手机充电线样式:航天育种

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/28 10:19:18
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航天育种也称为空间技术育种或太空育种,就是指利用返回式航天器和高空气球等所能达到的空间环境对植物的诱变作用以产生有益变异,在地面选育新种质、新材料,培育新品种的农作物育种新技术。就是让普通种子成为太空种子
编辑本段一、什么是航天育种?
太空种子就是把普通种子送往太空,使其在太空中的独特环境下进行变异的育种法详细介绍如下:
阶段一:种子筛选 种子筛选是航天育种的第一步,这一程序非常严格,需要专业技术。带上太空的种子必须是遗传性稳定、综合性状好的种子,这样才能保证太空育种的意义。
阶段二:天上诱变 利用卫星和飞船等太空飞行器将植物种子带上太空,再利用其特有的太空环境条件,如宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁场等因素对植物的诱变作用产生各种基因变异,再返回地面选育出植物的新种质、新材料、新品种。中国农科院作物科学所航天育种中心主任刘录祥研究员指出:诱变表现得十分随机,在一定程度上是不可预见的。航天育种不是每颗种子都会发生基因诱变,其诱变率一般为百分之几甚至千分之几,而有益的基因变异仅是千分之三左右。即便是同一种作物,不同的品种,搭载同一颗卫星或不同卫星,其结果也可能有所不同,航天育种是一个育种研究过程,种子搭载只是走完万里长征一小步,不是一上去就“变大”,整个研究最繁重和最重要的工作是在后续的地面上完成的。
阶段三:地下攻坚 由于这些种子的变化是分子层面的,想分清哪些是我们需要的,必须先将它们统统播种下去,一般从第二代开始筛选突变单株,然后将选出的种子再播种、筛选,让它们自交繁殖,如此繁育三四代后,才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系,期间还要进行品系鉴定、区域化试验等。这样,每次太空遨游过的种子都要经过连续几年的筛选鉴定,其中的优系再经过考验和农作物品种审定委员会的审定才能称其为真正的“太空种子”。
编辑本段二、我国从何时开始进行航天育种的?
1987年8月5日,随着我国第九颗返回式科学试验卫星的成功发射,一批水稻和青椒等农作物种子被送向了遥遥天际,这是我国农作物种子的首次太空之旅。当时搭载作物种子的目的并不是想育种,只是想看看空间环境对植物遗传性是否有影响。但是,科学家们在实验中无意发现,上过天的种子中发生了一些意外的遗传变异,因此人们开始考虑利用这种方式进行农作物航天育种。
编辑本段三、我国航天育种的主要成就如何?
我国航天育种研究开始于1987年,到目前为止,我国利用返回式卫星先后进行了13次70多种农作物的空间搭载试验,特别是863计划实施以来,我国航天育种关键技术研究取得显著进展,在水稻、小麦、棉花、番茄、青椒和芝麻等作物上诱变培育出一系列高产、优质、多抗的农作物新品种、新品系和新种质,其中目前已通过国家或省级审定的新品种或新组合有30多个,并从中获得了一些有可能对农作物产量和品质产生重要影响的罕见突变材料。航天育种技术已成为快速培育农作物优良品种的重要途径之一,在生产中发挥作用,为提升我国粮食综合生产能力和农产品市场竞争力提供了重要技术支撑。
编辑本段四、国外的航天育种情况如何?
早在二十世纪60年代初,前苏联及美国的科学家开始将植物种子搭载卫星上天,在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。二十世纪80年代中期,美国将番茄种子送上太空,在地面试验中也获得了变异的番茄,种子后代无毒,可以食用。1996年至1999年,俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。目前国外根据载人航天的需要,搭载的植物种子主要用于分析空间环境对于宇航员的安全性,探索空间条件下植物生长发育规律,以改善空间人类生存的小环境,其目的在于要使宇宙飞船最终成为“会飞的农场”,最终解决宇航员的食品自给问题。迄今为止,国外尚未见到有关专门利用航天诱变进行农作物育种的研究报道。
编辑本段五、开展航天育种的意义?
民以食为天,农以种为先。优良品种是农业发展的决定性因素,对提高农作物产量、改善农作物品质具有不可替代的作用。目前,我国的绝大部分农作物新品种都是在常规条件下经过若干年的地面选育培育而成的。我国航天科学家和农业科学家充分发挥了自己的聪明才智,把航天这一最先进的技术领域与农业这一最古老的传统产业相结合,利用航天诱变技术进行农作物育种,对加快我国育种步伐,提高育种质量,探索具有中国特色的新兴育种研究领域具有十分重要的意义。
编辑本段六、航天育种的基本目标是什么?
航天育种工程项目以我国成熟的返回式卫星技术为平台,生产符合育种工作需要的育种专用返回式卫星一颗、运载火箭一枚,以粮、棉、油、蔬菜、林果花卉等为重点,考虑各种不同作物的不同生态区域,选择9大类2000余份种子材料,进行空间试验,并建设国家农作物航天诱变技术改良中心。种子回收后,经过育种筛选,培育高产、优质、高效的优异新品种,进行推广和普及,并利用地面模拟试验装置研究各种空间环境因素的生物效应与作用机理,探索地面模拟空间环境因素的途径,提高空间技术育种效率。通过航天育种工程项目的实施,拟选育高产、优质、高效的10-15个有重要经济价值的优异新品种,使主栽品种单产提高10%左右,推广面积达到3000万亩~5000万亩,增产粮食20亿斤~30亿斤。
编辑本段七、发射实践八号育种卫星的意义如何?
我国作为目前世界上仅有的三个(美、俄、中)掌握返回式卫星技术的国家之一,在航天育种领域取得的一系列开创性研究成果,受到世界著名的《自然》和《科学》杂志的关注报道。为了加快我国航天育种诱变机理及相关技术的研究,推动航天育种事业的持续发展,2003年4月,经国务院批准,国家发改委、财政部、国防科工委批复了农业部、中国航天科技集团联合编制的航天育种工程项目可行性研究报告,航天育种工程项目正式启动。
实施航天育种工程有利于在广泛开展育种实践的同时,充分加强航天育种应用基础理论的探索和研究,使育种实践和理论基础很好地统一起来,促进航天育种学的建立与发展。通过航天育种机理研究的原始创新和科学积累,可获得一大批突破性的农业新品种和具有我国自主知识产权的航天育种技术。这对于继续保持我国在该领域的国际先进性、创造性及航天育种产品开发方面的世界领先地位,推动航天育种高新技术产业发展具有极其重要的意义。
编辑本段八、实践八号育种卫星的基本情况?
实践八号育种卫星是我国第一颗以空间诱变育种为主要任务的返回式科学试验卫星。卫星由CZ-2C运载火箭在酒泉卫星发射场发射,运行轨道为倾角63o、近地点187km、远地点463km。在轨运行15天后,在四川遂宁回收,留轨舱进行3天留轨试验。
卫星上装载水稻、麦类、玉米、棉麻、油料、蔬菜、林果花卉、微生物菌种和小杂粮等9大类2020份农作物种子材料,用于进行空间环境下的诱变飞行试验。共包括了152个物种,其中植物133种、微生物16种、动物3种。卫星还装载了多项空间环境探测装置,用于探测空间环境辐射、微重力和地磁场等环境要素,开展空间环境要素诱变育种的对比研究。
编辑本段九、人吃了“太空菜”安全吗?
航天品种是安全的。在自然环境中,植物种子实际上也在发生变异,只是这个变异过程极其缓慢,变异频率很低,我们称其为自然变异。早期的植物系统育种方法大都是对这种自然变异的选择和利用,实践证明是安全可行的。航天育种是人们有意识地利用空间环境条件加速生物体的这一变异过程,这种变异我们称其为人工变异。这两种变异在本质上是没有区别的。由于太空种子的变异基因还是地面原来种子本身基因变异的产物,事实上它并没有导入其他对人类有害的新基因。此外,即使太空飞行归来的当代种子(非直接食用),经严格的专业检测也没有发现它增加任何放射性。因此,食用太空种子生产的粮食、蔬菜等不会存在不良反应。
编辑本段十、航天育种下一步地面育种工作计划?
卫星返回后,农业部将会同有关部门,全面推动地面育种研究工作。航天飞行后的种子、材料,经国家农作物航天诱变技术改良中心进行必要检测后,将按不同的生态区域,组织全国各有关育种单位,严格按照统一的育种试验规范,全面开展地面试验研究,从中筛选有重要育种利用价值的新材料,培育新品种,进行推广和普及。同时,结合空间环境探测及地面模拟空间环境因素试验,开展空间环境因素与生物体相互作用的效应研究,力求回答航天环境诱发生物变异的机理等基本科学问题,促进航天育种事业的健康持续发展,更好地服务于农业生产、农民增收和社会主义新农村建设。
种子在太空飞行时,在空间环境诱变作用下产生变异,人们把有益变异加以选择利用,在地面选育新种质、新材料,从而培育出高产、优质、多抗的新品种,这就是航天育种。航天育种是航天技术与生物技术、农业育种技术相结合的产物,是综合了宇航、遗传、辐射、育种等跨学科的高新技术。航天育种的特点是:变异频率高、变异幅度大,有益变异多,稳定性强,因而可以培育出高产、优质、早熟、抗病良种。
早在20世纪60年代初,前苏联及美国的科学家将植物种子搭载卫星上天,在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。1996年至1999年,俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。
我国的航天育种项目是由农业部和中国航天科技集团等提出,经国家发展改革委、财政部和国防科工委审核后报国务院批准立项的重大项目,主要着眼于提高我国的育种技术水平,更好地为农业生产服务。自1987年以来,我们成功地利用神舟号飞船和返回式卫星进行了13次搭载农作物种子及试管苗等的试验,其中包括有关粮食作物、经济作物、蔬菜、花卉等高附加值的作物。
中国航天育种领跑世界
http://news.ifeng.com/mainland/200809/0923_17_800234.shtml
2008年09月23日 19:43新华网【大 中 小】 【打印】
新华网北京9月23日电(记者张汨汨)北京北三环联想桥周边房价,2008年达到均价1.8万元/平方米,寸土寸金。
就在这片繁华和熙攘中,一片绿油油的庄稼在摩天高楼与车水马龙之间铺展开来,达到上百亩。
有人说,这是大都市里最后一片田园风光。
有人说,这是全中国最“贵”的一处庄稼地。
实际上,这是中国农业科学院的试验田。刘录祥,中国农科院作物科学研究所航天育种中心主任,就是在这样一片农田里,培育着他麾下那全中国最贵的种子——太空种子。
航天诱变,会不会变出个“怪物”来?
太空种子,是随着返回式卫星的诞生而出现的新鲜事儿。
“把植物种子用卫星搭载上天,在太空环境里经受了空间诱变,返回地面后再经过连续几年的培育和筛选,就可能形成有明显优势的新品种。”刘录祥说,“这是植物育种的一个新天地。”
太空具有特殊的环境,包括宇宙粒子辐射、微重力、弱地磁、高真空以及低温等等。这些综合因素会诱导种子基因发生突变,使植物产生可以遗传的独特性状。
“基因突变”“变异”“人工诱变”……这些在科幻片中常能听到的词汇,让航天育种蒙上了一层“恐怖”的色彩。
对此,刘录祥解释道:“在自然界里,自然环境的变迁也会引起生物发生相应的基因突变,我们称其为自然变异。航天育种只是相当于用人工手段和太空条件,把自然变异的周期缩短了而已。”
有人担心,“基因突变”会不会变出个恐怖片里的“怪物”来?刘录祥说:变异虽然是随机的,但并不是漫无边际的,当变异打破了机体应有的平衡时,生物本身就无法存活了。所以,哪怕是“航天诱变”,也只是在生命原有基础上的小改动。
“还有人对‘宇宙射线’不放心。”刘录祥说,其实,普遍用于食品及医疗器具消毒的辐照技术安全性,早已得到了世界原子能机构和世界卫生组织的认可。
“太空辐射的强度仅为一般辐照消毒的百万分之一,还要经过地面几年的淘汰筛选,所以完全不必担心。”刘录祥说。
对航天育种的误解还表现在对产品的认识上。
“人们对航天作物的第一印象往往是‘大’,大青椒、大黄瓜、大番茄……其实航天育种的可选择面非常广。”刘录祥说。
他举例,“太空五号”弱筋小麦适合做糕点,口感好,面筋少,而“航麦96号”则是中强筋小麦,适合做面条饺子,两种小麦产量潜力都超过当地传统品种10%以上。
还有棉花,“南方棉花往往绒比较短,航天育种培育出的棉花,在南方能长得像新疆棉花一样,绒又长又细,能做高级布料。”
茄子皮对治疗冠心病有好处,科学家们尝试培育小茄子,这样皮就多了。通过航天育种,还能得到黄、绿、橙等多个颜色的西红柿。
航天育种,是一个五彩斑斓的世界。
种子上太空转一圈,就叫太空种子?
什么是太空种子?种子上太空转一圈,就叫太空种子?
如今,不少商家打着“太空种子”的名号高价销售,宣称他们的种子乘坐卫星或飞船上天后,能够“结出巨大果实”。
刘录祥提醒公众不要轻信和上当。
“种子上天走一遭,只是完成‘太空育种’的第一步罢了,随后还要经过农业专家几年的地面培育、筛选和验证。这其实是一项繁复的科学研究活动。”他说。
以小麦为例,搭载回来的种子叫做“第一代种子”,要全部种下去——“第一代植株有时也会表现出一些变异性状,但我们只是观察记录下来,收获的种子全部再种下去,长出来的叫第二代,这才开始选长得‘好’的种子。”刘录祥说。
“搭载后的种子长得壮实,可能是宇宙环境刺激它生长了,但它的基因未必就发生了改变。”
所有突变体,从第二代开始真正表现出来。科研人员也得以开始选择:矮秆的——抗倒伏,穗子大的——产量高,早熟的——收获期早,等等。“变异是不定向的。有的变好,有的变坏,但我们的选择是定向的。”刘录祥强调。
选择出第三代种子继续播种,目的是看这些变异性状是否真正能够稳定遗传,经过进一步筛选,再迁到位于昌平的综合试验农场进行大面积培育,达到一定规模后,还要拿到河北、山东、辽宁等多个试验点去试种,看看在不同环境下是否都能表现出优良性状。
“试种成功,就可以申请参加省市级或国家级品种审定委员会统一组织的品种区域试验。”刘录祥说,“委员会还要试种两到三年,如果几年都表现很好,超过给出的对照品种,那就可以申请国家或省一级的品种审定。”
“审定认可的种子,才能叫‘太空种子’。”刘录祥说,从搭载种子“晋级”到“太空种子”,最快也要经过四年到六年的周期。
“目前,经过省级以上品种审定委员会审定的农作物航天新品种有60多个,而市场上出现的航天品种有两三百个。”刘录祥说。
刘录祥提醒,农民如果想鉴别太空品种的真伪,可以打电话向当地农作物品种审定委员会或中国农科院航天育种研究中心进行咨询。
航天育种,中国是全世界的领跑者
航天育种发展前景广阔。
“这是中国科学家立足国情、独辟蹊径的特色创新。”刘录祥说,在这方面,中国是全世界的领跑者。
“美俄用卫星搭载植物要比我们早几十年,但他们的主要方向是研究空间环境对生物的影响,并尝试在太空播种植物,为人类长期居留太空改善环境和提供食物。”刘录祥说。
1987年,我国第一批“太空种子”乘坐第九颗返回式卫星上天。“那次的目的,也只是做空间生命科学研究。”刘录祥说。
结果出人意料:搭载种子经过地面培育后,水稻籽粒饱满,青椒果实明显变大。“当时,全国正在紧抓‘菜篮子’‘米袋子’工程,中科院研究员蒋兴邨提出了用太空手段做育种实验的想法。”刘录祥说。
后来,蒋兴邨被誉为“中国航天育种第一人”。
“我们国家有航天技术平台,又有农业发展的实际需求,加上科研人员的魄力,终于走出了一条新路。”刘录祥说。
在过去20年间,科学家们利用航天技术培育出了60多个新品种。“十五”期间,航天育种成为国家“863项目”的重点课题。
“但这还都只是零星搭载,是‘借’人家卫星的空间塞我们的种子。”刘录祥说,“航天育种取得新的跨越,是2006年‘实践八号’育种卫星的成功发射。”
作为世界上第一颗专门用于育种研究的卫星,“实践八号”搭载了208公斤、2000多份种子和菌种;航天育种的机理研究也得以系统开展。
“以前只知道太空环境对种子有影响,但哪一个因素影响大?影响多少?是怎样影响的?卫星上安装了一整套科学测量仪器,终于可以做这方面的实验了。”刘录祥说。
“实践八号”上的种子,如今已培育到了第二代、第三代。刘录祥介绍了他们的目标规划:尽快生产出新品种,每年推广面积突破1000万亩,单产提高10%左右,增产粮食40万至50万吨。
“去年,我国粮食进口总量是160万吨。”刘录祥说。
在提升产量的同时,研究人员也注重降低太空食品的售价。“目前,太空蔬菜的售价比普通蔬菜贵20%左右,随着太空食品的普及,这一差距将不断缩小。”
“目前,只有美国、俄罗斯、欧盟和中国拥有返回式航天器技术。航天育种技术,中国独占鳌头。”刘录祥说。
国际原子能机构及世界各国,尤其是亚太地区国家对此表现出了浓厚的兴趣。印度、巴基斯坦、韩国、澳大利亚等都向中国表示了合作意向。航天育种的光明前景,正在中国人面前铺开。