種子是農業的“芯片”，小小的種子，緊密連著“國之大者”。如今，種子不僅在田野間生根發芽，更有機會遨游太空。
4月30日，神舟十七號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，中國空間站第六批空間科學實驗樣品也隨之順利返回。本次下行返回的科學實驗樣品涉及23項科學實驗項目，總重量約31.5公斤，其中包括多種植物種子材料。在宇宙遨游歸來后，這些種子被交付科研人員用于后續研究和利用。
據悉，目前中國已進行航天育種搭載實驗3000余項，育成主糧品種240多個，蔬菜、水果、林草、花卉新品種數百個，年增產糧食20多億公斤，創造直接經濟效益逾千億元。
“天選之種”“上天”“入地”
什么是航天育種？人們為什么要費力將種子送上太空？
中國農業科學院作物科學研究所黨委書記、國家航天育種工程首席科學家劉錄祥說：“航天育種也叫太空育種，是將種子等植物材料搭乘返回式衛星和載人飛船等航天器進入太空，利用空間環境的宇宙射線、微重力、高真空等綜合因素誘發種子基因變異。種子返回地面后，再選擇可遺傳的優良變異用于培育優質高產多抗植物新品種。”
與傳統育種技術相比，航天育種最大的優勢在于空間誘變材料的有益變異率高、育種周期短，可在相對較短時間內創制出具有高產、早熟、抗病等優良性狀的種質資源。劉錄祥說，對種子來說，太空就是一個超級實驗室，因為它具備了微重力、弱地磁、強輻射、高真空、極潔凈、超低溫等極端條件。太空誘變因素多，有可能獲得傳統地面誘變得不到的變異，太空誘變可以誘發多種性狀發生變異，育種家通過定向篩選可以獲得產量或是抗病突變基因。
航天器的每一克載荷資源都很寶貴，那么，什么樣的種子能踏上太空之旅呢？
種子篩選是航天育種的第一步。“‘上天’的種子都是精挑細選出來的，一般來說，被選中的種子要具備兩個條件：一是遺傳穩定，二是綜合性狀好。這些種子必須活力強、發芽率高，這樣才能確保種子在新環境下依舊蘊涵著無限的生機，以良好的狀態開啟這一段漫漫旅途，能夠獲得太空之旅資格的種子可謂是‘天選之種’。”中國農業科學院作物科學研究所謝永盾研究員對本報介紹說。
進入太空之后，種子的“奇幻漂流”才剛剛開始，不是每一粒種子都能被宇宙射線擊中，不是所有被擊中的種子都能發生基因變異，也不是所有的突變都是“有益的”。因此，從太空返回的種子只能作為基礎材料，再經過地面篩選、驗證、培育，最后通過審定的種子才能叫太空種子。
想成為合格的太空種子，不僅要能“上天”，更要“入地”。從宇宙歸來的種子還需要在地面經過長時間的培育和檢測，進行多輪的篩選和鑒定。在這個過程中，研究人員既會鑒定作物實際的生長變化，也會從基因層面去檢測哪些遺傳物質產生了突變，然后將具有優異性狀的新材料再進行育種利用，讓遺傳優勢得以延續。
總的來說，從一顆種子“上天”，到新的品種上市，往往要經過8—10年的過程。在漫長的選育過程中，產量、抗性、品質等每一項都要過關。任何一個環節出了問題，就可能導致前功盡棄。例如，經過多年選育的種子即便是在最后一年的生產性測試中，如果遇到某種病害流行或者極端天氣等不利情況，不能有效抵抗的話，最終也會被淘汰。“大量的品系在試驗的過程中被淘汰，最終留下來的通過專業機構審定(或鑒定)的品種，才叫太空種子，比例非常小。”劉錄祥說。
審定完成后，新品種才能被推廣，作為真正的太空種子在廣袤的田野間生長，進而在豐收后流向百姓的日常餐桌。據介紹，航天育種材料種類豐富，既有主要農作物、經濟作物等種子，也有不同地方特色品種和珍稀物種的種子，還有微生物菌種等。近年來，在全國航天育種協作組和航天育種產業創新聯盟推動下，一批批“希望的種子”乘著神舟飛船升空、跟著“嫦娥”航天器繞月，實現批量化航天育種。
碩果累累花香四溢
在中國農業科學院作物科學研究所的展廳里，一個個透明容器里盛放著各類太空種子，截至目前，該所已經育成了“航麥247”“航麥2566”“航麥287”“航麥501”“航麥3290”“航麥802”“航麥106”“航麥818”“魯原502”等多個小麥太空品種，通過與種子企業聯合實現了產業化應用，產生了顯著的社會經濟效益。
“魯原502”是由中國農業科學院作物科學研究所和山東省農業科學院原子能農業應用研究所合作選育的高產優質小麥品種，也是目前中國航天育種中單一品種累計推廣面積最大的農作物品種。“‘魯原502’解決了小麥重穗型品種易倒伏的難題，已成為全國主導品種，累計推廣1億畝。”劉錄祥說。
還有2021年通過河北省審定的高產優質面條小麥品種“航麥802”，耐鹽性和綜合抗病性突出，適應性強。“航麥802”還具有良好的耐遲播能力，2022年秋，在遲播一個月的情況下，它的畝產達到500公斤以上。經過實踐的檢驗，“航麥802”還展現出了極強的廣適性、耐鹽性和綜合抗病性，在高產的同時也保證了糧食品質。
在安徽省阜陽市潁泉區伍明鎮彭莊村的田野里，放眼望去，這里種植的小麥品種中，就有“阜航麥1號”，種植的農戶表示，整個生長周期里，麥苗抗寒性好，成穗率高，抗病性很不錯，畝產收獲高，大家都很有種植的積極性。
“阜航麥1號”就是航天育種的成果。2013年初，中國載人航天工程辦公室與阜陽市達成合作，阜陽市農業科學院將100克自主培育的省審小麥品種阜麥8號種子經由神舟十號飛船搭載送入太空，進行長達15天的太空遨游。2013年6月，種子返回地面后，阜陽市農業科學院集中優勢科研力量，進行田間篩選與鑒定工作。經過數年的選育、試驗工作，2016年6月，阜陽市農業科學院從眾多小麥穗系中鑒定出一個優異品系，定名為“阜航麥1號”。2021年1月，“阜航麥1號”正式獲得安徽省農作物新品種審定證書，成為安徽省首個利用航天誘變技術自主育成的小麥新品種。
“2023年秋種，‘阜航麥1號’在安徽、河南、江蘇累計推廣面積達40萬畝，與此同時，我們也在積極加強對配套高產栽培技術的研究，更好促進小麥豐收。”阜陽市農業科學院小麥研發中心主任馮家春對本報介紹。
除了百姓們的餐桌，太空作物早已進入大家的日常生活，比如平日里經常見到的鮮花，其種子就可能曾有過“飛天”的經歷。
近日，一家名為“新航天星空實驗室”的淘寶店鋪吸引了大家的注意，店里銷售的正是遨游過宇宙的花種。“延丹1號”球莖是首批上線的品種，其育種鮮花原型是山丹丹，原本種植于陜西延安一帶。在太空環境及其高真空、微重力及宇宙輻射等作用的影響下，一些變化悄然發生。經過一系列選育培育工作后的花朵有了更強的耐受性，即便是連月的陰雨天，或是酸堿性土壤，都不會影響它綻放出艷麗的花朵，不僅如此，“延丹1號”的花期也變得更長，花香更加四溢。
如今，這一從太空歸來的鮮花品種正陸續從延安山丹丹標準化生產示范區“飛”入千家萬戶，上架不到2天，首批產品便已售罄。據悉，后續還會有新品種陸續亮相電商平臺，讓更多人體驗到種植太空花朵的樂趣。
“從糧食作物、蔬菜水果到花卉牧草等，航天育種的一大批新品種已走入市場、走上餐桌，進入日常生活。”劉錄祥介紹，中國先后利用各類航天器，搭載植物種子、菌種、試管苗等，從小麥、水稻、玉米、大豆、油菜、花生、棉花等主要糧棉油作物，以及番茄、辣椒、黃瓜等園藝作物中，育成和應用了一系列新品種，在牧草、林木、花卉等領域也有一定規模的推廣應用。
助推太空經濟
從1987年中國第九顆返回式衛星首次搭載農作物種子飛向太空至今，中國航天育種已走過30余年。這么多年來，中國航天育種為人類豐富種質資源和種子創新貢獻了重要智慧成果。
劉錄祥介紹，2006年9月中國“實踐八號”衛星成功發射，是全世界第一顆專門用于農業育種目的而發射的返回式衛星，堪稱“種子專列”，該衛星搭載了水稻、小麥、玉米、棉麻纖維、油料作物、蔬菜作物、林果花卉、微生物菌種和小雜糧等2000多份、200多千克的種子材料和機理研究裝備，為中國育種研究工作貢獻了豐富資源。
載人航天工程實施以來，歷次飛行任務都安排了農作物種子搭載實驗。近年來，中國在空間誘變機理機制的基礎研究領域獲得重要進展，在種質資源創新、育成品種數量、新品種推廣面積等方面均有突出表現。
“在國際原子能機構整個誘變育種的數據庫中，總共登錄有3400多個突變品種，其中來自中國選育出的品種大約占1/3，航天育種功不可沒。”劉錄祥說，“另外，中國十分重視國際合作交流，積極地和多個國家開展合作，通過開設培訓班等方式，分享成功經驗。”
不僅如此，航天育種仍在大步向前，快速發展。
在技術層面，誘變和篩選是兩個十分重要的技術環節。謝永盾談起育種技術的新突破：“比如現在我們要改變某個單一性狀的時候，就可以從基因型和表型等方面進行定向篩選，但我們以前在面對一個比較寬闊的選擇面時，只能依靠概率。”
“隨著科技的發展，我們通過高通量組學技術就能夠快速發現有益變異位點，更方便地了解什么性狀發生了變化。”謝永盾說，在過去，想要知道種子在“上天”之后發生了哪些不同，還得經過更長時間的檢驗，在一代又一代的種植和比較下才能確認。但現在，隨著篩選技術日漸成熟，種子在回歸地面后就可以先被“驗明身份”，為后續的育種利用提前打下基礎。
關于航天育種的發展前景，劉錄祥認為：“育種家可以通過開發空間輻射生物學艙外暴露裝備與技術，開展真正意義上的太空誘變育種，構建基于空間站的航天育種新體系。我們可以精準設計和深度解析航天誘變機理，同時還可以開展航天育種關鍵技術及重大基因誘變發掘與性狀整合，開發多樣化的新品種，引領種業創新，打造‘航天生物+新業態’，助推太空經濟發展。”（人民日報海外版）