一粒种子如何改变一个世界——神舟绿鹏公司董事长赵辉谈航天育种

□ 文 /吴琳 摄 /宿东

一粒种子如何改变一个世界
——神舟绿鹏公司董事长赵辉谈航天育种

□ 文 /吴琳 摄 /宿东

从北京市区向东南方向一直延伸，穿过五环后沿途逐渐变得安静，继续前行，当一片望不到边的绿色映入眼际时，目的地到了。这里是被誉为“种子硅谷”的通州国际种业科技园区，神舟绿鹏农业科技有限公司、法国利马格兰等几家国内外种子龙头企业，以及其余几十家种业公司就驻扎其中。

神舟绿鹏隶属于中国航天科技集团公司中国空间技术研究院，是专业从事航天工程育种技术研发、新品种繁育、成果推广一体化的现代农业科技公司。公司董事长、航天育种专家赵辉近日接受了《太空探索》杂志的专访。采访约在一个工作日的下午，午后斜阳透过玻璃窗射进办公楼，照亮了高墙上的标语——一粒种子改变一个世界。

▲ 神舟绿鹏公司董事长赵辉

种子的“上天入地”

航天育种其实离你我很近。你每天餐桌上的黄瓜、西红柿、辣椒可能就是“太空来物”，或者在你欣喜于甜瓜更甜更脆了、彩椒果大肉厚口感好时，这背后的技术可能就是已经深入大众生活但却不为人熟知的航天育种。

赵辉介绍说，航天育种是航天工程育种的简称，又叫空间诱变育种，是航天技术、生物技术、农业育种技术集成创新的新技术手段。航天育种就是把种子送上太空转一圈吗？“这只是航天育种万里长征的第一步，实际上，植物种子从上天环游太空到返回地面选育再到结出果实，要经历一个复杂的过程，大致可以分成三步。”赵辉解释。

第一步——地面选种

选择什么样的种子搭载上天，要经过多重筛选。因为搭载资源非常有限，每次也就是一两公斤的量。因此，搭载的种子在纯度、净度、发芽率、水分含量上要符合国家作物种子质量标准。每份搭载种子数量，小粒作物一般在3000粒以上，大粒作物一般在1000粒以上。

第二步——空间诱变

利用卫星和飞船等航天器将植物种子带上太空，再利用其特有的太空环境条件对种子进行诱变产生各种基因变异。事实上，每一次植物种子进入太空后，其基因变异的类型、频率是随机、不可控的，每1000粒种子中大约能获得5粒发生有益变异的种子。但这个看似很低的变异概率，已经远远超过只有二十万分之一的“自然变异”水平了。

第三步——地面选育

正是因为基因变异的不确定性，当环游太空的种子回到地面后，育种专家会进行地面选育工作，包括地面种植、观察、突变体筛选、遗传稳定性鉴定等，大概需要繁殖三四代进行观察和筛选。

赵辉以辣椒为例解释说，在地面选育中如果红辣椒的地块里发现了黄辣椒，是不小心把种子混杂了，还是发生了变异？这就需要农技人员先观察黄辣椒植株的叶脉、叶色等其他农艺性状是否与红辣椒相似，然后把两种辣椒叶子取回实验室，通过神舟绿鹏的高通量分子育种实验室和分子生物学实验室进行基因型鉴定从而分辨出原因。

▲ 走进航天育种

▲ 神舟绿鹏的“科普+育种”大棚

▲ 神舟绿鹏培育的太空微型月季经过加工后作为创意产品销售

如果在有病害的地块中发现某个植株存活下来了，就可以把它的种子再次种植，然后把某种病害的病毒纯化后进行接种，如果发现该株系普遍具有抗病性，就说明培育出了一个有抗性的新品系。对于有抗性的品系，还要测定其营养成分含量，进行配对杂交，才能获得多种农艺性状都比较理想的新品种。

一般来说，上过太空的种子除了抗性增强，还容易出现两个变异热点，一个是早熟性状比较明显，比如神舟绿鹏用航天育种培育的花卉、番茄都有早熟性状，特别是水稻能提前成熟20～30天，这就为水稻在寒冷地区的生存提供了条件。第二个特点就是果型变大，比如大家常说的“超级大南瓜”“巨型番茄”等，都是因为太空环境改变了种子决定果型大小的基因。

为什么选择航天育种

赵辉表示，我国粮食作物总耕地面积约占世界粮食作物总耕地面积的7%，却要解决占全世界人口总量20%的人的吃饭问题，因此，选育良种关系着农民的土地和百姓的生活。

“过去我们的育种也没有形成产业化，选育种子由科研院所去做，而推广由企业进行，整个链条是分开的。这样一来中国具有自主知识产权的种子越来越少，如果种子靠进口的话，种业问题就影响到了国家安全问题。”赵辉认为这是摆在中国种业面前的严峻现实。世界种子市场垄断趋势明显，世界前十强种子公司市场集中度超过55%，美国种业巨头仅孟山都一家公司的国际商品化种子市场占有率就高达21%。中国是种子需求大国，中国种业的竞争力却不强。

“我们现在努力去做的正是选育-繁殖-推广一体化。航天育种产业一体化就是公司在获得种子材料后进行观察和研究，然后做品种的选育与推广，这也是如今国家在农业种业发展方面大力倡导的‘育繁推一体化’。”

在通州国际种业科技园区，神舟绿鹏有着占地400亩的试验示范基地，还建设了研发中心、全智能半封闭温室、高通量分子育种实验室、植物组培中心、育苗工场和能够满足选育、栽培试验、示范种植的各种大棚设施。作为北京市植物组织培养工程技术研究中心，神舟绿鹏的组织培养实验室有1000多平方米，配套有2600多万元的各种组培技术试验和种苗质量检测设备，可实现年产组培苗3000万株。

赵辉介绍，育种的方式有很多，但倾全力投入航天育种是因为确实有其独到之处。“植物在自然界的突变率非常低，通过自然变异方法要从作物中选出一个变异株，需要相当长的时间。但通过航天搭载、空间诱变这些特殊手段，就能把几十年、上百年的变异过程压缩在七八天、一两个月或者一两年的时间内完成。此举既加快了农作物种子的变异过程，缩短了选育周期，又丰富了育种材料。搭载上天的一个品种，返回以后经过4代选育，一般就能选育出3～5个甚至更多的变异株来，这大概就是四年左右的时间。”除了加快变异、缩短育种周期外，航天育种作物的营养成分和抗性也得到大幅度提高。

以神舟绿鹏为例，通过在神舟飞船上搭载植物试管苗，经过地面选育试验，已培育出的太空香蕉、太空树莓、太空草莓、太空兰花、太空百合、太空微型月季、太空芦竹等品种十余个，抗病、早熟、优质、高产的太空香蕉已在广东、海南、福建等地大面积推广；太空蝴蝶兰、太空石斛花、太空螺旋藻在深圳已经形成产业，每年有50万株投入市场。

在赵辉看来，航天育种是个接地气的行业，已经有多个地区利用这一技术带动了产业，实现了收益。比如江西广昌白莲种植的案例。早在1994年，当时还戴着贫困县帽子的广昌县有一个白莲科学研究所，他们希望把一些白莲种子送上太空，从而提高产量。之后，他们在2002年、2004年又先后开展了两次航天搭载，先后选育出太空莲、星空牡丹、太空娇容等一批白莲新品种。自此，广昌白莲具有了生育期长、花多、蓬大、结实率高、颗粒大等特点，其中太空莲36号品种平均亩产量提高到80～100公斤，比常规品种高出一倍多，莲农的经济效益也增长一倍以上，目前已成为我国白莲产区的主栽品种。

“航天育种有巨大的发展前景和社会经济效益，太空白莲带动了广昌县的农民增收20亿元，就全国来说，航天育种产业已经创造了直接经济效益100多亿元。”赵辉介绍道。

▲ 航瓜mini水果黄瓜（上）和航粉1号（下）

▲ 甜瓜金橙（上）和樱桃番茄（下）

“天外来物”无须担心

航天育种是不是转基因？赵辉斩钉截铁地说，当然不是。

转基因是在某物种的基因中引入外来基因，航天育种采用物理诱变育种手段，没有外源基因的导入，两者截然不同。很多人对转基因产品的安全性有争议，航天育种的安全性却是确定的。从机理角度来说，航天育种是一种诱变方式，包括后期的地面选育等，是一种很常规的手段，这种变异在本质上和生物界的自然变异并无区别。在联合国层面，联合国国际原子能机构曾与联合国粮农组织成立了一个联合司，专门负责植物诱变育种领域的一些技术应用，在过去80年时间中，其安全性没有发现任何问题。

还有人疑惑，种子在宇宙射线的冲击下发生了变异，会不会带有放射性？

简单来说，空中的放射性物质就像灰尘一样，落在人员、地面、物体等表面，造成污染就是核沾染。但经历过宇宙射线轰击的植物种子却不存在这样的问题，因为宇宙射线并不带有能够造成核放射沾染的核物质，更不会传递给种子。举个例子，如果一块面包受到核沾染，那表面就有核物质附着；但这块面包如果是经射线照射，当射线移除后，不会有核物质沾染。因为宇宙射线与核辐射没有关联，而且宇宙射线在太空中对植物种子的作用是瞬间完成的，种子虽然出现基因变异，却不会接触到任何放射性物质，更不可能带着放射性回到地面。

“为什么你吃到航天育种的蔬菜却不知道呢？航天育种提高了产量和抗性，菜农愿意种植，但农贸市场的菜商却不愿说自己卖的是航天育种产品。”这种微妙的矛盾，在赵辉看来也反映出社会大众对航天育种还不够了解，一些人甚至还存在误解，还需要广泛的科普宣传。

▲ 育种人员在认真检查实验室仪器

▲ 神舟绿鹏的组织培养中心

▲ 实验室工作人员在触屏上进行操作

▲ ministore是实验室最贵的仪器之一，价值七百多万元

赵辉认为发展航天育种产业还需要做更多的事情，比如，航天育种品牌保护力度不够，一些企业打着“航天育种”的幌子进行炒作，其实是挂羊皮卖狗肉，严重影响了航天育种技术的发展和航天育种企业的声誉。对于未来，他希望中国能成长出更多航天育种的龙头企业，培育出自己的优势品种，打造航天育种知名品牌，提升航天育种和航天产品的知名度，从而提升市场竞争力，加快科技成果的转化步伐，增强航天技术对社会民生的贡献。种种这些在赵辉心中可以浓缩成一句话——“一粒种子改变一个世界，航天育种创造美好生活”。

责任编辑：吴琳

附神舟绿鹏公司2016年航天育种搭载材料清单：

2016年神舟绿鹏公司先后利用返回式空间飞行器、在轨空间站等搭载了多种植物种子、组织等材料，开展了一系列空间诱变试验，目前正在进行地面选育。搭载品类及选育方向包括：

4月成功搭载了1种主粮、6种经济作物、4种蔬菜和2种果类作物，有刚刚被列为主粮的马铃薯、油料作物文冠果、油菜，经济作物燕麦、大麦、青稞等共22个品种，辣椒、油豆角、甜瓜、南瓜等7个品种的蔬菜种子，以及10个品种的草莓和树莓试管苗丛生芽。预期经过地面试验，选育出产量高、抗性强、品质性状表现优秀的作物新品种。

6月成功搭载了8个品系的葡萄种子，4个品系的刺葡萄种子，2个品系的大豆种子，7个品系的水稻种子，还有冰草、辣椒、豆角、甜菜和手植柏种子等。品种选育方向包括：1.优质小浆果航天新品种选育，目的是改善果实的品质和创新种质，打破国外品种垄断，选育自主品种，并应用于生产；2.北方地区园艺植物品种选育，目的是选育适合北方地区气候和种植特点的园艺植物新品种，改善作物品质和抗性，并应用于生产；3.航天水稻新品种选育，目的是提高作物产量、抗性，改善品质。

9月成功搭载了水稻、小麦、辣椒、甜瓜、豆角、南瓜、西葫芦、黄瓜、葫芦、冰菜、山桐子、苦荞等，共计3大类、69份种质资源。品种选育方向包括：1.航天水稻新品种选育，目的是提高作物产量、抗性，改善品质；2.航天小麦新品种选育，目的是选育抗倒伏、抗病丰产新品种；3.北方地区园艺植物品种选育，目的是选育适合北方地区气候和种植特点的园艺植物新品种，改善作物品质和抗性，并应用于生产。

10月成功搭载了芒果、丹参、马铃薯、食用菌等，进行优质航天新品种选育，预期达到以下目标：育成适应生产和市场需要的品质优良、抗病性强、耐贮性好和矮化的自主知识产权芒果新品种；获得适应性、抗逆性强，生物产量高、品质优良的丹参新品种；选育高量、抗旱、抗病、早熟、加工特性好、营养品质高的马铃薯鲜食、加工新品种；选育优质食用菌菌种，提高菌种的生长速度、产量和优良特性的稳定性，并应用于规模化生产。