課外拓展：生物的變異

太空育種，為我們生活添彩在海門經(jīng)濟開發(fā)區(qū)海門港航天育種基地的溫室大棚里，通過搭載神舟三號、四號飛船在太空旅行后的一些種子，經(jīng)精心栽培后，已生根、發(fā)芽，目前已是一片綠油油的喜人景象。什么是太空育種太空育種是將農(nóng)作物種子搭栽于返回式地面衛(wèi)星，借助太空超真空、微重力及宇宙射線等地面不可模擬的環(huán)境變化，使種子發(fā)生變異，經(jīng)過地面4代選育獲得穩(wěn)定的遺傳性狀，從而培育出新的農(nóng)業(yè)品種來。我國從1987年以來先后利用返回式衛(wèi)星、4次利用高空氣球搭載了70多種植物的40多公斤種子，主要涉及糧棉油及蔬菜、瓜果等作物。據(jù)悉，我們國家已經(jīng)把太空育種列為國家863計劃項目。將我國航天高科技與農(nóng)業(yè)遺傳育種技術(shù)相結(jié)合，綜合了宇航、遺傳、輻射、育種等跨學(xué)科的高新技術(shù)。目前，世界上只有美國、俄羅斯和中國成功地進行了衛(wèi)星或宇宙飛船搭載的“航天育種”研究。我國的“航天育種”研究，已經(jīng)居世界先進水平。中國科學(xué)院遺傳達室與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師劉敏女士，是中國花卉園藝植物遺傳育種項目主持人、中國空間生命科學(xué)專業(yè)委員會委員和國際植物組織培養(yǎng)學(xué)會會員。她主持的國家863計劃航天育種項目，目前已取得了很大的成果，在國際上居中領(lǐng)先水平。據(jù)介紹，自1986年以來，在國家863計劃資助下，我國23個省市的70多家科研單位參加了多學(xué)科的研究，先后搭載了小麥、大麥、蘿卜、茄子、谷子、甘草、百合、青椒、花生等多種植物進行航天試驗，還曾搭載過多種微生物、家蠶等品種。已通過衛(wèi)星搭載的試管苗有蘭花、歐洲樹莓、美國加州無核提子和美國紅櫨。搭載的種子經(jīng)過多年地面選育，已培育出水稻、小麥、青椒、番茄、蓮子的新品種，有的產(chǎn)品已初具產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，取得了良好經(jīng)濟社會效益。如經(jīng)航天誘變育種培育出的航育1號水稻新品種株高降低14厘米，生長期縮短13天，增產(chǎn)5%至10%，累計已推廣30萬畝。華航1號水稻新品種穗大、粒多、結(jié)實率高，可增產(chǎn)10%，畝產(chǎn)達500公斤以上，已推廣100萬畝以上。江西廣昌利用航一育種培植出特大粒白蓮種衛(wèi)星3號，每粒蓮子克以上，比常規(guī)品種可增產(chǎn)60%，目前成了江西廣昌的品牌和脫貧致富的產(chǎn)業(yè)。此外，人們還通過太空育種獲得了許多矮稈、豐產(chǎn)、早熟的小麥新品系，這些小麥新品系的產(chǎn)量較一般品種高10%至15%；在青椒育種方面，人們通地太空育種培育出一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的新品系，如一種名叫87-2的青椒，單果重在250克以上，畝產(chǎn)5000公斤左右，維生素C含量增加20%。我國太空育種的基本情況據(jù)中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師劉敏教授介紹，航天育種技術(shù)對于航天、生物、農(nóng)業(yè)技術(shù)等三項要求缺一不可。在種子搭載前要進行種子的純度檢測，拱載回來以后要進行地面第一次試種，會出現(xiàn)很多性狀分離的。例如高矮不齊、要對每一株進行檢測，并把有良好變異的單株進行第二代種植，這時候把形狀不好的全部淘汰掉。然后，把好的突變體后代進入第三代、每四代種植。進入第四代后，一般就能獲得新而穩(wěn)定的幼苗品種。目前培育出的航天品種有10多個已經(jīng)通過國了家的品種審定。從1996年開始進行分子標(biāo)準(zhǔn)檢測，隨后開展了基因組序測試。劉敏說，目前主要有江蘇海門、廣西桂林等太空育種基地，和甘肅天水、陜西合陽等地都有合作。選擇合作的單位都是資質(zhì)好、有資金實力的單位，還要真正熱愛航天育種工作，而不是純粹想借助他們的名來進行炒作。像選擇天水農(nóng)業(yè)局合作“航遺1號”黃瓜，就是因為他們的態(tài)度特別誠懇。他們平均3個技術(shù)來負(fù)責(zé)一個品種，每人負(fù)責(zé)一份實驗報告，而且做出的實驗報告也特別認(rèn)真。太空育種是一個能夠縮短育種周期的方法。正常的農(nóng)業(yè)育種一般需要8年時間，太空育種可以縮短一半的時間，但從太空搭載回來以后，在地面上要進行不少于四代的培育，即必須要種植四代。所以一些剛從太空搭載回來的種子就說有什么特殊價值，那是不科學(xué)的。海門太空育種已經(jīng)起步前不久，記者采訪了國家級專家、享受國務(wù)院特貼專家、全國優(yōu)質(zhì)企業(yè)家、全國“五一”獎?wù)聵s獲者、海門航天育種基地總經(jīng)理劉長建。據(jù)他介紹，經(jīng)過太空育種的花卉由于基因排列組合產(chǎn)生變異，與地面上的各種花卉相比，普遍具有花期長、顏色鮮艷和品種變多的特點。再加上人們?yōu)樘栈ɑ芄谝悦烂袌銮熬皩⑹挚春?。?jù)了解，目前在海門港區(qū)生長的紫葉酢漿草的葉片形狀很特別，呈三角形，是一種典型的賞葉型花卉，經(jīng)過太空育種之后培養(yǎng)出來的紫葉酢漿草葉片變得更大，顏色也變得更加艷麗。種在海門港區(qū)的這些種子為確保遺傳基因的穩(wěn)定、防止病蟲害，在移栽之前工人們對培養(yǎng)土進行了高溫消毒，殺死病菌。紫葉酢漿草是第一個推廣向市場的太空花卉，將于明年元旦期間首先進入上?；ɑ苁袌?。在未來一兩年的時間里它們將走進平常家中。劉長建說，作為國內(nèi)的三大航天育種基地之一的海門航天育種基地，由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所和我市昱景資源環(huán)境投資有限公司共同興辦，它是高科技育種與生產(chǎn)相結(jié)合的農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新基地。海門基地將來定向整個華東市場。海門航天育種基地于10月初播下了9種花卉、蔬菜種子。它們分別是1996年搭載返回式衛(wèi)星進入太空的太空黃瓜、太空莧菜、埃及帝王菜；2022年搭載神舟3號飛船進入太空的太空蘭花、太空樹莓、太空菜葫蘆、太空三角葉酢漿草、太空葡萄；在今年初搭載神舟4號飛船進入太空的太空西紅柿。通過太空育種培育出的果蔬能表現(xiàn)出高產(chǎn)、抗病、維生素含量高等特性。發(fā)一個黃瓜重達1500克、一個青椒也可達到三四百克。據(jù)悉，以選育和推廣優(yōu)質(zhì)有潛力的太空園藝作物為主的海門航天育種基地，計劃到2022年底，太空花卉種植面積達到370畝，其中70畝用于篩選種子，300畝用于大面積制種。太空花卉試管育苗達到年產(chǎn)1000萬株、太空花卉種子1000萬袋的規(guī)模。太空育種出的蔬菜吃起來安全嗎？據(jù)有關(guān)專家說，太空育種并沒有經(jīng)過人為的方法將外源基因?qū)胱魑镏惺惯@產(chǎn)生變異，作為一種誘變育種技術(shù)，它可使作物本身的染色體產(chǎn)生缺失、重復(fù)、易位、倒置待基因突變。這種產(chǎn)生變異和自然界植物的自然變異一樣，只是時間和頻率有所改變，本質(zhì)上只是加速了生物界需要幾百年甚至上千年的自然變異。太空中宇宙射線和輻射較強，這是植物發(fā)生基因變異的重要條件。目前人工輻射育種中的輻射劑量只是國際食品安全輻射理和幾十分之一，而太空中的輻射劑量還不到輻射育種輻射劑量的百分之一。宇宙射線引起的基因變異經(jīng)常會讓人想到轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因作物是用外源基因?qū)胫参矬w內(nèi)而培育出的新品種，如轉(zhuǎn)基因大哺養(yǎng)是非大哺養(yǎng)植物甚至動物、微生物的基因?qū)攵a(chǎn)生的變異而太空育種則是讓作物的種子自身發(fā)生變異。我國頒布的有關(guān)轉(zhuǎn)基因安全管理規(guī)定中特別排除了對自身通過突變產(chǎn)生的新物種的管理，這也說明太空育種是非常安全的。雖然太空育種前景誘人，但目前這項事業(yè)的產(chǎn)業(yè)化還不盡如人意，許多成果還停留在中試階段和小規(guī)模生產(chǎn)階段。太空育種是一個育種研究過程，搭載回來的種子只是走完萬里長征第一步，不是一上去就“變大”，整個研究最繁重和最重要的工作是在地面上完成的。種子上了天并不一定都能發(fā)生性狀優(yōu)異的突變，即使出現(xiàn)優(yōu)異突變，也不可能即刻就能穩(wěn)定遺傳，需要進行大量的地面篩選、穩(wěn)定和鑒定試驗，夸大“上天”的作用是一種錯誤認(rèn)識。據(jù)統(tǒng)計，以太空育種最多的水稻為例，最好的品種也只推廣了100萬畝，