基本介绍
概念
太空育种：也称空间诱变育种，就是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境(高真空，宇宙高能离子辐射，宇宙磁场、高洁净)的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。
太空育种具有有益的变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率较普通诱变育种高3-4倍，育种周期较杂交育种缩短约1倍，由8年左右缩短至4年左右。世界上只有美国、俄罗斯、中国成功地进行了卫星搭载太空育种。我国是1987年开始将蔬菜等搭载上天。n
太空育种是集航天技术、生物技术和农业育种技术于一体的农业育种新途径。是当今世界农业领域中最尖端的科学技术课题之一，通过已进行的太空农业试验，植物、动物等生物体的许多特性奥秘被揭示。世界上只有美国、俄罗斯、中国三个国家拥有返回式卫星技术。在这方面，中国走在世界前列。
特点
科学家认为，太空育种主要是通过强辐射，微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异。由于亿万年来地球植物的形态、生理和进化始终深受地球重力的影响，一旦进入失重状态，同时受到其他物理辐射的作用，将更有可能产生在地面上难以获得的基因变异。
综合太空辐射、微重力和高真空等因素的太空环境对植物种子的生理和遗传性状具有强烈影响，但是究竟主要是哪些因素产生影响，以及如何产生影响，至今还没有定论。
经历过太空遨游的农作物种子，返回地面种植后，不仅植株明显增高增粗，果型增大，产量比原来普遍增长而且品质也大为提高。到目前为止太空育种取得了不错的成效，但仍无法控制种子的变异方向，只能是任其发展，这是当今世界的科学空白区，等待着科学家们去做进一步的探索。n
影响因素
种子纯度
在国内外，种子搭载之前首先要进行种子的纯度检测，保证种子的纯度。搭载回来以后要进行地面第1次试种，出苗时形态性状，如株高、长势等肯定会表现很多性状分离，要对每1株进行检测。选择有良好变异的单株进行第2代种植，仍然出现非常大的性状分离，把性状不好的全部淘汰掉，把好的突变体后代再进行第3代种植。第3代种植后，把最好性状的种子搜集起来种植第4代，一般第4代很稳定，即获得了1个稳定的新品种。n
生长环境
要特别注意种子生长过程中的生长环境问题，很多品种表现型上的退化不是真正的品种退化，而是因为周围授粉环境不好。比如太空椒，旁边种的不是太空椒的花粉传过来，其后代又有可能返回原始性状。因此，要保持太空椒的优良性状，关键是要为其创造良好的繁殖环境。n
太空停留
对于在太空停留时间对太空育种结果的影响这一课题，华南农业大学做过以下试验：把种子按照顺序排在核激板上，等种子回来之后，从核激板上可以探测出种子经过高能离子辐射的次数。由于太空育种的精确度上难以控制，带有一定的盲目性，因而种子被高能离子击中的次数并不是越多越好，在太空中停留时间并不是越长越好。只要高能离子能够准确击中种子的DNA链条，并且是向着人类需要的方向组合就可以。
太空育种结果与在太空停留时间没有太大关系。俄罗斯将在和平号空间站搭载6a的番茄种子赠送给我国，其后代表现并不优于我国航天器搭载20多天的结果。这正是由于太空有许多辐射条件是人类试验难以模拟的，人为控制太空受辐射的强度或剂量是不可能的。毕竟高能离子的辐射是随机的。太空育种必须要配合田问观察和选择等常规育种手段，这是不可分割的，同时还要采用分子检测手段。
成果举例
牛蒡
享有“牛蒡之乡”美誉的河口镇，规模种植牛蒡已有30余年的历史，牛蒡深加工系列产品远销日本、美国、韩国、加拿大等国家和地区，目前正借助“互联网+科技”，不仅让河口牛蒡顶天立地，还要实现让河口牛蒡铺天盖地的“科技+文化+智慧”农业梦想。n
河口镇地处沛县西南部，曾是土质沙化的不毛之地。牛蒡种植在河口镇始于20世纪80年代中后期，最开始，由于品种的限制，牛蒡的产量和质量一直上不去。在慢慢地摸索过程中，该镇农民一边选择不同的品种种植，一边对每个品种的效益进行算账对比，最终发现“柳川理想”“地黄早生”等品种的牛蒡种植效益比较高。n
经过30多年的发展，原本荒芜的土地正在焕发出勃勃生机。目前，河口镇牛蒡种植面积近2万亩，占全县牛蒡总面积的60%，其中丁溜、袁圩子、孟集等村连片核心区面积6000亩。2020年，全镇年产鲜牛蒡50000吨，牛蒡产业总值2亿元。河口镇因为牛蒡种植而出名，先后荣获江苏省“一村一品”示范镇、江苏省牛蒡特色产业小镇、江苏省绿色蔬菜产业特色镇。
河口镇农技中心主任李金华介绍，虽然说牛蒡种植让河口农民鼓起了“腰包”，但是在牛蒡引种期，种子主要靠日本进口，且长期受外国垄断，培育国产牛蒡种子尤为重要。2016年10月17日，由河口镇优选的10克亲本1号、10克亲本2号牛蒡种子，成功搭载“神舟十一号”飞船进行太空育种，标志着河口镇进入了“航天牛蒡”育种研发新方向。
该镇牢牢抓住这一发展机遇，成立“江苏省农业科学院沛县牛蒡研发中心”，进行“航天牛蒡”育种及相关科研工作，预计到2023年可培育出具有自主产权的高产、优质、抗逆性强的牛蒡种子。
樱花
一批“航天归来”的樱花种子在广州找到“家”，近日将在从化择地培育。新一代载人飞船试验舱搭载种子、苗木等多种实验样品，其中包括广州天适集团自主选育的“广州”樱、“天适”樱、“鸿运”樱、“江山美人”等4个樱花新优品种的种子。n
太空育种对于培育优异品种有重要意义。据介绍，为了培育出花色各异、花型丰富、花期不同，抗性更强等具有中国自主知识产权的新优樱花品种，广州天适集团自2018年开始，已在筹备樱花种子上太空事宜。n
“太空育种跟常规的育种不一样，从太空归来的种子会发生各种可能的诱变。当然，这种诱变会有好的，也可能会出现坏情况。所以下一步，我们会对这批珍贵的樱花种子进行催芽培育，之后根据樱花的耐热性、花型等情况进行筛选，最终将最优质的品种留下。但这个阶段是漫长的，我们预计需要花费6至8年的时间进行研究，届时民众便能欣赏到这批从太空归来的樱花了。”天适樱花研究院胡晓敏介绍。n
据介绍，从化是广州的“后花园”，生态优势明显，旅游资源也丰富，胡晓敏希望把“太空归来”的樱花种子种植在从化，用樱花装扮乡村，带动旅游发展，助力从化乡村振兴，并期待选育更多更优的耐热品种，以适合广州高温高湿环境。
南靖兰花种子
搭载着神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火升空。作为搭载物品，共计29.9克南靖兰花种子，随三名航天员进入太空，开启为期三个月的太空之旅。n
当前，太空育种已经广泛运用于农业种业创新。兰花太空育种是将精挑细选的兰花种子送入太空，充分利用宇宙辐射、高真空、微重力等环境，促使兰花种子的染色体结构发生变化，再经实验室组培以达到兰花品种变异的一项试验。相比常规育种，太空育种具有更高的基因变异概率，有助于培育出花期更长，花朵更艳、更大、更奇、更香的兰花新品种。n
福建省林业科技试验中心自2016年起与云南省农业科学院花卉研究所联合开展南靖兰花太空育种研究，利用“天宫二号”载人航天飞船、长征五号B运载火箭、神舟十二号载人飞船，共搭载“南靖兰花”种子近100g。
福建省林业科技试验中心将继续利用“太空技术+”的新理念、新技术，开展兰花叶色、花色、花香突变品种的研究以及突变基因的克隆与功能分析，建立兰花遗传转化体系，提高种质变异率，加速育种速度，推动兰科植物“空间诱变育种+基因工程育种”定向育种体系的建立。
研究进展
据统计，一般种子太空中突变率仅在0.05%———0.5%之间，一点变化都没有的种子有很多。
原中国科学院遗传所研究员，被称为“中国空间育种第一人”的蒋兴村告诉记者，太空育种主要是通过强辐射，微重力和真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异。由于亿万年来植物的形态、生理和进化始终受地球环境的影响，因此一旦进入太空将有可能产生地面上难以获得的基因变异。从卫星搭载回的物品中精选出优质的品种，植物的果实大小、营养物质的含量以及抗病虫害等方面均有显著改善。植物的种子只要送上太空就能产生突变？种出的蔬菜瓜果就能增产吗？对于太空育种的宣传，往往让人对太空育种的神奇充满向往。大连海事大学环境系统生物研究所所长孙野青教授说，不是说只要种子上过太空，就一定会发生突变。并且不同品种其突变率也有很大差别。经过统计，一般种子突变率是在0.05%———0.5%之间，一点变化都没有的种子有很多。在所发生的突变中，也并非全都是抗病能力增强、高产和早熟等有益变异，甚至从总体上来看，减产、抗病能力减弱等不利于生产的劣性突变表现得更多，因为太空毕竟是一种特殊的极端环境。
实际上，种子所谓“好”与“坏”的突变都是人为选择的，突变本身是无所谓优劣，做基础研究时，很多“劣性突变”更有利于进行研究种子对宇宙空间环境的敏感性，以及种子在基因修复机制上的研究。
神舟十一号载人飞船搭载了携带优秀芒果基因的芒果种胚细胞一齐上太空。这些芒果种胚细胞透过太空特殊的环境诱变，并在实验室培养基培养。太空环境变化莫测，形成的基因变异也是不确定的。科研人员会进一步培养这些体胚，让她们发芽生根，并把隐藏的改变发现出来。之后科研人员会留下其中能提升种苗质量的品种，继续培育成未来的“太空芒果”。太空育种，中国走在世界的前列，这次芒果上天是新的突破。有关方已经将芒果体胚培育了一千多株，如果试验成功，将会是世界首例，期望未来“太空芒果”能解决防虫害问题，提升质量产量。
2020年12月17日，嫦娥五号顺利结束为期23天的太空之旅，返回地球，成功完成了中国首次月球采样返回任务。与嫦娥五号一起完成太空之旅的还有水稻、苜蓿、兰花等种子。12月23日，嫦娥五号搭载物品交接仪式暨助推行业科技自立自强研讨会在北京举行。活动中，探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠向参与本次搭载的单位移交了种子等搭载物品。
2022年5月，神舟十三号搭载的1.2万粒作物种子顺利出舱。蒙草生态通过航天育种产业创新联盟，根据生产需求选取野大麦、紫羊茅6个草种（共计50.5克）进行了搭载。
2022年6月5日，乘载着3名航天员的神舟十四号飞船在酒泉成功发射，顺利登上太空，开启了中国航天的新征程。伴随着此次顺利升空，来自云南的乳企也向太空“快递”了一份包裹——28株专利益生菌菌株搭载飞船，开启太空育种之旅。
2022年6月16日，在经历183天的太空“旅行”后，我国首次进行大樱桃太空育种实验的种子回到铜川。这包遨游太空的种子是樱桃优良砧木马哈利CDR-1，是陕西省樱桃产业技术体系产业专家大院首席专家赵晓军联合西北农林科技大学自主选育的新品种。6个月前，被铜川市樱桃研究所选送搭载神舟十三号载人飞船进行太空育种实验。
2022年8月29日，中国空间站问天实验舱内的拟南芥和水稻种子萌发已成功启动，目前生长状态良好，后续将开展拟南芥和水稻在太空“从种子到种子”全生命周期实验。
2022年11月3日，梦天实验舱完成转位，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。在中国空间站的生命生态实验柜中，水稻和拟南芥正在茁壮成长。拟南芥生长周期比较短，第一批生长的几个拟南芥，已经完成了从种子到种子的过程。水稻可以看到一些绿的小穗，实际上就是水稻已经开始第一次在太空里结穗 。
2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回样品中，水稻和拟南芥种子，经历了120天的空间培育生长，完成了从种子到种子的发育全过程，是国际上首次在轨获得水稻种子。
2023年3月消息，在德州乐陵国家马铃薯工程技术研究中心，科研人员指导工人对上万株航天马铃薯“实生苗”进行了种植移栽。这批种子经过催芽迎来首个种植季，这也标志着山东开启马铃薯“航天育种”的新征程，在全国尚属首次。
