科普：太空育种和转基因技术是一回事儿吗？

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

　　近日，我国成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器，开启火星探测之旅，迈出我国行星探测第一步，火星探测也成为网络热词，备受关注。

"天问一号"火星探测器（图片来自网络）

　　上一次火星“大火”还是科幻电影《火星救援》热播的时候。剧中，宇航员马克孤立被留在火星上。飞船损毁，补给不足，孤立无援，为了能在这个荒凉的红色星球上活下来，马克以粪便为肥料，种起了土豆，弥补供给不足，等待奇迹的到来。

　　很多网友会好奇，为什么飞船中会备有土豆？其实，这些土豆本来的作用是实验材料，携带土豆进入太空是为了进行“太空育种”实验。那么，什么是太空育种呢？

　　什么是太空育种？

　　太空育种即航天育种，也称空间诱变育种，是航天技术与生物育种技术相结合的产物。听起来似乎种子只要上天转一圈回来，植物就一定能长得特别大、营养特别丰富。其实事情可没那么简单。

　　有人说，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。其实，太空种子这个称呼并不“简单”，它有着严格的定义。

科普：太空育种和转基因技术是一回事儿吗？

太空育种流程示意（图片来自网络）

　　首先要进行种子筛选，这是太空育种的第一步，带上太空的种子必须遗传性稳定、综合性状好；然后用返回式航天器将种子带上太空进行诱变，返回地面后，再进行选育、培植出植物的新种质、新材料、新品种；最后进行地下攻坚，先将它们统统播种下去，然后将选出的种子再播种、筛选，让它们自交繁殖，如此繁育至少四代后，才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系。

　　这样，每次经历太空遨游过的种子，都要经过连续四季以上的筛选鉴定，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”。

　　诱变表现得十分随机，在一定程度上是不可预见的。太空育种并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。也就是说，即便是同样的种子，搭载同一颗卫星，其诱变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。

　　太空育种和转基因一样吗？

　　有人会疑惑，太空育种是不是和转基因育种一样？其实，这两种是不同的，太空育种是自身基因的变异，没有打破物种界限。而转基因是指将一个外来基因移植到另一个作物当中。

　　我们先来看看太空育种的原理。在空间环境中的高能粒子辐射、微重力、高真空等综合因素协同作用下，植物种子的DNA被双链击穿，产生断裂并重新排序，而地面的诱变技术只能让DNA被单链击穿，因此，太空育种变异率更高。以水稻为例，它的自然变异率在二十万分之一左右，化学诱变的变异率也只有千分之几，而经空间诱变的水稻变异率可达百分之几。

　　可以看出，特殊的空间环境使得太空育种与传统地面诱变育种相比，具有变异率高、变异幅度大、有益变异多、稳定性能强等特点，因而能够培育高产、优质、早熟、多抗良种。此外，太空育种不但能出现一些如产量、株高、生育期、品质、抗病性等常规诱变育种的变异，还能出现一些其他理化因素处理较少出现的特殊变异类型，如果实早熟、大果型变异，花卉花形变异、花色变异等。

　　空间诱变植物一般在第四代后状态便达到稳定，少数植物在第三代就可稳定。比常规育种的第六代稳定提前两代，对缩短育种周期极为有利，可以节约许多人力物力。

　　但是，一山更比一山高。相比太空育种，转基因育种技术可以更加精准、高效。转基因育种的优势在于可以实现跨物种的基因发掘，拓宽遗传资源的利用范围，实现已知功能基因的定向高效转移，使生物获得人类需要的特定性状，为高产、优质、高抗农业生物新品种培育提供了新的技术途径。

　　转基因育种是基于对基因进行精确定向操作的育种方法，效率更高，针对性更强。例如，抗虫棉花就是将苏云金芽孢杆菌中的杀虫蛋白基因转移到棉花中，从而能够专一性抑制棉铃虫发生，减少棉铃虫危害，减少农药使用，实现稳产增产、提质增效；抗除草剂作物就是将抗除草剂草甘膦的基因转入农作物，从而在使用除草剂（草甘膦）除草时就能够做到只除草而不危及作物，既增加了种植密度，有效去除杂草，又能降低劳动强度和除草成本，从而能够提高种植效益。

　　哪种农产品更安全？

　　不管是传统育种、太空育种还是转基因育种，公众最关心的问题莫过于农产品是否安全。