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送数万种子“太空旅行”16年育成36个水稻新品种

发布时间:2017年12月23日 12:02:14   来源:网络整理

中心培育的优质高抗水稻新品种“华航31号”。

→原品种(左)与空间诱变后品种(右)对照图。 受访者供图

陈志强

华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心,至今共有几十个品种数万种子分20多批次搭载上天,“应该是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”

2016年4月6日1时38分,我国首颗微重力科学实验卫星———“实践十号”返回式科学实验卫星升空,在轨道上利用太空中微重力等特殊环境完成了19项科学实验,是迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的卫星任务。“实践十号”上,华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心,共有38份材料(包括水稻、花卉、蔬菜等)共计98 7克干种子及组培苗进行搭载。作为广东省最早率先开展作(植)物航天育种研究的单位,华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心,也是国内唯一从事植物航天诱变育种的国家级工程技术研究中心。近日,南都记者走进这个“高大上”的实验室,为你揭开航天育种及背后的奥秘。

A

搭载

哪些种子能上天

1996年9月,陈志强及团队选取了3个纯系水稻品种共4份4000粒种子搭载返回式卫星飞上太空。这是广东省采用空间搭载技术开展诱变育种的第一次尝试。华农是当时高校中首批在航天育种领域“吃螃蟹”的。国家植物航天育种工程技术研究中心主任、华南农业大学陈志强教授被业界称为“广东航天育种第一人”。

能够选上的种子分两类

植物种子进行太空旅行是幸运的。能够选上的种子又分两类。一类用于机理研究———这类种子通常选用基因型较纯且稳定的,“以研究是不是会,为什么会产生突变。”陈志强说,大多数种子则属于第二类,即为了新品种选育,自身综合性状不错,但仍存某方面欠缺,希望送上去后得到“突变改良”。

浩瀚太空的旅行,对于一颗种子来说,无疑是独特的。较高频率的有益变异,且稳定速度快,能诱导和创建罕见的具有突破性的优异新种质,同时确保安全且具有自主知识产权的基因源。用陈志强的话,“航天搭载下的航天诱变育种是创造新种质、产生新基因和培育新品种的有效新途径。”

数万种子已搭载上天

4000颗种子太空旅行回来后,陈志强和团队成员热切地等到了来年春天。1997年3月,4000粒“太空种子”与对照种一起播种。历时三年5至6个世代的选择,选出航天诱变育种第一个新品种———全国著名的华航一号。该品种是我国航天育种第一个通过国家品种审定的农作物新品种。

除了水稻,玉米、蔬菜、花卉、大豆等植物种子也已被送往太空。至今中心共有几十个品种数万种子,分20多批次搭载上天。“应该是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”。陈志强说。

B

突变

植物种子的太空旅行

太空飘着几个关键词:高真空,微重力,重离子辐射等。

植物航天育种正是利用可返回的航天搭载工具(返回式卫星、宇宙飞船、高空气球等)所能达到的空间环境(高真空、微重力、强辐射等)对植物种子诱导产生遗传变异,诱变后代通过地面筛选,选育出新种质、新材料,培育新品种的育种方法。陈志强解释,对种子突变起直接关键作用的,正是太空中的重离子辐射。“重离子辐射容易导致植物的D N A双链的断裂,在微重力下不易修复,更容易引起突变”。

不是每颗种子都会发生基因突变

上天后的种子会发生哪些突变?国家植物航天育种工程技术研究中心专职副主任王慧教授介绍,直观能看到的变化包括株高、株型、穗型、种子颜色、产量、生育期变化等。有些诱变后代株系与对照比较,株高矮了一半,植株分蘖更多了,穗型变大、粒数变多,也有的一下从矮个变成高个。除了常规诱变育种的变异外,也会出现较少的特殊变异类型,如大果型变异,花卉花形变异、花色变异等。

不过,太空育种并不是每颗种子都会发生基因诱变,其诱变率一般为百分之几甚至千分之几,而有益的基因变异仅是千分之三左右。种子太空旅行的环境条件无法预知。“不论好坏,怎么变都是未知的”。即便是同样的种子,搭载同一颗卫星,诱变结果也可能有所不同。

“太空环境瞬息万变,不能重复”

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