現在經常聽到媒體宣傳某某植物或食品是經過航天育種。航天育種與普通良種有什么不同，是怎樣的一種技術？有什么優點？怎樣區別？比如一種食品從口感到營養有明顯特征嗎？

熱心網友

轉載伴隨著“神六”即將升空的熱潮，與航天相關的知識成為人們討論的焦點話題。“航天育種”這個不算新但科技含量極高、關系到農業和人們生活質量的話題再次成為讀者關注的熱點。種子是怎樣上天的？在太空是怎樣變異的？種子是不是從天上一下來，就變大變好了？“航天育種”長出來的作物與普通的品種作物到底有什么不同？這樣的作物人類食用后安全嗎？會不會像轉基因食品那樣引起爭議？…… 　　帶著這些疑惑，本報記者采訪了中國農科院作物科學所航天育種中心主任劉錄祥研究員，為您一一揭開“航天育種”背后深藏的科技之謎。 　　———太空育種緣何起——— 　　與劉錄祥剛剛見面，他便開門見山地說：“我并沒有天天吃太空蔬菜和米面。” 　　“我吃過的太空食品主要是太空青椒等蔬菜類。太空椒看上去外型不好看，皺巴巴的，但吃起來脆甜。”劉錄祥說，航天育種的靈感來自偶然。1987年，隨著“轟隆”一聲，帶著農墾58號水稻和青椒等種子的我國第九顆返回式衛星飛向了遙遙天際。這是我國作物種子第一次的太空之旅。當時一個參與此項研究的專家事后告訴劉錄祥，“那時下來的仍將是小麥種子，還是合成面粉，誰都不知道。”當時，搭載種子的目的并不是想育種，只是想看看對植物遺傳是否有影響。但是，專家們無意間發現，上天的種子發生了一些意外變異。這時，專家開始考慮能否通過這種方式育種。 　　———太空種子咋培育——— 　　階段一：種子篩選 　　劉錄祥研究員說，良種在農業增產中舉足輕重，其作用達30％左右，航天育種就是航天技術與農業育種技術、生物技術相結合的產物，是綜合了宇航、遺傳、輻射、育種等跨學科的高新技術。“種子篩選是航天育種的第一步，這一程序非常嚴格，需要專業技術。帶上太空的種子必須是遺傳性穩定、綜合性狀好的種子，這樣才能保證太空育種的意義。”劉錄祥研究員告訴記者，“在把篩選出的種子帶上太空之前，研究人員還要在地面留下相關對照，之后，與從太空帶回來的種子同時種植，平行進行，這樣才能進行外觀、抗病等不同性狀的對比。” 　　階段二：天上誘變 　　利用衛星和飛船等太空飛行器將植物種子帶上太空，再利用其特有的太空環境條件，如宇宙射線、微重力、高真空、弱地磁場等因素對植物的誘變作用產生各種基因變異，再返回地面選育出植物的新種質、新材料、新品種。 　　但是劉錄祥研究員指出：“誘變表現得十分隨機，在一定程度上是不可預見的。航天育種不是每顆種子都會發生基因誘變，其誘變率一般為百分之幾甚至千分之幾，而有益的基因變異僅是千分之三左右。即便是同一種作物，不同的品種，搭載同一顆衛星或不同衛星，其結果也可能有所不同，這在一定程度上說明太空環境的復雜性和太空育種的局限性。航天育種是一個育種研究過程，種子搭載只是走完萬里長征一小步，不是一上去就‘變大’，整個研究最繁重和最重要的工作是在后續的地面上完成的。” 　　階段三：地下攻堅 　　劉錄祥研究員解釋到，由于這些種子的變化是分子層面的，想分清哪些是我們需要的，必須先將它們統統播種下去，一般從第二代開始篩選突變單株，然后將選出的種子再播種、篩選，讓它們自交繁殖，如此繁育三四代后，才有可能獲得遺傳性狀穩定的優良突變系，期間還要進行品系鑒定、區域化試驗等。這樣，每撥太空遨游過的種子都要經過連續幾年的篩選鑒定，其中的優系再經過考驗和農作物品種審定委員會的審定才能稱其為真正的“太空種子”。這項工作是一項長期、艱辛而嚴肅的科學研究工作；它不像農民種地那么簡單，而是涉及細胞學、遺傳學、分子生物學等多學科領域；不僅是應用基礎研究，也是探尋航天育種機理的基礎研究所必須的。 　　———太空種子怎么樣——— 　　太空食品很安全 　　“大家擔憂太空食品的安全性，主要是受20世紀90年代以來人們對轉基因食品過度關心引起的，其實這個擔心是多余的。”劉錄祥告訴記者，太空食品的安全性不存在問題。因為航天育種并沒有經過人為方法將外源基因導入作物中使之產生變異，作為一種誘變技術，它使作物本身染色體產生缺失、重復、易位、倒置等基因突變。這種變異本質上與自然界普遍存在的自然變異沒有區別，只是加速了生物界需要幾十年甚至上百年的自然變異過程，不存在安全問題。而且國際原子能機構、國際衛生組織、國際糧農組織已聯合認定，利用物理的、化學的等人工誘變技術培育的作物品種的安全性是毫無疑問的，完全達到規定指標要求，是可以讓人放心的安全種子。 　　航天種子好處多 　　劉錄祥說，太空育種與傳統的地面誘變育種種相比具有突變多、變異大、穩定快等特點，是培育高產、質優、早熟、抗病農作物新品種、新種質資源的新途徑，是綜合了宇航、遺傳、輻射、育種等跨學科的高新技術。 　　通過大量的試驗表明，經過太空物理環境的綜合作用，植物發生的主要變異性狀主要有株高變異、株形變異、穗形變異、粒形變異、營養成分變異、分蘗變異、生育期變異、抗性變異等。 　　■鏈接 　　種子進太空僅僅是為了接受輻照？ 　　劉錄祥說，用傳統的原子核輻射處理種子，一般能夠獲得3‰—5‰的有益突變頻率，也即1000顆被處理的種子中只有3到5顆發生的變化會使它們對農業生產有益；而航天育種獲得的數字能夠達到3%—5%。 　　航天育種研究也在進行地面試驗，為的是探知空間環境主要因素對種子突變的機理，并且取得了進展。那么，如果種子進太空僅僅是為了接受輻照，這個領域的研究是不是可以完全在地面上進行了？劉錄祥說，空間環境是復雜的，既有宇宙輻射，也有微重力、弱地磁場等因素，它們共同對植物種子的誘變產生作用。目前國際范圍內尚難以做到對空間環境因素的真實模擬。我國正開展各方面地面模擬試驗研究。 　　怎么知道空間環境對種子起作用？ 　　由于空間科學實驗投資大，技術要求很高，實驗機會有限，探索地面模擬空間環境因素的試驗研究對空間誘變機理的揭示、空間育種研究及其產業化持續發展意義重大。近年來，在國家自然科學基金委員會、科技部和農業部等重點項目資助下，劉錄祥領導的課題組已開展了宇宙粒子、物理場、微重力等3個方面的生物學效應模擬試驗。 　　方法一：宇宙粒子 　　利用地面加速器產生的高能單粒子(如質子和重離子等)和高能混合粒子(主要包括派介子、謬子、高能光子和質子以及正、負電子等)處理植物種子試驗，發現高能粒子對于種子具有比傳統γ射線較高的相對生物學效應。研究確定了質子和鋰離子等粒子以及混合粒子誘變處理水稻、小麥、大麥等作物種子的適宜能量和劑量。劉錄祥研究員告訴記者，這一技術已經申報了專利。 　　方法二：物理場 　　利用屏蔽地球磁場效應的零磁空間模擬空間環境的弱地磁效應試驗發現，一定周期的零磁空間處理小麥、大麥、串紅、小麗花等植物種子可明顯抑制種子萌發和幼苗生長，抑制效應不隨處理時間增長而增強；水稻表現一定的刺激生長作用；而玉米、油菜等種子反應遲鈍。科學家還發現，在小麥花藥培養過程中附加一定周期的零磁處理，有助于促進高質量愈傷組織及其幼苗的獲得率，并可有效提高小麥花培后代的變異類型和頻率。這一技術已經獲得專利。 　　方法三：微重力 　　利用微重力三維旋轉儀及回轉器模擬微重力生物效應初步試驗表明，處理過的小麥、苜蓿、綠豆等的種子萌發顯著，特別是在幼苗生長的最初一周內，效果更為顯著。專家認為，種子處理后，幼苗活力的提高可部分歸因于生理酶活性增強以及胚根和側根生長加速。相關分子機理研究正在進行中。 　　目前，專家研究發現，粒子輻射和微重力作用可能是種子基因空間誘變的主要原因。 　　五大特點 　　日前從中國農業科學院獲悉，我國的農作物航天育種研究取得重大進展！“十五”期間，由中國農業科學院航天育種中心牽頭的課題組利用航天技術先后育成并審定水稻、小麥新品種十二個，其中“華航一號”、“特優航1號”、“Ⅱ優航1號”和“培雜泰豐”等四個水稻新品種通過國家審定，已完成或正在參加省級以上區域試驗的稻麥新品系、新組合十六個。航天新品種、新組合在過去四年里累計種植面積八百五十萬畝，增產糧食三點四億公斤，創社會經濟效益五億元。。