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20年不懈进取 航天育种为推进农业现代化作贡献

日期: 2006-09-27 10:24 作者: 来源:农业部 【字体: 打印本页

  胡锦涛总书记指出,重视农业、农村、农民问题是我们党的一贯战略思想,解决好“三农”问题是全党工作的重中之重。党的十六届五中全会提出了建设社会主义新农村的重大战略部署,发展现代农业,加快农业科技进步成为建设社会主义新农村的首要任务。

  我国是农业大国,人多地少的严峻形势要求我们必须提高农业的科技含量,提高农作物亩产量,改善农产品品质。近年来,国防科工委始终坚持贯彻“军民结合、寓军于民”的发展方针,努力推进军民良性互动、协调发展。特别是“十五”期间,国防科技工业作为国家战略性高科技产业,在确保完成武器装备研制生产任务的同时,利用自身技术和人才的优势,积极为国民经济和社会发展贡献力量。

  日前,由国防科工委负责组织实施的我国第一颗航天育种卫星———“实践八号”成功发射并回收。9月26日,“实践八号”育种卫星返回农作物种子交接仪式在京举行。这标志着我国第一颗专门服务于农业科技的返回式航天育种卫星,已圆满完成从研制、出厂到发射、回收的工程任务,为保证航天育种总体工程顺利实施奠定了坚实的基础。从返回农作物种子正式交付农业部门开始,我国航天育种工程已进入关键的地面育种工程阶段。国防科工委主任张云川强调,在全面建设小康社会的关键时期,国防科技工业将积极参与社会主义新农村建设。农业部杜青林部长指出,发展航天育种,是大力培育和推广优良品种,促进我国农业科技创新,提高农业增产增收的重要途径,将为解决“三农”问题,发展高产、优质、高效、生态、安全的现代农业做出积极贡献。

  我国航天育种的发展历程

  航天育种是我国科学工作者开创的农作物育种新技术,是将我国成熟的诱变遗传操作技术和返回式卫星技术相结合,利用返回式卫星和“神舟”飞船将农作物种子带到200-400公里的太空中,利用太空特殊环境对农作物种子的诱变作用产生变异,再返回地面选育新种质、新材料,培育新品种的作物育种新技术。

  自1987年以来,我国利用航天育种技术已经诱变育成一系列高产、优质、多抗的作物新品种、新品系及新种质,其中不少属于具有突破性影响的优良突变。实践证明,航天育种是培育优良新品种的有效途径,能够为促进农业科技发展开拓新的思路和办法。

  我国发展航天育种大致可以分为三个阶段:

  准备阶段———1987年至1995年

  1987年8月5日,随着我国第9颗返回式科学试验卫星的成功发射,一批农作物种子、菌种和昆虫等地球生物被送向了遥远的天际,开启了我国农作物种子首次太空之旅。此后,在1987年9月9日,1988年8月5日,1990年10月5日,1992年8月9日及1992年10月6日,我国又连续发射了5颗返回式卫星,除了搭载植物种子、菌种、藻类、昆虫、鱼、动物细胞外,还搭载了部分测试仪器,我国航天育种研究工作全面展开。

  1991年随着“航天效益工程”的提出,航天技术要为国民经济建设服务的发展要求成为我国航天事业发展的重要原则。航天育种也列为航天效益工程的一个重要项目。1994年,有关部门组织一批专家对已搭载的航天育种品种地面培育情况进行了一次历时3个月的全国范围的调研。经过农业专家、生物专家、航天专家近10个月的评审,航天育种的前景令与会专家充满信心。

  为进一步推动航天育种事业的发展,1995年,农业部和中国航天等有关部门就进一步加强我国航天育种工作进行了多次专门会谈,并组织召开了多次研讨会。农业、航天和原子能方面的专家一致建议,应将航天育种工程列入国家重大科技工程计划,按照系统工程的办法组织实施。

  立项阶段———1996年至2005年

  1996年1月16日,第一次全国航天育种技术交流研讨会召开。王淦昌院士联合7位著名专家学者联名给中央写信,建议把航天育种工程列入国家计划,发射一颗农业卫星,为我国农业发展服务。6月,农业部联合中国航天总公司向原国家计委报送了《利用返回式卫星开展农作物航天育种工程项目建议书》。

  2000年2月17日,原国家计委批复了航天育种工程项目建议书。10月,农业部和中国航天科技集团公司向原国家计委报送了《航天育种工程项目可行性研究报告》。10月12日,《航天育种工程项目可行性研究报告》通过了国家有关部委的评估。

  2003年4月22日,国务院批准了《关于审批航天育种工程项目可行性报告的请示》。

  同年5月,国家发展和改革委员会、财政部、国防科工委共同下达了《印发关于审批航天育种工程项目可行性研究报告的请示通知》。项目建设内容包括育种卫星的研制、发射、回收,地面育种试验,机理研究与模拟试验等部分。总投资2.85亿元。

  发展阶段———2005年至今

  2005年2月5日,农业部和中国航天科技集团公司联合将《航天育种系统工程研制总要求》报送国防科工委。4月19日,国防科工委在北京召开了航天育种卫星工程第一次大总体协调会,明确了“航天育种系统工程研制总要求”各项内容。7月26日,国防科工委正式批准了《航天育种系统工程研制总要求》,航天育种工程开始实施。

  2006年2月15日,国防科工委审查通过育种卫星有效载荷状态。3月14日,农业部、国防科工委联合发布了《育种卫星装载材料征集指南》。4月26日,农业部组织召开了育种卫星装载材料评审会。6月9日,国防科工委在北京召开了航天育种卫星工程第二次大总体协调会。7月,育种卫星和运载火箭完成全部工厂研制工作,卫星待命进场发射,同期卫星装载种子完成筛选和初步分析工作。9月9日,我国第一颗以空间诱变育种为主要任务的返回式科学试验卫星———实践八号育种卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。9月24日,在轨运行15天后,实践八号育种卫星在四川遂宁回收场成功返回。9月26日,国防科工委将返回的农作物种子正式交付农业部,航天育种进入实质性研究阶段。经过农业科学家系统的地面种植筛选试验,预计五年后,可育成12-15个优异新品种,航天育成新品种累计推广面积将达3000-5000万亩,初步形成我国农作物航天育种工程体系,并对航天育种工程项目进行全面总结、验收。

  航天育种对农业现代化的贡献

  浩瀚的太空已成为中国科学家培育农作物新品种的实验室和育种基地。1987年以来,我国已先后22次利用返回式卫星、5次利用“神舟”飞船,为26个省、区、市和香港地区、法国、德国、日本等国家共几百家单位开展了1400余项空间搭载实验,在空间材料科学、空间生命科学、空间工程科学,特别是空间诱变育种等领域取得了可喜的成果。

  经多年地面种植筛选,截至目前,通过航天搭载已培育出了50多个具有稳产、高产性能的粮食、蔬菜、瓜果、花卉等农作物和微生物、菌类、藻类等新品种、新品系。其中包括水稻、小麦、番茄、青椒和芝麻在内的30多个新品种或新组合已通过国家或省级审定,并已进入市场推广;几十个后续品系已进入区域试验或品种审定阶段。农业专家表示,传统的农业育种一般需要8年至10年时间,而航天育种有可能将时间缩短一半。这对我国粮食增产、农民增收具有重要意义。目前,在资源有限的条件下,品种选育是提高农作物产量的重要出路,航天技术是解决这一问题的有效途径。

  例如,福建培育的航天育种稻3个品种,百亩亩产达到800公斤,其中“II优航1号”是全国首个百亩亩产突破900公斤的超级稻,至今仍保持再生稻头季、再生季和全国百亩亩产3项世界纪录,推广面积达到200万亩。“华航1号”水稻新品种穗大、粒多、结实率高,可增产10%,亩产达500公斤以上,已推广300多万亩。利用空间诱变技术培育的部分水稻和小麦新材料已分别进入常规育种及杂交稻育种计划,并为全国多家育种单位所引进和利用,对促进稻麦育种起到了重要作用。

  经空间诱变育种技术培育出的航天青椒一个在半斤以上,亩产5000公斤左右,维生素C含量增加20%。江西广昌县利用航天育种培植出了特大粒白莲种卫星3号,每粒莲子2.4克以上,比常规品种可增产60%,目前成了江西广昌的品牌和脱贫致富产业。利用空间育种,我国科学家还培育出了特大粒的红小豆、特长的油菜、含铁量增加69%的巨穗谷子,紫色、红色、茶色、绿色的水稻,早熟高产的红薯和高产大葱等。专家认为,以上成果均是利用其他育种手段难以获得的罕见种质突变体。

  目前,利用航天育种技术培育的农作物新品种在生产中推广应用,已经取得了明显的社会经济效益。据中国农科院航天育种中心统计,仅该中心负责组织的“十五”863“稻麦航天育种”课题组,在过去4年间育成的12个水稻、小麦新品种,已经累计推广850万亩,增产粮食3.4亿公斤,创直接经济效益5亿元。据介绍,我国现有耕地的三分之二为中低产田,粮食平均亩产不到400公斤,如果用10%的耕地推广航天新品种,水稻的年产量将增加25亿公斤,小麦增加14.4亿公斤,将创造数十亿元的产值。可以说,航天育种促进了我国农作物增产和农业可持续发展。目前,我国的空间诱变育种研究处于世界领先地位。

  开展航天育种,不但可以解决我国人多地少的农业发展矛盾,而且也是中国为世界农业发展开辟出的一项创新性研究领域。目前,世界上只有中国、美国和俄罗斯掌握卫星返回技术,而只有中国成功进行了卫星搭载太空育种。上个世纪五六十年代,美苏多次发射返回式航天器并搭载植物种子,但他们并未把这项技术应用于农业品种改良和培育,而是研究重点在于探测空间环境的安全性,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等有关生命保障支持系统问题,为载人航天服务。只有我国除此之外还开创性地进行了航天育种研究,同时也取得了一系列开创性的研究成果,受到世界科技界广泛关注,世界著名的《自然》和《科学》杂志曾专题报道。

  对航天育种的认识误区

  对航天育种不了解的人往往会对“太空食品”的食用安全产生疑虑。对此,中国农业科学院研究员刘录祥解释说,航天育种是有意识利用空间环境条件加速生物体的变异,并没有导入任何外源基因,从本质上与自然变异没有任何区别,只是利用宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导,使作物染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变。在正常情况下,植物种子产生这些变异需要成百上千年的时间,而航天育种只是使这个速度加快而已,并不存在安全问题。而且,航天飞行回来的种子经各种专业检测,没有发现增加任何放射性,即使直接食用也没有危险。更何况,种子并不是返回地面直接食用,而是通过科学家的种植和研究,选出有益变异进行推广种植,然后才能走上人们的餐桌。因此,人们关于航天育种食品安全问题的担心是完全没有必要的。

  目前,还有一些观念认为,种子只要一上天就能获得丰产。这同样也是一个误区,种子并不一定是上天就能发生优良的变异,也不可能立刻就能稳定遗传,返回地面后还需要大量的筛选、稳定和鉴定试验。经过多代筛选、鉴定并由省级以上农作物品种审定委员会审定后才能称其为真正的“太空种子”。一般情况下,航天育种工作至少需要3-5年才能彻底完成。

  未来航天科技在国民经济建设领域的应用

  “十一五”时期是我国改革发展的关键时期,也是我国农业和农村发展的一个重要机遇期。国防科技工业将继续推动“军民结合、寓军于民”新体制的深入发展,在国民经济各领域发挥重要的作用,要通过实施航天育种工程,进一步提升我国空间资源开发利用的水平,巩固和保持我国具有自主知识产权的航天育种技术的国际先进地位,为我国农业科学家探索农作物的空间诱变育种机理、全面选育农作物新品种提供一个崭新的技术平台,不断提高我国农业育种技术水平,加快农业科技进步,为促进我国农业的持续健康发展作更大贡献。

  在建设社会主义新农村的重大历史任务中,航天技术与农业科学技术的相互渗透,是实现我国农业现代化、繁荣农业经济和农村社会、实现工业反哺农业的重要途径。航天科技不仅可以在航天育种方面大显身手,而且在精准农业、广播电视“村村通”,发展远程教育、远程医疗、建立国家远程应急系统等广大农民生产生活急需的问题中发挥实效,对于建设社会主义新农村具有重大意义。

  据国防科工委介绍,未来五年,我国除继续深入推进空间技术与农业育种技术的结合,扩大空间技术在农业科研领域的应用外,还将在国民经济建设诸多领域贡献力量。

  ———将启动并实施高分辨率对地观测系统工程;研制并发射新型极轨和静止轨道气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、环境与灾害监测预报小卫星;初步形成全天候、全天时、多谱段、不同分辨率、稳定运行的对地观测体系,实现对陆地、大气、海洋的立体观测和动态监测。

  ———研制并发射长寿命、高可靠、大容量的地球静止轨道通信卫星和电视直播卫星。继续发展和完善卫星通信广播的普遍服务功能,增加卫星通信领域的增值服务业务。积极推进卫星通信广播的商业化进程,扩大通信广播卫星及应用的产业规模。

  ———研制并发射新技术试验卫星,加强新技术、新材料、新器件、新设备的空间飞行验证,提高自主研发水平,提高产品质量与可靠性。

  ———研制空间望远镜、新型返回式卫星等科学卫星。

  资料链接

  航天育种工程中的“一箭一星”

  “一箭”是指“长征二号丙”运载火箭。由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭计划研究院研制。为满足实践八号育种卫星的发射要求,火箭进行了适应性修改,起飞质量为245吨,起飞推重比约1.22。1975年11月26日,长征二号运载火箭首次成功发射我国第一颗返回式遥感卫星。长征二号丙改火箭于1997年9月首次发射成功。迄今为止,长征二号火箭及长征二号丙改火箭已连续成功地发射了28次。此次发射是长征系列运载火箭的第90次飞行,也是自1996年10月以来,我国航天连续第48次成功发射。

  “一星”是指“实践八号”育种卫星。由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研制。该卫星由返回舱和仪器舱组成,返回舱由回收舱和制动舱组成,仪器舱由服务舱和密封舱组成。卫星总长5144mm,最大直径2200mm。该星是我国第一颗专门用于农业育种的返回式科学实验卫星,星上装载粮、棉、油、蔬菜、林果花卉等9大类2000余份农作物种子材料,用于进行空间环境下的诱变飞行试验。“实践八号”育种卫星,是我国发射的第23颗返回式科学技术试验卫星。1975年我国首颗返回式遥感卫星发射和返回获得成功,使我国成为继原苏联、美国后第三个能够独立研制和发射返回式航天器的国家。航天育种卫星也是返回式航天器最早的应用领域之一。

  地面育种工作情况

  卫星返回后,经对航天飞行后的种子材料进行必要检测,农业部将按不同的生态区域,组织全国各有关育种科研单位,全面展开地面育种研究工作。

  实践八号育种卫星共装载包括水稻等在内的九大类作物共计2020份,总重量208.816公斤,涉及152个物种。包括水稻382份,麦类3种363份,玉米226份,棉麻4种118份,油料5种264份,蔬菜31种201份,林果花卉36种100份,微生物菌种16种116份,小杂粮等52种250份。参与地面育种的科研单位有中国农业科学院所属12个研究所,中国科学院2个研究所,中国农业大学等12所高校以及17个省、区、市的农业科研院所。地面育种的研究内容包括,严格按照统一的育种试验规范,全面开展地面试验研究,从中筛选具有重要育种利用价值的新材料,培育新品种,进行推广和普及;结合空间环境探测及地面模拟空间环境因素试验,开展空间环境因素与生物体相互作用的效应研究,力求回答航天环境诱发生物变异的机理等基本科学问题,促进航天育种事业的健康持续发展,更好地服务于农业生产、农民增收和社会主义新农村建设。