1987年8月5日，隨著我國(guó)第九顆返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星的成功發(fā)射，一批水稻和青椒等農(nóng)作物的種子被送向了遙遙天際，這是我國(guó)農(nóng)作物種子的首次太空之旅。雖然當(dāng)時(shí)搭載作物種子的目的并不是為了育種，但是科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)中無(wú)意發(fā)現(xiàn)，上過(guò)天的種子中發(fā)生了一些意外的遺傳變異，因此人們開(kāi)始考慮利用這種方式進(jìn)行農(nóng)作物航天育種。

航天育種，即太空育種，也稱(chēng)空間誘變育種，就是將農(nóng)作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無(wú)法模擬的環(huán)境(高真空、宇宙輻射、宇宙磁場(chǎng)、高潔凈)的誘變作用，使種子產(chǎn)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(shù)。

太空育種具有有益變異多、變幅大、穩(wěn)定快，以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病力強(qiáng)等特點(diǎn)。其變異率較普通誘變育種高3-4倍，育種周期也大大縮短。

然而種子的“太空之旅”只是航天育種過(guò)程中的一部分。不光種子上天之前要精心“選拔”，上天“鍍金”的種子返回地面后，航天育種專(zhuān)家還要進(jìn)行艱苦的地面選育過(guò)程。一批太空作物種子從落地到新品定型需要至少4年，完全是一條從金礦石中提煉黃金的歷練之路。接下來(lái)，我們?yōu)槟敿?xì)解讀“種子金礦”的開(kāi)采過(guò)程。

“種子篩選”是航天育種的第一步，科學(xué)家們盡可能地把最好的種子挑選出來(lái)，并且對(duì)種子變異方向加以引導(dǎo)。

地面選種

種子選好了，接下來(lái)是航天育種的第二步——“太空誘變”。遨游于太空特殊環(huán)境中的植物種子，在無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不有的強(qiáng)大宇宙射線的持續(xù)轟擊下，雖然外表看不出有什么變化，但其內(nèi)部微觀尺度細(xì)胞中的基因片段、蛋白質(zhì)、生物電等，很容易發(fā)生各種各樣的異變。在這個(gè)過(guò)程中，還需要依靠電腦控制或由航天員操作，不僅對(duì)種子的生存狀況隨時(shí)加以監(jiān)測(cè)，還要計(jì)算航天器角度、地球位置、太陽(yáng)方向、距地高度等各種具體的細(xì)節(jié)問(wèn)題，以保證在有限時(shí)間內(nèi)盡可能與更多的宇宙射線發(fā)生“交集”，受到更強(qiáng)烈的射線“轟擊”。

搭載飛天

雖然變異后的種子所占比例不大，但是價(jià)值意義極大；雖然有益變異率并不高，但也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)地球金礦中的黃金含量。當(dāng)一批批種子結(jié)束太空之旅，回到地面時(shí)，就相當(dāng)于是一座座黃金富礦回到地面，就等“開(kāi)采”了。

種子們安全返回地面后，又回到了航天育種科學(xué)家們的手中。然而，這才是萬(wàn)里長(zhǎng)征的開(kāi)始。接下來(lái)的工作，才是真正艱苦而又漫長(zhǎng)的，航天育種的第三步，即“地面選育”。

返回地球

具體到某一粒種子，在太空巡游的過(guò)程中，究竟有沒(méi)有受到足量的射線照射，有沒(méi)有發(fā)生變異、發(fā)生了何種變異，誰(shuí)都不知道。如果運(yùn)用現(xiàn)代生物高科技，把每粒種子都打開(kāi)來(lái)，把它們的DNA和攜帶的基因都放大了察看一遍，再與沒(méi)有上過(guò)天的同一批種子對(duì)比一下，那倒是能夠得出一些結(jié)論。但是，這顯然就把上過(guò)天的種子給破壞掉了，而且關(guān)于植物種子的生物技術(shù)研究也沒(méi)有達(dá)到對(duì)每一條DNA、每一個(gè)基因段反映什么信息，都了如指掌的程度。

那怎么辦呢？辦法只有一個(gè)，就是把種子播到土壤中，幫助它們發(fā)芽、成長(zhǎng)、開(kāi)花、結(jié)果，然后再與其普通同類(lèi)相比較，看看究竟有沒(méi)有變化、什么樣的變化。這項(xiàng)工作之所以艱苦而又漫長(zhǎng)，是因?yàn)樗且浴澳辍睘閱挝欢皇且蕴臁⒃聻閱挝贿M(jìn)行的。從種子播下后的那一刻開(kāi)始，往往要持續(xù)好幾年。這是一個(gè)需要高度專(zhuān)業(yè)知識(shí)和極強(qiáng)耐心、細(xì)心的過(guò)程。一粒太空種子入土后，出苗速度、生長(zhǎng)情況，包括全株的莖、稈、須、葉、花、果，每一個(gè)要素、每一步變化、每一點(diǎn)不同，都要轉(zhuǎn)化為精確的科研數(shù)據(jù)，記錄下來(lái)。

地面實(shí)驗(yàn)室反復(fù)培育初選

這還只是第一年的工作。針對(duì)一批太空種子的出苗、發(fā)育、成熟情況，逐粒逐粒、一株一株地相互對(duì)比，而且是一個(gè)數(shù)據(jù)一個(gè)數(shù)據(jù)地巡回對(duì)比，然后在這一批種子的第一代后代中，再次選出更強(qiáng)更好的來(lái)。因?yàn)?，哪怕是同一批在太空中同時(shí)發(fā)生好的變異的種子，在地面發(fā)芽、成長(zhǎng)、成熟的過(guò)程中，依然不是平均的，同樣也會(huì)出現(xiàn)有好有差的明顯差異。這些種子被收集起來(lái)，來(lái)年再種、再次觀察。

為何還要再次觀察？這是因?yàn)?，植物種子發(fā)生變異，而且將優(yōu)秀品質(zhì)成功遺傳給第一代后代后，并不能說(shuō)明這批種子就可以作為成熟穩(wěn)定的新品種，向全國(guó)推廣了。于是，同樣的工作還得繼續(xù)。一共要幾年？按照現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，平均每一類(lèi)種子都需要四年。也就是說(shuō)，上述從播種到收獲、優(yōu)中選優(yōu)的工作，要反復(fù)進(jìn)行四輪。

大田反復(fù)培育篩選直到定型推廣

在此期間，有時(shí)還要再次對(duì)種子進(jìn)行高空氣球輔助照射、地面強(qiáng)輻射實(shí)驗(yàn)室再次照射等各種“加強(qiáng)性”的補(bǔ)充工作，有時(shí)還要像勤勞的蜜蜂那樣極其精心地進(jìn)行同類(lèi)植株之間的授粉，促成其實(shí)現(xiàn)“自交”，否則便沒(méi)法得到下一代種子。哪怕是對(duì)已經(jīng)證明“不行了”，只能忍痛淘汰掉的種子或植株，也不會(huì)一丟了之，而是要以同樣認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，從根到莖、從葉到須、從花到果，測(cè)量、化驗(yàn)、分析、對(duì)比，力求找出其“敗亡”的真正原因。

到第四年，如果真正確認(rèn)一批太空種子的好的變異，都成功地保留下來(lái)了，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)了，能夠連續(xù)四代向下遺傳了，這些種子才能真正脫離科技實(shí)驗(yàn)室層面，成為農(nóng)業(yè)實(shí)踐意義上的“新品種”。

如大浪淘沙般，歷經(jīng)千挑萬(wàn)選保留到第四代的種子，普遍都具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它那未曾上過(guò)太空的普通“祖先”的優(yōu)異品質(zhì)，有的產(chǎn)量高，有的出油多，有的特強(qiáng)壯，有的更好看，有的更好吃，有的更環(huán)保，等等。

要知道，每個(gè)類(lèi)別的太空種子，都不是一粒，而是一批；出苗后也不是一株，而是一片。每次返回地球的種子，也都不是一類(lèi)，而是很多類(lèi)。對(duì)其中的每一粒、每一株，都要像這樣如撫育嬰兒般精心對(duì)待，連續(xù)數(shù)年優(yōu)中選優(yōu)，這是多么繁雜的工程啊！

在軌飛行

所以，每一個(gè)擔(dān)負(fù)地面選育任務(wù)的航天育種科技產(chǎn)業(yè)基地、示范園區(qū)、試驗(yàn)田，都是一個(gè)巨大的新種選育“實(shí)驗(yàn)室”，里面有大量不同品種的太空種子，在露天或室內(nèi)環(huán)境中，在科學(xué)家們的精心照料、嚴(yán)密觀察、測(cè)量計(jì)算中，生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果。為了讓種子們將來(lái)能夠適應(yīng)全國(guó)更多地區(qū)的氣溫、土質(zhì)、水情等各種條件的不同，還要盡量讓太空種子們?cè)谫N近自然的環(huán)境中生長(zhǎng)。也就是說(shuō)，太空種子和它們的后代太空植物也罷、與它們朝夕相處的航天育種科學(xué)家們也罷，都是不分寒暑甚至風(fēng)雨無(wú)阻地在努力拼搏著的。

驚世駭俗的“番茄部落”（太空西紅柿）、“南瓜霸王”（太空南瓜），以及目前遍布全國(guó)各地的數(shù)不勝數(shù)的太空種子、太空植物、太空農(nóng)田、太空花園，離不開(kāi)艱辛而漫長(zhǎng)的地面選育工作，離不開(kāi)航天育種科學(xué)家們的艱苦付出！

來(lái)源/太空夢(mèng)想