微观北京丨一粒种子的太空之旅

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划重点

01中国农业科学院展出“上过天”的小麦种子航麦247,曾在太空遨游后返回地球种植。

02航麦247在太空中的变异为其在田间的选育提供了基础,最终通过国家审定成为优良品种。

03除此之外,中国已育成和审定近300个航天新品种,其中水稻165个、小麦58个、大豆32个、玉米11个。

04航天育种方法培育的农作物年度种植面积大约在3000万亩,为农业生产提供了更好的品种。

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微观档案
姓名:航麦247
出生日期:2016年
现居住地:北京顺义等地
微观案例“上过天”的科研种子,也能“下地里”结出硕果
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中国农业科学院展出“上过天”的小麦种子,前排右二是航麦247,在北京顺义等地种植。新京报记者 王子诚 摄
我是一粒种子,和世上亿万种子一样普通。
但我又与众不同,曾神奇地离开地球在太空遨游,又重新回到地球的怀抱。从此,我真正有了自己的名字——“航麦247”,有时候,北京的科学家们也会直接叫我“太空种子”。
上天
上天之前,我没有名字。小麦,是我和兄弟们的统称。整个种植季,我躺在麦田里百无聊赖,长高、长壮、结穗、等待收割。
大概在1万年前的两河流域,一次重大的选择彻底改变了我们。我的祖先和人类相遇相知,小麦和人,建立了这个世界上最早的连接关系。
而当我的先辈被人类驯化之后,选择的过程急剧加快,只用1万年,小麦就成为世界第一大粮食作物。
随着技术的发展,人类开始认识基因,渐渐挖掘出小麦基因中藏着的秘密,并且进行人为干预。这样的方式,被称为“诱变”,诱变的方法有很多,杂交便是其中一种。
而我要面对的,是一种更高效的诱变方式——空间诱变,通常称为太空育种。
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航天育种小麦耐盐碱对比实验。新京报记者 王子诚 摄
一粒种子要登天绝非易事,要经历一重重最严苛的选拔。和我竞争的,有已经成熟的品种,也有许多在试验田中表现优秀的种子。
遗传稳定性是最难的一关,也是最重要的一关。科学家们称之为纯度,只有纯度足够好的,才能把那些优异的性状遗传给下一代,而这样的种子,在太空中发生突变之后,也更容易分辨出哪些是诱变的结果,哪些是本身的变化。
这样的流程已经很成熟。从1987年开始,中国第一次进行空间诱变育种,已经有无数种子经历了同样的检测和筛选,最终登上太空,在星海中完成突变。我骄傲,我是其中的一颗。
2006年夏天,我从重重筛选中脱颖而出,从北京到达了酒泉,那是我们的启航之地。和我一起的,一共有9大类,2000多份种子,总重215公斤。育种科学家们将各种不同的种子单独分装,到达酒泉之后,还要再经历一次分装。我们被分成2公斤重的小包装,大概有几千粒小麦在一起,包装的外面,还有一层防水层,这是防备回归时掉落水中而准备的。
2006年9月3日,下午3点,太空舱开始剧烈震动,火箭启动了。火箭搭载的卫星,叫作“实践8号”,是中国第一颗专用于航天育种的返回式卫星。我们搭乘的可是“专星”!
蜕变
9分49秒,是从地面到太空的时间。
在密闭的太空舱里,我们摆脱了地心引力,飘了起来,从大地跃迁到宇宙,一步登天的滋味妙不可言。
在太空中,“实践8号”飞行了15天,近地点180公里,远地点480公里。480公里也是我们去过的离地球最远的地方,这里依然有极其稀薄的空气,还没有离开大气层,但也足够领略宇宙的玄奇,真正俯瞰大地的瑰丽了。
万物生长靠太阳,但我从没想过还能离太阳这么近。
在距离地面480公里的宇宙太空中,我们经历了最艰难的一次蜕变。
微重力是第一道关卡,当重力几乎消失后,会发生许多变化,航天员们长期在太空中工作,要面临骨质肌肉流失等各种各样的“太空病”,比人类更加脆弱的种子更是如此。
还有无所不在的宇宙射线,在失去地球磁场的保护后,我们的身体直接暴露在宇宙射线中,基因深处的结构被破坏、重组。
还有许许多多地面上没有的因素,促使每一粒种子完成变异。在大地上,这样的变异可能需要亿万年时间,但这里,时间被浓缩成了一瞬。
瑰丽壮观的星海,还有对未来的憧憬,是嬗变的痛苦中难得的慰藉。
这或许就是让我坚持下去的力量吧,我想做一颗有用的种子,不管这样的成长,要付出怎样的代价。我不能让远在北京等我归来的科学家们失望。
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中国农业科学院,育种科研人员正在工作。新京报记者 王子诚 摄
2006年9月24日,10时43分。
踏入宇宙355小时,在星空中飞行了900万公里之后,我回来了。
从离开到回归,从天上到地下,随时间和空间流转切换,那么慢,又那么快,那么远,又那么近。在宇宙航行中,我完成了变异,但那究竟是怎样的变异,我能不能成为一颗有用的种子?虽然有些忐忑,但我相信,回到北京后,那里的科学家和院校会给出我想要的未来。之前,从这里走出过许多优秀的种子同胞,2022年北京育种发明专利授权359件,居全国首位。相信很快,我也会成为他们中的一员。
下地
返回舱落在了四川遂宁,这是预设的回收地点,一切顺利,没有任何意外。真正的意外,来自我们这些种子的体内,无数不可预知的变异,在这15天的太空之旅中发生了,这恰恰是科学家们所需要的。
一系列交接手续之后,还没从懵懂中回神的我已回到了北京,这里有全国最多的农业科学家,有最高水平的农业科研机构,涉农科研院所占全国超四分之一,作物“双一流学科”占全国1/3、农业领域院士数量占全国近1/2。北京是中国的种业之都,杂交小麦技术世界领先,是我出发的地方,更是我的故乡。
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2006年,刘录祥研究员(右二)向航天工作人员交付种子。中国农科院作科所供图
在北京西三环的中国农科院作科所的院子里,我见到了当初送我出发的人,他叫刘录祥,国家航天育种工程首席科学家,中国农业科学院作物科学研究所党委书记、副所长。他戴着眼镜,脸上总是挂着笑容。那笑容很熟悉,在北京的试验田中,在作科所的实验室里,总能看到他带着这样的笑容,或者下地干活、或者做实验。我了解他,就像他了解我一样,在北京顺义的实验基地中,我们相处了很多年。
9月是播种的日子,我有些想念顺义的土地了。
那里的田野很辽阔,夜空很明亮。没有大都市里的灯光污染,没有昼夜不息的车流,只有一群育种的科学家,和一群辛勤的农学生。他们住在农田边上的房子里,像真正的农民一样,日出而作,日落而息,播种、施肥、收获,照顾着我们这些种子。
而我,在漫步星河之后,终于回到了这里,正赶上播种。
从加入航天育种计划的那一刻开始,我就知道,在太空中的变异,只是这个漫长工程的第一步。然后,我将回到田间,再一次发芽、生长。在生长中,那些对人类有益的变异会被挑选出来,然后开始杂交,一代代选育,这个过程短则七八年,长则十几年,最终,一个优异的新品种才能被选育出来。如果说,太空中的变异是第一道选择,那么后面的选育,才是真正的考验。考验太空变异的成果,也考验一颗种子深藏在基因里的潜力。
我发现,我变矮了,但长得更快了。
和我一起登上太空的同门兄弟,也都各自有了不同的变化,有的籽粒变得更多,有的蛋白质含量变得更高。也有对人类来说不好的变化,比如变得更高,更易染病。
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中国农业科学院,展厅内的航麦802。新京报记者 王子诚 摄
这是必然的代价,基因里的变化无穷无尽,谁也不知道究竟会发生怎样的变异。但北京这些种业科学家们自有办法。
在顺义的试验田里,科学家们把我和另外一份材料结合在一起。那份材料高产、抗病性好,但是个大高个儿。在人类中,这是优势,但在小麦中,这意味着不太能抗倒伏。而且,成熟期也晚,或许只是晚几天,但在气候多变的夏日里,这可能意味着遭遇狂风暴雨的概率更高,也会因此耽误下一季种植的时间。
2016年,在经历了10年的培育中,我终于通过了国家审定,成为了一个独立的优良品种,也有了自己的名字——航麦247。国家审定,就是我的成人礼。
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航麦247。中国农科院作科所供图
那一刻,我真正长大了,可以像我的前辈们一样,走出试验田,走进更广袤的田野,走进农民的田地和粮仓。他们是我的楷模,有一位我尊敬的前辈,他的名字叫鲁原502,和我一样去过太空,又从中国农科院作科所的试验田里育成,如今在全国累计种植面积近1亿亩。
和这位前辈有些不同,我更适合华北的气候。我去过山西、河北、山东,而在北京,无论是顺义还是平谷,大兴还是昌平,都可以说是我的主场。
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北京顺义,种在地里的航麦247。中国农科院作科所供图
不知道从什么时候开始,我变得特别耐冷,或许是那一场太空之旅,激发了自己深藏在基因里的潜能,也或许是本来就有的能力,只是以前从未发现。
2022年的冬天,北京的气温冷得让我打战,断崖式的降温后,许多麦苗倒在了风雪中,再也没有返青的机会。而我还在,低温过后,我加快了成长的步伐。
那一年的风雪之后,北京顺义一位名叫祝涛的农场主,和我成为了稳定的种植伙伴。他种着5000多亩地,不管新品种怎样更替,不管市场怎样变化,他每年都会留下我,种上1000多亩。他总是跟别人说,“种这个,稳。”每当这时,我都会美美地晃动沉甸甸的头,带动一粒粒金黄的麦穗,在风中摇曳。
金秋9月,北京的玉米金黄待收。而我,作为一粒小麦种子,还在等待属于我的播种生长期,我期待早日种在北京的农田里。我更期待走出北京,像我的前辈们一样。在过去,京牌的玉米、小麦、水稻品种,占了全国的18%、10%、5%,可以说,在全国的麦田里,有十分之一都是我的北京同胞。而我,也会成为他们中的一员。
我想,我应该感谢那段太空中的经历。短短355个小时,和亿万年进化的时间相比不值一提,却成了我生命中最重要的一段经历。让我平凡的生命发生了质变,从此书写出不平凡的“种生”。
有几个能像我这样,从浩瀚银河中而来,又重归大地的怀抱?在我的身后,还有千千万万的种子等待下一步的科研与蜕变。作为种业之都北京的小小见证者、亲历者,毫无疑问,我是幸运的。
微观微聊
我国育成和审定了近300个航天新品种
(国家航天育种工程首席科学家刘录祥)
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刘录祥在查看组培苗。新京报记者 王子诚 摄
新京报:能否介绍一下我国航天育种的成绩?
刘录祥:我国自1987年以来,先后利用返回式卫星、神舟飞船、嫦娥卫星等多种航天器,累计有30多批次、数千份生物材料的空间搭载诱变。1998年,我国审定了第一个航天水稻品种,目前,已经在主要粮棉油、菜瓜果和牧草等十几种植物上育成和审定了近300个航天新品种,其中水稻165个、小麦58个、大豆32个、玉米11个。利用航天育种方法培育的农作物,年度种植面积大约在3000万亩。
新京报:其中有没有让你印象深刻的,或者优秀的航天育种种子?
刘录祥:例如小麦新品种鲁原502,是利用空间诱变技术与常规育种相结合育成的高产、广适、优质品种,已经累计推广9800多万亩,增产49亿公斤,增收110多亿元。
新京报:从事航天育种多年,你自身有何感想?
刘录祥:星辰大海中有无限可能。目前我们主要利用宇宙空间的特性,为地面上的农业生产选育更好的品种,但同时,我们的科学家们也开始了新的征程,为未来的太空航行,培育可以在太空中种植的作物。
新京报记者 周怀宗
编辑 张树婧 校对 张彦君