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航天育种(又称空间诱变育种)是指科研人员利用航天器将植物种子或其他有生命的材料送入太空,在空间辐射、微重力、地球磁场、高真空等空间特殊环境的综合作用下诱导DNA产生可能的变异,再返回地面人工培养、观察,从中选育出优良的新种质、新材料,航天育种是航天技术、生物技术与农业育种技术相结合的育种新方法、新技术、新途径。
我国航天育种是怎样发展起来的?
1986年3月,在863计划的航天领域支持下,相关负责人提出,在中国返回式卫星上搭载植物种子,开展空间诱变实验的建议,并组织有关专家探讨植物在空间环境诱导突变的可能及其应用前景,设立了“空间条件下植物突变类型研究”专项课题,开展研究。
1987年,利用我国发射的两颗返回式卫星搭载了30多种植物种子、无性繁殖材料等生物样品,返回地面后进行机理研究、选择和种植观察,发现了一些常规育种方法很难得到的有益变异,认为从中有可能为农业育种提供有价值变异材料,丰富育种手段和加快育种周期。考虑到国家对农业新技术特别是育种新技术的重大需求,以及航天技术对解决农业发展问题的重要作用,1987年,闵桂荣院士等专家提出了航天工程育种的概念。
1991年,航空航天部强调航天技术为国民经济建设服务,开展了“航天效益工程”,将航天育种列为航天效益工程的一项重要内容。从1996年到2005年,共召开了4次全国性的航天育种技术交流研讨会,推动了航天育种技术研究进展。
富有独创性地利用返回式卫星或高空气球搭载植物、农作物种子,进行育种研究,由此拉开了我国航天育种的序幕,也逐渐成为了快速培育农作物优良品种的有效途径之一。
2、航天育种怎样把种子送上天?
返回式卫星
1987年8月,我国第九颗返回式科学卫星首次将一批水稻、青椒等种子材料送入太空。同年,也进行了多次高空气球搭载甜椒、香蕉、樱桃等农作物种子,飞行高度在海拔30~40km,-60℃的环境下持续飞行2~10h,且受到强烈的紫外线辐射和宇宙线辐射。
2006年,我国的农作物种子首次拥有了太空专属“座驾”——实践八号返回式卫星,这也是我国首颗专门服务于农业科技、应用于航天育种的科学试验卫星,其中搭载了粮、棉、花卉等9大类2000多份200多千克种子材料。
神舟飞船
从1999年11月神舟一号发射成功至今,神舟系列飞船数次为航天育种的研究提供机会。从神舟十六号载人飞船开始,中国载人航天工程办公室向社会公开征集航天育种搭载实验项目,种类涵盖农作物、林草、花卉、药用植物、微生物等,利用工程载荷余量组织开展航天育种搭载实验。
空间实验室空间
实验室为航天育种提供丰富的试验环境和有力的技术支持,为空间站在轨飞行条件下辐射生物效应的研究开辟了重要的科研平台。天宫一号空间实验室上,搭载了中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所提供的燕麦、紫花苜蓿。天宫二号空间实验室上,完成了我国首次高等植物“从种子到种子”的空间长周期培养实验。
航天育种
对于航天育种而言,月球、火星探测工程的实施,将为解决种子基因在近地空间辐射条件不全面等问题提供有力科研手段和深空实验环境,进一步提高优良种质的培育效率。同时,面向空间站及深空探测需求,航天育种将在空间生命支撑系统发展方面迎来新机遇。