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太空育种给中国带来巨大变化与商机

时间:2020-01-14

20世纪80年代,中国有19.51亿亩可耕地,占世界可耕地的7%,但人均可耕地只有1.58亩,不到世界人均可耕地水平的一半。农业生产的压力是巨大的,要用世界7%的可耕地养活世界22%的人口。满足12亿人的粮食需求是一项非常困难的任务。经过科学计算,中国科学家得出结论,中国可以养活自己。这一结论是在依靠科技进步,在全国大力推广先进农业适用技术的基础上得出的。太空育种是先进农业的应用技术之一,那么什么是太空育种呢?

太空育种主要是指利用返回舱或陆基装置模拟太空环境,通过特殊的太空环境条件(包括强辐射、微重力、高真空、交变磁场、高能粒子等因素)诱变生物种质资源,使种质资源发生突变,然后通过严格的地面育种过程获得优良的新生物品种和材料的育种技术。它是航天高科技与遗传育种技术相结合的产物,被视为具有经济效益和社会效益的朝阳产业。

事实上,自20世纪70年代以来,人类一直在使用宇宙飞船将各种植物种子带入太空。目的是使它们在空间环境中产生内部结构和染色体的变化,产生有用的农艺性状,从而选育综合性状优良的作物新品种。与常规育种相比,空间育种可以加快育种进程,提高产量,改善作物品质,缩短生育期,获得常规育种无法产生的变异。因此,为培育高产稳产优良品种开辟了一条新途径。例如,可以通过空间诱变育种试验培育高产、优质、抗病力强的青椒。产量提高25%,维生素C含量提高15% ~ 20%,疾病指数降低55%,口感好。

自1987年以来,中国多次使用自己的可回收卫星和“神舟”飞船将农作物种子和微生物带到200 ~ 400公里的太空。利用空间宇宙射线、交变磁场、微重力等特殊空间环境因素对种子和微生物的影响,中国使农作物种子产生了地面环境无法获得的突变,最终筛选出了具有优良突变性能的农作物新品种。被带到空气中的植物种子包括数百种作物,如小麦、大麦、大米、小米、大豆、玉米、高粱、棉花、芝麻、大豆、红豆、油菜、甜菜、胡椒、番茄、白莲、西瓜、花椰菜、茄子、百合、黄瓜、青椒、医药、花卉和烟草。

仅从1987年至1996年,中国就利用返回卫星对300多种作物种子进行了八次微重力试验,这对培育新的改良品种和提高作物产量和质量发挥了积极作用。其中一些背负式项目已达到国际先进水平。

通过太空育种,中国科学家培育了一些具有优良农艺性状的新突变类型和新品系。例如,在水稻方面,通过卫星搭载育种试验获得了水稻种子株高、分蘖能力、穗型、粒型和生育期的变化。通过选育和试种,获得了增产20%的高产优质品系。亩产量可达400-600公斤,有的高达750公斤,蛋白质含量提高8%-20%。在小麦方面,获得了短茎、早熟、高产材料,培育了抗倒伏和抗病的短茎品种,可有效减少倒伏和病害造成的损失,缩短生育期约10天。在谷子中,空间处理的种子诱导多种变异,如长穗径、特殊穗型(鸡爪形、球形)、不育型等。为谷子新品种的进一步培育提供了可行性。就青椒而言,经过多年栽培,太空处理的青椒获得了一个早熟抗病的新品系,单果重350-500克,亩产量可翻一番。至于西红柿,群体繁殖米

这是世界上第一颗致力于农业科技并应用于太空育种的卫星。练习8的总长度为5144毫米,最大直径为2200毫米。它是在可回收卫星平台的基础上开发的,由回收模块和仪表模块组成,其中回收模块由回收模块和制动模块组成。仪器舱由服务舱和密封舱组成。除有效载荷子系统外,它还包括11个子系统,如结构、控制(包括姿态控制和轨道控制)、跟踪、遥测、遥控、天线、程序控制、电源、整体电路、热控制和返回。

实践8将粮食、棉花、石油、蔬菜、水果和花卉等9大类超过2,000 215公斤的作物种子和品系带到200-400公里的空间,在空间环境中进行诱变飞行试验,包括152种,包括133种植物、16种微生物和3种动物。它的主要任务是测试和研究太空育种,然后探索太空育种的规律。

卫星上还装载了若干探测空间环境元素的装置,如空间环境辐射、微重力和地磁场,并对空间环境元素的诱变育种进行了比较研究。获得的数据还将用于探索地面装置模拟空间环境因素的方法,并研究各种空间环境因素的生物效应和作用机制。

由于有效载荷是一颗活种子,实践8的设计和开发侧重于耐温性和耐水性。在卫星上升段、空间操作段和返回再入段,卫星舱内的温度控制在15-26℃。实践8设计了一个特殊的支架,用于安装种子负载,以固定2000多个种子样本。在防水设计方面,采用透气不透水的材料,确保即使卫星返回地面时落入水中,种子也不会在短时间内因水浸而受损。

经过科研人员20多年的艰苦培育,中国的太空育种取得了初步成果。涉及的生物品种包括粮食作物、经济作物、蔬菜、花卉和药材、森林和果树、动物、微生物等。卫星搭载后,返回地面的种质资源经过科技人员精心挑选和培育,其性状持续稳定。获得了优质的生物品种。相当一部分航天育种材料已经通过有关部门和专家的审批。

当然,任何新事物都会引起人们的关注和怀疑,太空育种也会有各种各样的问题。航天育种的安全性、机理研究、标准化、产业化和产权保护等一系列问题摆在人们面前。目前,虽然全国各地都在充分利用各种资源,创建各种形式的太空育种基地,但总体而言,我国太空育种培育的品种尚未得到广泛推广和利用,新品种在农业增产、农民增收和农村经济发展中的作用还远未充分发挥。航天育种产业化不仅有助于保持中国在航天育种领域的国际领先地位和创新能力,也将使航天育种技术为中国农作物育种技术进步和国民经济发展做出更大贡献。

随着我国航天技术的进一步发展,我国的航天育种工作将在质量和数量上有更大的发展。在不久的将来,我们可能会在我们的生活环境中到处看到太空育种的结果:街道两旁种上太空树,草坪上铺上太空草,餐桌上摆放着各种太空育种的食物太空谷物和太空蔬菜。从太空开发的抗生素被用于医院。

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