摘  要  航天育种已成为我国育种的一项新途径，是现代作物育种的发展方向之一，具有广阔的发展前景。本文从航天育种的概念和原理出发，综述了航天育种的特点、国内外研究现状。简述了凉山州开展作物航天育种的基础及意义。
    关键词  航天育种  特点  现状  凉山州  意义

    航天技术在作物育种中的应用(即航天育种)起源于20世纪60年代，前苏联及美国的科学家开始将植物种子搭载卫星上天，开启了航天育种的先河。我国的航天育种研究比较晚。1987年8月5日第1次利用返回式卫星搭载植物种子以来。在先进的太空发射技术的支持下。我国航天育种近年来得到飞速的发展。
1 概念和原理
    航天育种又称太空育种、空间诱变育种等，是将农作物种子或供试诱变材料搭乘返回式卫星或宇宙飞船，送到太空。利用太空特殊的、地面无法模拟的环境(高真空、微重力、交变磁场等)进行诱变处理，使供试的农作物种子或供试诱变材料产生变异，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，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，是集航天技术、生物技术和农作物育种技术相结合发展起来的一项崭新的育种技术。
2 航天育种的特点
2.1  变异源丰富
    飞行器飞行空间中存在的各种质子、电子、离子、α粒子、高空重离子等高能粒子以及χ射线、γ射线和其他宇宙射线。能穿透宇宙飞行器的外壁，作用于飞行器中的农作物种子或供试材料等，使DNA产生变异，染色体缺失、倒置、异位和重复等。
2.2  变异频率高、幅度大
    航天诱变育种具有可逆性、多样性、重复性等特性，比传统辐射诱变幅度更大，范围更广，更易出现特异性变异。传统辐射诱变的有益突变率仅为1～5‰，而太空辐射诱变的有益突变率为1～50A，，最高的有益突变率可大33％以上。
2.3  育种周期短
    常规育种周期通常为6代，遗传性状才可以稳定遗传。而多数太空变异性状稳定较快，第4代的遗传性状就可以稳定遗传。较常规手段大大缩短育种周期，节约人力物力。蒋兴村等进行空间诱变水稻种子试验时，第3代亲本的遗传性状就可以稳定遗传。
2.4  无基因安全性问题
    空间诱变育种不同于转基因育种，不存在基因安全隐患，它没有外源基因的引入，只是利用太空的特殊物理条件作为诱变因子，使供试材料产生基因突变，本质上与自然变异没有区别，只是加快了生物界需要几十年甚至上百年的自然变异过程。
3 现状
    目前．世界上只有中国、美国和俄罗斯掌握卫星返回技术并搭载植物种子。而美国、俄罗斯的研究注重于解决人类在太空环境中的食物供应、氧气来源及生存环境安全有关生命保障支持系统问题，为载人航天服务。我国主要进行卫星搭载太空育种，同时也取得了一系列成果，受到世界科技界广泛关注。在太空育种领域处于国际领先地位。
3.1  国外现状
    早在20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。20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。1996~1999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。各航天大国通过航天诱变育种技术的研究与应用。已先后培育成功100多个农作物新品种应用于生产。不仅为航天育种奠定了理论研究的基础，还为航天育种技术的开发应用开辟了广阔的前景。
    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。
3.2  国内现状
    1987年8月5日，随着我国第9颗返回式科学试验卫星首次搭载了水稻、小麦、青椒等1批种子，开始了作物航天育种的有益探索。到目前为止，已先后20余次利用返回式卫星、神舟飞船和高空气球，先后将4500多个品种(包括粮食作物、油料作物以及蔬菜、花卉、草、树等经济作物)送人了太空，在地面结合常规选育，培育出了一大批优质、高产、抗病、抗逆的新品种，截止至2013年，我国已成功培育200多个“航天育种”农作物品种。
    经过近30年的研究，我国航天育种取得了可喜的成果，航天育种数量占世界航天育种总和的1/4，育种水平处于国际先进水平。育成了高产、优质、多抗的青椒、番茄、水稻、莲子、小麦等作物新品种和新品系。从中获得一些有可能对产量有突破性影响的罕见突变体，如特早熟小麦、特大粒莲子太空莲3号、特大粒红小豆突变系、特长角双低油菜等。据不完全统计。“十一五”期间，全国航天工程培育的作物新品种累计示范应用面积超过267万h㎡，增产粮油棉12亿kg，创造社会经济效益19亿元。我国育成的太空稻新品种可增产20％，小麦可增产10～15％,育成生物粮食作物新品种在生产上大面积推广后，每年可为我国增产粮食30～40亿kg。
    然而,我国航天育种硕果累累的同时，还存在着诸多的问题阻碍我国航天育种的进程和航天育种新品种的示范推广。①注重于新品种选育和突变体选择。对航天育种的理论研究还十分薄弱，作用机理还不清楚，这制约了航天育种的长远发展；②航天育种的成本过高，影响了太空种子的普及和推广；③公众对太空种子安全性的质疑。在当今转基因安全饱受争议的情况下，公众在质疑转基因安全问题的同时，对航天育种产品的安全性也产生了质疑；④非法推广和违规操作。有些商家在没有通过当地试验示范以及当地种子管理部门许可的情况下，擅自推广太空种子。太空品种因不适应环境等因素，导致农民遭受减产甚至绝收，败坏了太空种子及其行业声誉；⑤过度炒作“太空”概念。一些育种单位和推广单位等相关机构一方面有意无意地将太空种子的育种过程和机构神秘化。另一方面推广机构在推广时过度炒作“太空”的概念。使大众对太空育种的概念、程序不甚了解，产生不信任感。
4 凉山州作物航天育种开展情况
    目前，凉山州在作物航天育种上已有一定的基础。
    2006年9月9日，“实践八号”共搭载了包括水稻、麦类、玉米、棉麻、油料、蔬菜、林果花卉和微生物菌种等9大类、152个物种2020份生物材料，全国28个省(市、自治区)、138个科研院所、大学及企业单位的224个课题组、l200多名科技骨干参与了项目的实施，凉山州西昌农业科学研究所也参加了该航天育种工程，提供5份小麦材料参加试验。
    2011年11月11日，凉山州选送包括“红花大金元”在内的“清甜香”烟叶11个优良品种，搭乘“神舟八号”飞船进入太空进行育种试验研究。返回地面的种子于2012年与国家有关科研院所合作开展品种选育试验，从中选育出性状稳定、风格特色突出、抗逆性强的“大凉山”优良烟叶新品种。目前，筹建烟草作物航天育种中心已纳入凉山州“十二五”科技发展规划纲要中。
4.1 凉山州开展航天育种的意义
    凉山州气候属于亚热带季风气候，年平均气温14～17℃，干湿季明显，年平均日照时数2000～2400h，独特的光热资源和气候条件适宜作物的生长。贯穿6县1市的安宁河流域更有“川南粮仓”之美称。然而，在城镇化、工业化的进程中，以及长久以来对耕地的不当使用，造成凉山州人均耕地面积越来越少，据统计，2010年凉山州人均耕地仅为0.O73h㎡。
    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，凉山州作物新品种几乎都是在常规条件下经过若干年的地面选育培育而成的。利用航天诱变技术进行作物育种，加快作物育种步伐，提高育种质量，探索具有凉山州特色的新兴育种研究领域。为凉山州发展优势产业、现代农业提供高产、优质、高效的作物新品种和种质资源。
4.2 展望
    航天育种已成为我国育种的一项新途径，是现代作物育种的发展方向之一，也是将来农业发展的有效途径之一。具有广阔的发展前景。结合相关学科
的不断进步和发展，必将推动航天育种技术的不断发展。而成为将育种学、物理学、化学等多学科、多技术相结合的一门综合性应用技术。
    目前，我国的农业航天育种还处于初级阶段，且主要注重于新品种选育和突变体选择，今后还需要加强以下几个方面的研究：①加强航天育种诱变机
理的深层次研究，阐明作用机制，以提高选择的效率和突变的预见性。②增大航天诱变的范围，创建更多优质、高产、抗性的新品种，建立起我国农业航天诱变育种的技术体系。③尽快开发出成熟可行的地面“空间模拟”育种技术，以降低昂贵的航天育种成本，为太空种子的推广应用提供根本条件。

参考文献
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