所屬欄目:作物生產科學論文 發布日期:2020-01-03 10:02 熱度:
航天育種,也稱空間誘變育種、太空育種,是指利用返回式航天器和地面模擬空間環境裝置,通過空間環境對植物發生誘變作用,致使種子產生變異,再通過嚴格選育,獲得優良的農作物品種。航天育種可分為3個階段:一是種子篩選。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。二是天上誘變。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。三是地下攻堅。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,其間還要進行品系鑒定、區域化試驗等。這樣,每次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”。
多年來,我國對航天育種進行了堅持不懈的探索。從 1987 年開始到目前,我國已經利用返回式衛星先后進行了20多次、100多種農作物、數千個品種的空間搭載試驗。特別是“863”計劃實施以來,我國航天育種關鍵技術研究取得顯著進展,在水稻、小麥、玉米、棉花、番茄、青椒和牧草等作物上誘變培育出一系列高產、優質、多抗的農作物新品種、新品系和新種質。
對 太 空 種 子 的 認 識 誤 區
誤區一:太空種子就是上天轉一圈在人們的意識中,所謂太空種子就是搭載衛星上天轉一圈。其實,種子上天走一遭,僅是完成太空升級的第一步,真正繁復的工作是隨后進行的地面培育、篩選和驗證。搭載回來的種子至少要經過 3~4 代的篩選,然后到多個省份的試驗點去試種。試種成功,還要拿到品種審定委員會去審定。而品種委員會還要試種3年,如果3年的表現都超過對照品種,才能夠得到審定證書。得到審定證書后的種子才能叫“太空種子”,才能合法地推向市場。
誤區二:航天育種與轉基因種子一樣航天育種是把農作物育種材料搭載在航天器上,利用宇宙強輻射、微重力、弱地磁作用產生的優良變異,再通過人工選擇培育新品種的育種方法。航天育種是自身基因的變異,沒有打破物種界限,而轉基因是指將一個外來基因移植到另一個作物當中。
誤區三:太空食品都是“大塊頭” 茄子像南瓜,南瓜磨盤大,豆角幾尺長……特色“太空菜”的廣泛宣傳,讓好多人誤以為太空食品都是“大塊頭”,其實不然。種子搭載后產生的變異是各種各樣的,選擇面非常廣。以小麥種子為例,搭載后的植株有高稈、矮稈,穗子有大、小,生育期有的提前、有的推后。至于選出什么樣的、淘汰什么樣的,還需要科研人員根據需求去篩選。
誤區四:太空食品不安全 “ 基 因 突 變 ”“ 變 異 ”“ 人 工 誘變”……這些航天育種的術語聽起來有些“恐怖”,讓個別消費者擔心太空食品的安全性問題。其實,在自然環境中,植物種子實際上也在發生變異,只是這個變異過程極其緩慢,變異頻率很低,一般稱為自然變異。早期的植物系統育種方法大都是對這種自然變異的選擇和利用,實踐證明是安全可行的。航天育種是人們有意識地利用空間環境條件加速生物體的這一變異過程,這種變異稱為人工變異。這兩種變異在本質上沒有區別。太空飛行歸來的種子,經嚴格的專業檢測,并未發現增加任何放射性。因此,食用太空種子生產的糧食、蔬菜等不會存在不良反應。
那 些 遨 游 過 太 空 的 農 作 物
1. 小麥。1987 年我國就開啟了小麥太空育種實驗,育成小麥品種眾多。比如山東煙臺農科院利用太空氣球搭載魯麥 14 號小麥干種子,經過空間處理后,從其后代變異材料中選出“煙航選 1號、2號、3號”等新品系,同時還利用“煙航2號”與“煙農15”雜交選育而成半冬性小麥品種“煙農5158”,該品種是 2007 年以來山東省審定的面粉白度最高的品種,是少有的可生產超白面粉的小麥品種。甘肅省農科院選育的 “蘭航選01”冬小麥品種則體現出較高的抗病性和增產潛力,在兩次對照試驗中平均畝產分別高出對照品種9.89%和 11.86%。
2. 水稻。20 世紀 80 年代末我國開始了對水稻太空育種的探索,培育出諸多優良品種,如江西選育的“贛早秈 47 號”,浙江的“航育 1 號”,廣東的 “華航1號”,湖南的“宇航2號”,福建的“Ⅱ優航1號”,廣西選育的3個秈粳雜交組合等。“航育 1 號”株高降低,生長期縮短,增產 5%~10%;“華航 1 號”穗大、粒多、結實率高,可增產 10%。
3. 經濟作物。如黑龍江選育出“克山 1 號”大豆良種,航天育種培育的 “中芝11號”芝麻,江西農業大學培育的“贛棉 12”棉花新品種,江西省廣昌縣白蓮研究所培育的“太空蓮子” 等。其中,“克山 1 號”當年測產比對照品種高出8.9%,第2年比對照品種高出 11%,并有較強的綜合抗病性;“太空蓮子”則具有生育期長、抗性強、花多、蓬大、結實率高、顆粒大、品質優等特點,較常規品種增產1倍以上。
4. 園藝作物。我國先后用過航天育種獲得黃瓜、辣椒、茄子、番茄、蓮子、花菜等多種高產優質蔬菜突變體,培育出許多新品種(系)。例如,“紅龍 13 號”辣椒品種是經過太空育種后培育出的色素椒,其色價是普通辣椒2倍左右;“航椒65F1”是國內首個三系航椒 新 品 種 , 較 國 外 同 類 品 種 增 產 33.6%;“宇番1號”填補了國內番茄太空育種的空白,相比同期市場其他品種增產 50%,維生素含量增加 26%,干物質含量增加 19%;“太空 1 號”番茄高抗番茄花葉病,在部分地區高抗葉霉病,中抗黃瓜花葉病,抗枯萎病,后期抗衰老,對根線蟲有很強的抗性;而太空育種的茄子則以“航茄”系列為主,其中“航茄3號”等品種表現出了較高的增產性與抗病性。
5. 中藥材。1999 年我國利用航天試驗飛船搭載了靈芝、紅花、柴胡、板藍根、黃花等 19 種中藥材種子,這些種子還在北京航天育種試驗基地進行了播種試驗。
如 何 正 確 選 購 太 空 種 子
1. 適種范圍。任何良種,包括太空種子,都有其適種范圍。如果超出其適種范圍,可能導致減產甚至絕收。因此,農戶在購種時,一定要看清該品種的適種區域,必要時請教當地農技人員,小面積試種成功后再擴大種植。
2. 適生環境。同種作物不同品種,有的在高水肥條件下產量很高,但在干旱、瘠薄條件下卻表現不佳;有的雖然在高水肥條件下產量不是很高,但在惡劣環境下產量表現卻比較穩定;有的品種適宜早播,有的卻宜遲播;有的適宜單種,有的適宜套作。因此,應根據環境條件選購良種,而不能只看產量。
3. 種植目的。近年來,各種農作物專用品種越來越多,要提高種植效益,農民朋友還應根據種植目的選擇良種。例如:需要盡早上市,應選擇早熟優質品種;要延遲上市,則需選擇較晚熟、耐貯藏品種;要為工廠提供加工原料,就必須選擇加工專用型品種等。
4. 綜合抗性。如病蟲害發生嚴重的地區,購種時就必須選擇抗病蟲能力較強的品種;干旱缺水地區,就應該選擇根系發達的耐旱、穩產品種;有效積溫較低的高山地區,應選擇生育期短、耐寒能力強的品種;風災頻繁地區,應選擇抗倒伏能力強的品種。
5. 市場需求。不可否認,太空農作物對提高農業生產作用明顯,但并非種植太空農作物都會有市場價值。比如說上百千克的超大南瓜,看著挺稀奇,實際產量很低,而且普通家庭也難以消費,其市場需求量并不大。
《航天育種助推農作物品種改良》來源:《農村新技術》,作者:農新。
文章標題:航天育種 助推農作物品種改良
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