáng)解釋，在這個過程中并未人工導(dǎo)入新基因，而是利用太空物理誘變培育出來的新品種，所產(chǎn)生的新基因是自身的，因而生物物種原來的基因組并沒有改變。這意味著種子的自然變異和航天育種方式的人工變異在本質(zhì)上沒有區(qū)別。
不僅如此，航天品種培育出來后，跟傳統(tǒng)方式培育出來的作物品種一樣，都必須經(jīng)過進(jìn)一步的試驗(yàn)和鑒定，最后還必須通過國家或省級品種審定委員會的審定，才能進(jìn)行大規(guī)模推廣。
“航天育種生產(chǎn)出的糧食、蔬菜是安全的，吃下去不會出現(xiàn)不良反應(yīng)，市民們可大膽放心地食用。”陳志強(qiáng)說。
陳志強(qiáng)介紹，迄今我國已有上千種植物種子、試管苗、生物菌種和材料，先后乘坐15顆返回式衛(wèi)星和7艘神舟飛船上天，在沾染太空“仙氣”后回到地面，其中部分“優(yōu)秀生”脫胎換骨變異成新性狀品種。
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國擁有經(jīng)過太空搭載的農(nóng)作物共計9大類393個品系，育成并通過國家或省級品種審定委員會審定的新品種達(dá)到70多個。
太空育種很貴但很值得
每克種子搭載進(jìn)入太空，一次需要500元－1000元，但一個好的基因資源所創(chuàng)造的價值無法估量
去年“神八”升空，國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心搭載了一批水稻、花卉、蔬菜的種子上天，今年春天種到地里，這會兒就已經(jīng)觀察到優(yōu)良變異：中心搭載的草花“一串紅”上一趟太空回來，現(xiàn)在有部分植株就已呈現(xiàn)“矮化”、“早開花”等優(yōu)良變異性狀。
但事實(shí)上，1987年首批上太空的種子的命運(yùn)卻沒有想象中完美。被反復(fù)嚴(yán)密包裹的石刁柏干種子在太空上遨游7天后，回到地面卻交了張0分的“成績單”。由于干種子的水分含量太少，對環(huán)境的忍耐力高，沒有發(fā)生任何變化。
中國的航天育種之路也曾嘗過不少失敗的苦頭，質(zhì)疑也由此產(chǎn)生。
有人甚至點(diǎn)評中國對太空育種的實(shí)驗(yàn)“已經(jīng)失去了對科學(xué)研究的價值判斷”，并將此實(shí)驗(yàn)比作“太空撈針”，是“撞大運(yùn)”。
有科研人員曾向公眾表示，太空誘變種子發(fā)生基因突變的幾率僅為3％—10％，并且是隨機(jī)的，而有益的突變發(fā)生的概率只有1％－3％。按照這種觀點(diǎn)，即便是依據(jù)發(fā)生突變的最高概率來算，100個種子僅有3個種子會在后代的地面種植時表現(xiàn)出良好的變異性狀。
“這種說法不科學(xué)。”陳志強(qiáng)舉番茄為例，經(jīng)過太空誘變后的番茄種子內(nèi)含物、維生素均會發(fā)生變異，耐儲藏性狀也得到改善，但是這種變異不是肉眼看得出來的，只有通過科學(xué)的基因檢測，才能發(fā)現(xiàn)番茄的基因?qū)崿F(xiàn)了有益的突變。這意味著，一些表面看起來和地面種子沒有區(qū)別的經(jīng)過太空誘變的種子，內(nèi)里已經(jīng)產(chǎn)生了更好的基因。
還有人嫌太空育種太貴。
記者查閱資料發(fā)現(xiàn)，近年來中國在太空育種項(xiàng)目上的花費(fèi)著實(shí)不菲。“十一五”期間，太空育種獲得900多萬元的支持；2006年國家科技支撐計劃啟動“航天工程專項(xiàng)”，太空育種從中再獲近800萬元經(jīng)費(fèi)。據(jù)透露，“十二五”期間，太空育種將會得到更大的支持。
陳志強(qiáng)表示，每一克種子搭載進(jìn)入太空，一次需要500元－1000元，但實(shí)踐證明這樣的花費(fèi)是值得的。從基因創(chuàng)新來看，航天育種技術(shù)大大豐富了植物遺傳變異的基因資源，一個好的基因資源所創(chuàng)造的價值有時是無法估量的。比如，針對我國大西北的風(fēng)沙、干旱區(qū)，就可以利用太空育種技術(shù)篩選出耐熱、耐旱的基因突變體，從而幫助治理我國西部荒漠化。
在陳志強(qiáng)看來，中國的太空育種在穩(wěn)步保持發(fā)展地面航天育種的情況下，也將進(jìn)一步瞄準(zhǔn)空間站植物生長的研究和實(shí)踐工作。這不僅能解決宇航員的食品問題，更重要的是通過生長在空間站里的植物的呼吸作用吸收航天員排出的二氧化碳，并呼出氧氣，構(gòu)建一個生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自給自足。
“在不久的將來，我們可以把空間站建成一個會飛的農(nóng)場！”陳志強(qiáng)說。
別把太空育種當(dāng)神話
很多種子不是上了太空就有價值，只有那些產(chǎn)生了遺傳變異并經(jīng)過鑒定篩選才能說是“太空產(chǎn)品”
不過，種子上太空也并非“瀟灑走一回”，搖身一變就成了優(yōu)質(zhì)品種那么簡單。
陳志強(qiáng)強(qiáng)調(diào)，千萬別把航天育種當(dāng)神話，雖然航天工程育種能在相對短時間內(nèi)誘變、創(chuàng)造大批變異材料和品種，但需要一定時間來完成誘變、鑒定和新品種的篩選。
陳志強(qiáng)解釋，種子返地后必須經(jīng)過篩選，并結(jié)合其他多種育種技術(shù)，比如常規(guī)育種及分子生物學(xué)技術(shù)等進(jìn)行進(jìn)一步的選育。因此，只有把傳統(tǒng)的育種技術(shù)，現(xiàn)代分子生物技術(shù)、太空誘變技術(shù)三者結(jié)合起來，才能充分發(fā)揮強(qiáng)大優(yōu)勢。
記者查閱資料發(fā)現(xiàn)，1987年首次嘗試太空育種試驗(yàn)后，中國連續(xù)發(fā)射的多顆返回式衛(wèi)星均搭載了育種材料。然而仍有不少作物種子性狀沒有改變，但有一種植物的產(chǎn)量提高了，那就是蘆筍，出筍率大約增加了20％－30％。不過增產(chǎn)的原因并非種子的遺傳變異，而是營養(yǎng)器官（蘆筍的莖）增加了，即所謂的“營養(yǎng)生長”。到了第二代，變化就消失不見了。
“我們把此類情況叫做假變異。”陳志強(qiáng)說，有些作物的種子在太空環(huán)境下受到物理刺激以后，僅僅在種子的第一代發(fā)生變異，第二代就會恢復(fù)原有形態(tài)，那其實(shí)是種子受到生理刺激，而不是遺傳物質(zhì)發(fā)生變化。
陳志強(qiáng)提醒，實(shí)際上很多種子不是上了一趟太空回來就都能產(chǎn)生變異，只有那些產(chǎn)生了遺傳變異并經(jīng)過鑒定篩選才能說是“太空產(chǎn)品或品種”。
但有的商家的確就會借太空產(chǎn)品的招牌做廣告。例如宣稱含有“太空菌種”的某某口服液，以及去年鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的四川“太空螞蟻”等。
“這不單不科學(xué)，也是對我國空間生物學(xué)科學(xué)研究的褻瀆。”陳志強(qiáng)說。
脫水菜紙尿布都來自航空設(shè)計
航天事業(yè)快速壯大，民用產(chǎn)業(yè)從中得到什么？
根據(jù)美國航天局資料統(tǒng)計，共有700多項(xiàng)航天技術(shù)成果應(yīng)用于人們的日常生活。資料顯示，目前我國已有2000多項(xiàng)航天技術(shù)成果運(yùn)用到國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，民用航天產(chǎn)值已占到航天總產(chǎn)值的半壁江山，投入產(chǎn)出比到達(dá)1：10。新材料、新能源、計算機(jī)、生物技術(shù)、精密制造等諸多民用領(lǐng)域均有航天技術(shù)涉足。而我國研制的1100多種新材料中，80％左右是因航天技術(shù)的需要而研制成功的。
比如說，人們對方便面調(diào)料袋中的干菜葉習(xí)以為常，卻很少有人知道，它來源于航空食品中的脫水菜，設(shè)計初衷是為了讓航天員吃上含有蔬菜的食品，現(xiàn)在成為我們生活中的普通食品；給寶寶用的紙尿布，最初是美國太空總署一個叫唐鑫源的華人工程師改進(jìn)太空服時為成人航天員設(shè)計的，此后同樣材料的嬰兒紙尿布開始風(fēng)行世界；今天風(fēng)靡于各大院線和電玩俱樂部的特效座椅動力技術(shù)，同樣得益于原本應(yīng)用于航天領(lǐng)域的發(fā)射車技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以在三個方向上逼真地模仿現(xiàn)實(shí)中的墜落、爬升、傾斜、俯仰、晃動等動作，還可以實(shí)現(xiàn)噴水、噴氣、震動、掃腿等多項(xiàng)功能，讓觀眾實(shí)時感受到風(fēng)雨、雷電、撞擊、噴灑水霧、拍腿等與電影情節(jié)相對應(yīng)的內(nèi)容。
另一大從航天技術(shù)中受益的領(lǐng)域是醫(yī)學(xué)。當(dāng)今在醫(yī)學(xué)界大量應(yīng)用的重癥監(jiān)護(hù)病房，是應(yīng)“阿波羅”計劃對登月宇航員進(jìn)行健康檢測的需要而誕生的。
●南方日報記者 賴競超 曹斯 特派酒泉記者 趙楊 實(shí)習(xí)生 卞德龍 吳偲媛
