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航天育种专家郭锐:“我是在田间地头种地的农夫!

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-12  浏览次数:2

  航天育种专家郭锐给自己的微信起名“田间地头”,他说自己是“一个种地的农夫、一个耕者”。他现为杨凌现代植物培育引种示范园、西安中加航天农业科技产业园的主任。

  郭锐告诉记者,截至目前,他们已将荞麦、花椒、猕猴桃、兰花等陕西的地方品种进行了搭载,正在进行优化改良,接下来,还准备把米脂县的小米进行搭载。

  地面选育工作艰苦而漫长,育种科学家要把这些种子播到土壤中,帮助它们发芽、成长、开花、结果,然后再与其普通同类进行比较,看究竟有没有变化、是什么样的变化。针对一批太空种子的出苗、发育、成熟情况,逐粒逐粒、一株一株地相互对比,然后在第一批种子的后代中,再次选出更强更好的来。在地面选育中,平均每一类种子都需要4年,就是说,从播种到收获、优中选优的工作要反复进行4轮。

  郭锐告诉记者,这些都是经过航天搭载后正在进行地面选育的,有10多个品种。陕西澄城县史家河的一个花椒品种,正在进行无刺、矮化选育和机械化种植、采收方面的探索研究,将来有望实现机械化采摘。“这个太空鸡冠花,颜色很绚丽,花形比普通鸡冠花大一倍多,它耐寒耐旱,花期6个月,到11月份仍能开花,一般的鸡冠花只能开到10月底。”

  “航天育种有四个步骤:种子选拔—太空遨游—地面攻坚—示范推广。它的选育过程其实是个严格的地面选育过程。”据其介绍,“当经过太空诱变的种子返回地面后,我们就要对它们进行艰苦、漫长的‘地面攻坚’,这是航天育种的核心和关键步骤,因为种子返回地面后,它的变动是无序的、不可控的,有可能变‘好’,有可能变‘坏’,也有可能还不变!”

  他们的航天育种作物已经在国内示范种植推广了50多万亩。目前,小麦、蔬菜、花卉、中成药品种有的趋于成功,有的正在做地面选育。

  2016年7月,该示范园与加拿大农业部门达成战略合作。两年来,他们联手为陕西的农业发展提供了精准化种植、可视化管理、远程控制、灾变预警等技术支撑。

  杨凌现代植物培育引种示范园拥有航天育种的自主知识产权及航天种子品种6个,拥有专业的研发团队和自主的农业科学研究所,拥有海关颁发的种苗进出口权证书,建立植物培育引种示范园、地面选育基地3个,面积近2000亩,积累了大量的育种、种植数据和丰富的植物品系资源。

  占地150亩的中加航天农业科技产业园里,一垄垄太空花卉煞是惹眼,有太空花椒、太空火焰参、太空辣木、太空黄花槐、太空牵牛花,有太空石竹、太空桔梗、太空醉蝶、太空百合种球,还有黄花黑芯的太空金光菊、桔黄色的太空金鸡菊、鲜艳可人的太空鸡冠花......园子里也不乏正在选育的太空五线椒、太空金陵椒、太空风铃椒、太空南瓜等太空蔬菜品种。

  太空是最佳的“育种实验室”,是一个“超级实验室”,那里同时具备微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等极端条件,“航天育种主要是依靠外太空的环境,进行内部基因重组的过程。”

  2008年,以郭锐为组长的科研团队,依托陕西航天工业雄厚的综合实力,在西安和杨凌两地,开始了向航天育种进军的探索。他们先后通过神舟七号、八号、九号、十号飞船,搭载小麦、荞麦、辣椒、番茄、百合、石竹等19类40多个品系的作物种子进入太空,再进行地面选育。同时与中国科学院、中国农科院、中国空间技术研究院等合作,在粮食作物、蔬菜、花卉等领域开展了10多个航天育种课题研究和地面试种;引进创新了80余个蔬菜、花卉品种,并大面积进行繁育和推广种植。这些经过航天育种优化的作物,品质好,抗性强,稳定期长,产量普遍提高了10%—20%左右,有的产量成倍增长。

  这些年,如何让航天育种这项新兴的高新技术家喻户晓,让更多人关注它、认识它,郭锐花费了不少心血——他规划设计的青海农业科技园区内,太空植物博览园已成为青少年科普教育基地。他撰写出版了插图版科普读物《航天育种简史》及其少儿彩绘版《种子的奇幻之旅》,用讲故事的方式讲述航天和航天育种的来龙去脉,展开宇宙、恒星、星系、生命、人类、农业、航天、育种等“简史”,解读问题、消除更多的疑虑。农业部人力资源开发中心研究员、中国农学会农业科技园区分会秘书长冀献民评价《航天育种简史》是“用现代科普塑造现代农业人才”的优秀科普作品,它“不但是航天育种的简史,实际上就是与航天育种密切相关的整个宇宙,以及太阳系及地球上世间万物演化发展的简史,同时还是中国传统农业发展的简史、世界及中国航天科技的简史。”作为《航天员》杂志社特约科普专栏作家,郭锐还在该杂志发表了航天课堂的系列文章。

  ▲杨凌现代植物培育引种示范园内,为国家“三北”防护林培育的红叶石楠一派生机。韩 宏摄

  郭锐告诉记者,“航天育种俗称‘太空育种’,就是利用载人飞船、返回式卫星、空间实验室、空间站等航天器,将植物种子带出大气层、带到数百千米高的天上,利用太空环境中同时存在、地面上难以同时模拟的那些特殊条件,诱发种子基因发生变异。”

  这些年,他们培育出了亩产高达4000公斤、维生素含量比普通线椒高一倍的“太空线多公斤的“太空南瓜”,一株能结一万多颗西红柿的“番茄树”,比普通种子产出作物的产量提高10%—20%的“太空荞麦”“太空小麦”……航天育种已经成为陕西传统农业向现代农业及循环经济转型发展的“新起点”。

  郭锐为首批中国农业科技园区专家,国家林业局“三北”防护林体系建设工程航天育种种质资源研究课题组组长。今年8月8日,我国首家航天育种种质资源研究中心和航天育种联合实验室(种质资源库)在杨凌示范区挂牌设立,该种质资源库将完成国家林业局委托的三北防护林20个树种的航天搭载、选育等任务,为我国干旱半干旱地区的林木花卉种子繁育、推广创出一条新路。

  ▲中国加拿大航天农业科技产业园内,正在进行地面选育的太空鸡冠花。 韩 宏摄

  186亩的杨凌现代植物培育引种示范园内,红叶里、国槐、雪松、红枫、黄金竹等树木郁郁葱葱,这里栽植着100多个品种的苗木、花卉,正在为黄土高原和国家“三北”防护林选育树种。不到10年间,这个示范园连同其西安、安康两个基地,自主选育和引进培育了20多个经航天诱变的作物新品种。

  “是不是种子一上太空,就是‘太空种子’了?”郭锐说,种子上太空,只是完成了航天育种的一个步骤,它在太空中不一定都能发生优良的变异,也不可能立刻就能稳定遗传。因此,当它返回地面后,还要进行多代筛选、培育,这个过程一般需要3到5年才能完成。最后,还要通过农作物品种审定委员会的审定才能称为“太空种子”,才能进行大面积的推广种植,之后再走上我们的餐桌。

  2018年6月,正大集团与中加农业科技发展有限公司签订航天农业战略合作协议,共建国际化的航天育种示范基地,培育高产、高效、优质农业新品种,共同规划建设“航天农业双创基地”“北斗云农庄”“北斗云牧场”等项目。此次合作填补了国内在航天农业应用领域的空白。7月26日,双方合作建设融合了航天育种、大数据、智慧云、人工智能等技术的正缘创新科技示范项目在呼和浩特启动。

  经历过太空遨游的种子,大多数都发生了遗传性基因突变,返回地面种植后,不仅植株明显增高增粗、果型增大,产量也比原来普遍增长,而且品质大为提高,作物肌体也更加强健,对病虫害的抗逆性比较强。

  他们优化资源组合,在东起江苏、浙江,西至新疆、青海,南到广东、海南,北迄内蒙古、辽宁的广大区域里,大胆进行跨区域整合,正推动航天育种产业的发展。

  采访中,郭锐告诉记者,航天育种并不神秘,它已经和老百姓的生活息息相关了,在人们的生活中随时随地都能看到航天育种结出的果实,比如太空花卉、太空西红柿、太空辣椒、太空南瓜等等,太空丹参、太空小麦、太空大米、太空花椒等,都将会进入寻常百姓之家。

  《航天育种简史》获得了“2016年度中国好书”、2016年度中国西部地区优秀科技图书一等奖、“陕西省2016十种最佳书”、“2017年陕西省优秀科普作品”。《航天育种简史(少儿彩绘版)》被评为2018年陕西省优秀科普作品。

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