基本介紹
概念
太空育種：也稱空間誘變育種，就是将農作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無法模拟的環境(高真空，宇宙高能離子輻射，宇宙磁場、高潔淨)的誘變作用，使種子産生變異，再返回地面選育新種子、新材料，培育新品種的作物育種新技術。
太空育種具有有益的變異多、變幅大、穩定快，以及高産、優質、早熟、抗病力強等特點。其變異率較普通誘變育種高3-4倍，育種周期較雜交育種縮短約1倍，由8年左右縮短至4年左右。世界上隻有美國、俄羅斯、中國成功地進行了衛星搭載太空育種。我國是1987年開始将蔬菜等搭載上天。n
太空育種是集航天技術、生物技術和農業育種技術于一體的農業育種新途徑。是當今世界農業領域中最尖端的科學技術課題之一，通過已進行的太空農業試驗，植物、動物等生物體的許多特性奧秘被揭示。世界上隻有美國、俄羅斯、中國三個國家擁有返回式衛星技術。在這方面，中國走在世界前列。
特點
科學家認為，太空育種主要是通過強輻射，微重力和高真空等太空綜合環境因素誘發植物種子的基因變異。由于億萬年來地球植物的形态、生理和進化始終深受地球重力的影響，一旦進入失重狀态，同時受到其他物理輻射的作用，将更有可能産生在地面上難以獲得的基因變異。
綜合太空輻射、微重力和高真空等因素的太空環境對植物種子的生理和遺傳性狀具有強烈影響，但是究竟主要是哪些因素産生影響，以及如何産生影響，至今還沒有定論。
經曆過太空遨遊的農作物種子，返回地面種植後，不僅植株明顯增高增粗，果型增大，産量比原來普遍增長而且品質也大為提高。到目前為止太空育種取得了不錯的成效，但仍無法控制種子的變異方向，隻能是任其發展，這是當今世界的科學空白區，等待着科學家們去做進一步的探索。n
影響因素
種子純度
在國内外，種子搭載之前首先要進行種子的純度檢測，保證種子的純度。搭載回來以後要進行地面第1次試種，出苗時形态性狀，如株高、長勢等肯定會表現很多性狀分離，要對每1株進行檢測。選擇有良好變異的單株進行第2代種植，仍然出現非常大的性狀分離，把性狀不好的全部淘汰掉，把好的突變體後代再進行第3代種植。第3代種植後，把最好性狀的種子搜集起來種植第4代，一般第4代很穩定，即獲得了1個穩定的新品種。n
生長環境
要特别注意種子生長過程中的生長環境問題，很多品種表現型上的退化不是真正的品種退化，而是因為周圍授粉環境不好。比如太空椒，旁邊種的不是太空椒的花粉傳過來，其後代又有可能返回原始性狀。因此，要保持太空椒的優良性狀，關鍵是要為其創造良好的繁殖環境。n
太空停留
對于在太空停留時間對太空育種結果的影響這一課題，華南農業大學做過以下試驗：把種子按照順序排在核激闆上，等種子回來之後，從核激闆上可以探測出種子經過高能離子輻射的次數。由于太空育種的精确度上難以控制，帶有一定的盲目性，因而種子被高能離子擊中的次數并不是越多越好，在太空中停留時間并不是越長越好。隻要高能離子能夠準确擊中種子的DNA鍊條，并且是向着人類需要的方向組合就可以。
太空育種結果與在太空停留時間沒有太大關系。俄羅斯将在和平号空間站搭載6a的番茄種子贈送給我國，其後代表現并不優于我國航天器搭載20多天的結果。這正是由于太空有許多輻射條件是人類試驗難以模拟的，人為控制太空受輻射的強度或劑量是不可能的。畢竟高能離子的輻射是随機的。太空育種必須要配合田問觀察和選擇等常規育種手段，這是不可分割的，同時還要采用分子檢測手段。
成果舉例
牛蒡
享有“牛蒡之鄉”美譽的河口鎮，規模種植牛蒡已有30餘年的曆史，牛蒡深加工系列産品遠銷日本、美國、韓國、加拿大等國家和地區，目前正借助“互聯網+科技”，不僅讓河口牛蒡頂天立地，還要實現讓河口牛蒡鋪天蓋地的“科技+文化+智慧”農業夢想。n
河口鎮地處沛縣西南部，曾是土質沙化的不毛之地。牛蒡種植在河口鎮始于20世紀80年代中後期，最開始，由于品種的限制，牛蒡的産量和質量一直上不去。在慢慢地摸索過程中，該鎮農民一邊選擇不同的品種種植，一邊對每個品種的效益進行算賬對比，最終發現“柳川理想”“地黃早生”等品種的牛蒡種植效益比較高。n
經過30多年的發展，原本荒蕪的土地正在煥發出勃勃生機。目前，河口鎮牛蒡種植面積近2萬畝，占全縣牛蒡總面積的60%，其中丁溜、袁圩子、孟集等村連片核心區面積6000畝。2020年，全鎮年産鮮牛蒡50000噸，牛蒡産業總值2億元。河口鎮因為牛蒡種植而出名，先後榮獲江蘇省“一村一品”示範鎮、江蘇省牛蒡特色産業小鎮、江蘇省綠色蔬菜産業特色鎮。
河口鎮農技中心主任李金華介紹，雖然說牛蒡種植讓河口農民鼓起了“腰包”，但是在牛蒡引種期，種子主要靠日本進口，且長期受外國壟斷，培育國産牛蒡種子尤為重要。2016年10月17日，由河口鎮優選的10克親本1号、10克親本2号牛蒡種子，成功搭載“神舟十一号”飛船進行太空育種，标志着河口鎮進入了“航天牛蒡”育種研發新方向。
該鎮牢牢抓住這一發展機遇，成立“江蘇省農業科學院沛縣牛蒡研發中心”，進行“航天牛蒡”育種及相關科研工作，預計到2023年可培育出具有自主産權的高産、優質、抗逆性強的牛蒡種子。
櫻花
一批“航天歸來”的櫻花種子在廣州找到“家”，近日将在從化擇地培育。新一代載人飛船試驗艙搭載種子、苗木等多種實驗樣品，其中包括廣州天适集團自主選育的“廣州”櫻、“天适”櫻、“鴻運”櫻、“江山美人”等4個櫻花新優品種的種子。n
太空育種對于培育優異品種有重要意義。據介紹，為了培育出花色各異、花型豐富、花期不同，抗性更強等具有中國自主知識産權的新優櫻花品種，廣州天适集團自2018年開始，已在籌備櫻花種子上太空事宜。n
“太空育種跟常規的育種不一樣，從太空歸來的種子會發生各種可能的誘變。當然，這種誘變會有好的，也可能會出現壞情況。所以下一步，我們會對這批珍貴的櫻花種子進行催芽培育，之後根據櫻花的耐熱性、花型等情況進行篩選，最終将最優質的品種留下。但這個階段是漫長的，我們預計需要花費6至8年的時間進行研究，屆時民衆便能欣賞到這批從太空歸來的櫻花了。”天适櫻花研究院胡曉敏介紹。n
據介紹，從化是廣州的“後花園”，生态優勢明顯，旅遊資源也豐富，胡曉敏希望把“太空歸來”的櫻花種子種植在從化，用櫻花裝扮鄉村，帶動旅遊發展，助力從化鄉村振興，并期待選育更多更優的耐熱品種，以适合廣州高溫高濕環境。
南靖蘭花種子
搭載着神舟十二号載人飛船的長征二号F遙十二運載火箭，在酒泉衛星發射中心點火升空。作為搭載物品，共計29.9克南靖蘭花種子，随三名航天員進入太空，開啟為期三個月的太空之旅。n
當前，太空育種已經廣泛運用于農業種業創新。蘭花太空育種是将精挑細選的蘭花種子送入太空，充分利用宇宙輻射、高真空、微重力等環境，促使蘭花種子的染色體結構發生變化，再經實驗室組培以達到蘭花品種變異的一項試驗。相比常規育種，太空育種具有更高的基因變異概率，有助于培育出花期更長，花朵更豔、更大、更奇、更香的蘭花新品種。n
福建省林業科技試驗中心自2016年起與雲南省農業科學院花卉研究所聯合開展南靖蘭花太空育種研究，利用“天宮二号”載人航天飛船、長征五号B運載火箭、神舟十二号載人飛船，共搭載“南靖蘭花”種子近100g。
福建省林業科技試驗中心将繼續利用“太空技術+”的新理念、新技術，開展蘭花葉色、花色、花香突變品種的研究以及突變基因的克隆與功能分析，建立蘭花遺傳轉化體系，提高種質變異率，加速育種速度，推動蘭科植物“空間誘變育種+基因工程育種”定向育種體系的建立。
研究進展
據統計，一般種子太空中突變率僅在0.05%———0.5%之間，一點變化都沒有的種子有很多。
原中國科學院遺傳所研究員，被稱為“中國空間育種第一人”的蔣興村告訴記者，太空育種主要是通過強輻射，微重力和真空等太空綜合環境因素誘發植物種子的基因變異。由于億萬年來植物的形态、生理和進化始終受地球環境的影響，因此一旦進入太空将有可能産生地面上難以獲得的基因變異。從衛星搭載回的物品中精選出優質的品種，植物的果實大小、營養物質的含量以及抗病蟲害等方面均有顯著改善。植物的種子隻要送上太空就能産生突變？種出的蔬菜瓜果就能增産嗎？對于太空育種的宣傳，往往讓人對太空育種的神奇充滿向往。大連海事大學環境系統生物研究所所長孫野青教授說，不是說隻要種子上過太空，就一定會發生突變。并且不同品種其突變率也有很大差别。經過統計，一般種子突變率是在0.05%———0.5%之間，一點變化都沒有的種子有很多。在所發生的突變中，也并非全都是抗病能力增強、高産和早熟等有益變異，甚至從總體上來看，減産、抗病能力減弱等不利于生産的劣性突變表現得更多，因為太空畢竟是一種特殊的極端環境。
實際上，種子所謂“好”與“壞”的突變都是人為選擇的，突變本身是無所謂優劣，做基礎研究時，很多“劣性突變”更有利于進行研究種子對宇宙空間環境的敏感性，以及種子在基因修複機制上的研究。
神舟十一号載人飛船搭載了攜帶優秀芒果基因的芒果種胚細胞一齊上太空。這些芒果種胚細胞透過太空特殊的環境誘變，并在實驗室培養基培養。太空環境變化莫測，形成的基因變異也是不确定的。科研人員會進一步培養這些體胚，讓她們發芽生根，并把隐藏的改變發現出來。之後科研人員會留下其中能提升種苗質量的品種，繼續培育成未來的“太空芒果”。太空育種，中國走在世界的前列，這次芒果上天是新的突破。有關方已經将芒果體胚培育了一千多株，如果試驗成功，将會是世界首例，期望未來“太空芒果”能解決防蟲害問題，提升質量産量。
2020年12月17日，嫦娥五号順利結束為期23天的太空之旅，返回地球，成功完成了中國首次月球采樣返回任務。與嫦娥五号一起完成太空之旅的還有水稻、苜蓿、蘭花等種子。12月23日，嫦娥五号搭載物品交接儀式暨助推行業科技自立自強研讨會在北京舉行。活動中，探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任劉繼忠向參與本次搭載的單位移交了種子等搭載物品。
2022年5月，神舟十三号搭載的1.2萬粒作物種子順利出艙。蒙草生态通過航天育種産業創新聯盟，根據生産需求選取野大麥、紫羊茅6個草種（共計50.5克）進行了搭載。
2022年6月5日，乘載着3名航天員的神舟十四号飛船在酒泉成功發射，順利登上太空，開啟了中國航天的新征程。伴随着此次順利升空，來自雲南的乳企也向太空“快遞”了一份包裹——28株專利益生菌菌株搭載飛船，開啟太空育種之旅。
2022年6月16日，在經曆183天的太空“旅行”後，我國首次進行大櫻桃太空育種實驗的種子回到銅川。這包遨遊太空的種子是櫻桃優良砧木馬哈利CDR-1，是陝西省櫻桃産業技術體系産業專家大院首席專家趙曉軍聯合西北農林科技大學自主選育的新品種。6個月前，被銅川市櫻桃研究所選送搭載神舟十三号載人飛船進行太空育種實驗。
2022年8月29日，中國空間站問天實驗艙内的拟南芥和水稻種子萌發已成功啟動，目前生長狀态良好，後續将開展拟南芥和水稻在太空“從種子到種子”全生命周期實驗。
2022年11月3日，夢天實驗艙完成轉位，中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成。在中國空間站的生命生态實驗櫃中，水稻和拟南芥正在茁壯成長。拟南芥生長周期比較短，第一批生長的幾個拟南芥，已經完成了從種子到種子的過程。水稻可以看到一些綠的小穗，實際上就是水稻已經開始第一次在太空裡結穗 。
2022年12月4日20時09分，神舟十四号載人飛船返回艙在東風着陸場成功着陸。返回樣品中，水稻和拟南芥種子，經曆了120天的空間培育生長，完成了從種子到種子的發育全過程，是國際上首次在軌獲得水稻種子。
2023年3月消息，在德州樂陵國家馬鈴薯工程技術研究中心，科研人員指導工人對上萬株航天馬鈴薯“實生苗”進行了種植移栽。這批種子經過催芽迎來首個種植季，這也标志着山東開啟馬鈴薯“航天育種”的新征程，在全國尚屬首次。
