航天育种 助推农作物品种改良

所属栏目:作物生产科学论文 发布日期:2020-01-03 10:02 热度:

   航天育种,也称空间诱变育种、太空育种,是指利用返回式航天器和地面模拟空间环境装置,通过空间环境对植物发生诱变作用,致使种子产生变异,再通过严格选育,获得优良的农作物品种。航天育种可分为3个阶段:一是种子筛选。带上太空的种子必须是遗传性稳定、综合性状好的种子,这样才能保证太空育种的意义。二是天上诱变。利用卫星和飞船等太空飞行器将植物种子带上太空,再利用其特有的太空环境条件,如宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁场等因素对植物的诱变作用产生各种基因变异,再返回地面选育出植物的新种质、新材料、新品种。三是地下攻坚。由于这些种子的变化是分子层面的,想分清哪些是我们需要的,必须先将它们播种下去,一般从第二代开始筛选突变单株,然后将选出的种子再播种、筛选,让它们自交繁殖,如此繁育三四代后,才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系,其间还要进行品系鉴定、区域化试验等。这样,每次太空遨游过的种子都要经过连续几年的筛选鉴定,其中的优系再经过考验和农作物品种审定委员会的审定,才能称其为真正的“太空种子”。

航天育种 助推农作物品种改良

  多年来,我国对航天育种进行了坚持不懈的探索。从 1987 年开始到目前,我国已经利用返回式卫星先后进行了20多次、100多种农作物、数千个品种的空间搭载试验。特别是“863”计划实施以来,我国航天育种关键技术研究取得显著进展,在水稻、小麦、玉米、棉花、番茄、青椒和牧草等作物上诱变培育出一系列高产、优质、多抗的农作物新品种、新品系和新种质。

  对 太 空 种 子 的 认 识 误 区

  误区一:太空种子就是上天转一圈在人们的意识中,所谓太空种子就是搭载卫星上天转一圈。其实,种子上天走一遭,仅是完成太空升级的第一步,真正繁复的工作是随后进行的地面培育、筛选和验证。搭载回来的种子至少要经过 3~4 代的筛选,然后到多个省份的试验点去试种。试种成功,还要拿到品种审定委员会去审定。而品种委员会还要试种3年,如果3年的表现都超过对照品种,才能够得到审定证书。得到审定证书后的种子才能叫“太空种子”,才能合法地推向市场。

  误区二:航天育种与转基因种子一样航天育种是把农作物育种材料搭载在航天器上,利用宇宙强辐射、微重力、弱地磁作用产生的优良变异,再通过人工选择培育新品种的育种方法。航天育种是自身基因的变异,没有打破物种界限,而转基因是指将一个外来基因移植到另一个作物当中。

  误区三:太空食品都是“大块头” 茄子像南瓜,南瓜磨盘大,豆角几尺长……特色“太空菜”的广泛宣传,让好多人误以为太空食品都是“大块头”,其实不然。种子搭载后产生的变异是各种各样的,选择面非常广。以小麦种子为例,搭载后的植株有高秆、矮秆,穗子有大、小,生育期有的提前、有的推后。至于选出什么样的、淘汰什么样的,还需要科研人员根据需求去筛选。

  误区四:太空食品不安全 “ 基 因 突 变 ”“ 变 异 ”“ 人 工 诱变”……这些航天育种的术语听起来有些“恐怖”,让个别消费者担心太空食品的安全性问题。其实,在自然环境中,植物种子实际上也在发生变异,只是这个变异过程极其缓慢,变异频率很低,一般称为自然变异。早期的植物系统育种方法大都是对这种自然变异的选择和利用,实践证明是安全可行的。航天育种是人们有意识地利用空间环境条件加速生物体的这一变异过程,这种变异称为人工变异。这两种变异在本质上没有区别。太空飞行归来的种子,经严格的专业检测,并未发现增加任何放射性。因此,食用太空种子生产的粮食、蔬菜等不会存在不良反应。

  那 些 遨 游 过 太 空 的 农 作 物

  1. 小麦。1987 年我国就开启了小麦太空育种实验,育成小麦品种众多。比如山东烟台农科院利用太空气球搭载鲁麦 14 号小麦干种子,经过空间处理后,从其后代变异材料中选出“烟航选 1号、2号、3号”等新品系,同时还利用“烟航2号”与“烟农15”杂交选育而成半冬性小麦品种“烟农5158”,该品种是 2007 年以来山东省审定的面粉白度最高的品种,是少有的可生产超白面粉的小麦品种。甘肃省农科院选育的 “兰航选01”冬小麦品种则体现出较高的抗病性和增产潜力,在两次对照试验中平均亩产分别高出对照品种9.89%和 11.86%。

  2. 水稻。20 世纪 80 年代末我国开始了对水稻太空育种的探索,培育出诸多优良品种,如江西选育的“赣早籼 47 号”,浙江的“航育 1 号”,广东的 “华航1号”,湖南的“宇航2号”,福建的“Ⅱ优航1号”,广西选育的3个籼粳杂交组合等。“航育 1 号”株高降低,生长期缩短,增产 5%~10%;“华航 1 号”穗大、粒多、结实率高,可增产 10%。

  3. 经济作物。如黑龙江选育出“克山 1 号”大豆良种,航天育种培育的 “中芝11号”芝麻,江西农业大学培育的“赣棉 12”棉花新品种,江西省广昌县白莲研究所培育的“太空莲子” 等。其中,“克山 1 号”当年测产比对照品种高出8.9%,第2年比对照品种高出 11%,并有较强的综合抗病性;“太空莲子”则具有生育期长、抗性强、花多、蓬大、结实率高、颗粒大、品质优等特点,较常规品种增产1倍以上。

  4. 园艺作物。我国先后用过航天育种获得黄瓜、辣椒、茄子、番茄、莲子、花菜等多种高产优质蔬菜突变体,培育出许多新品种(系)。例如,“红龙 13 号”辣椒品种是经过太空育种后培育出的色素椒,其色价是普通辣椒2倍左右;“航椒65F1”是国内首个三系航椒 新 品 种 , 较 国 外 同 类 品 种 增 产 33.6%;“宇番1号”填补了国内番茄太空育种的空白,相比同期市场其他品种增产 50%,维生素含量增加 26%,干物质含量增加 19%;“太空 1 号”番茄高抗番茄花叶病,在部分地区高抗叶霉病,中抗黄瓜花叶病,抗枯萎病,后期抗衰老,对根线虫有很强的抗性;而太空育种的茄子则以“航茄”系列为主,其中“航茄3号”等品种表现出了较高的增产性与抗病性。

  5. 中药材。1999 年我国利用航天试验飞船搭载了灵芝、红花、柴胡、板蓝根、黄花等 19 种中药材种子,这些种子还在北京航天育种试验基地进行了播种试验。

  如 何 正 确 选 购 太 空 种 子

  1. 适种范围。任何良种,包括太空种子,都有其适种范围。如果超出其适种范围,可能导致减产甚至绝收。因此,农户在购种时,一定要看清该品种的适种区域,必要时请教当地农技人员,小面积试种成功后再扩大种植。

  2. 适生环境。同种作物不同品种,有的在高水肥条件下产量很高,但在干旱、瘠薄条件下却表现不佳;有的虽然在高水肥条件下产量不是很高,但在恶劣环境下产量表现却比较稳定;有的品种适宜早播,有的却宜迟播;有的适宜单种,有的适宜套作。因此,应根据环境条件选购良种,而不能只看产量。

  3. 种植目的。近年来,各种农作物专用品种越来越多,要提高种植效益,农民朋友还应根据种植目的选择良种。例如:需要尽早上市,应选择早熟优质品种;要延迟上市,则需选择较晚熟、耐贮藏品种;要为工厂提供加工原料,就必须选择加工专用型品种等。

  4. 综合抗性。如病虫害发生严重的地区,购种时就必须选择抗病虫能力较强的品种;干旱缺水地区,就应该选择根系发达的耐旱、稳产品种;有效积温较低的高山地区,应选择生育期短、耐寒能力强的品种;风灾频繁地区,应选择抗倒伏能力强的品种。

  5. 市场需求。不可否认,太空农作物对提高农业生产作用明显,但并非种植太空农作物都会有市场价值。比如说上百千克的超大南瓜,看着挺稀奇,实际产量很低,而且普通家庭也难以消费,其市场需求量并不大。

  《航天育种助推农作物品种改良》来源:《农村新技术》,作者:农新。

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