航天育種專家郭銳在查看選育中的太空辣椒。 韓宏攝
畝產高達4000公斤、比普通線椒增產1.66倍、維生素含量翻番的“太空線椒”；5天左右就長成西瓜大、每個200公斤重的“太空南瓜”，倆壯小夥子都抱不動；平均1.8米、最高可達2.26米的“太空百合”，一年能開兩三次花，每株綻放20多朵花，是普通百合的10倍；號稱“番茄部落”的“太空西紅柿”，2米多高的“番茄樹”沿棚架攀爬生長，最高可達20米，一根主幹上能長出幾百枝的分枝，枝葉覆蓋150至180平方米，能結一萬多個西紅柿……
在西安中加航天農業科技產業園內，各種各樣的太空作物、太空花卉、太空蔬菜琳琅滿目。它們凝聚著航天育種專家郭銳和他的團隊的辛勤付出。在郭銳看來，航天育種是引領現代農業高效發展的戰略性新興產業，也是傳統農業向現代農業及循環經濟轉型發展的“新起點”。
郭銳稱自己是“一個種地的農夫、一個耕者”，走出田間地頭他一刻也閒不下。他和科普作家李軍合作的科普讀物《航天育種簡史》連續三年屢屢獲獎，成為讀者喜愛的暢銷書。前不久，他們歷時三年精心創作的科普力作《中國雄心——航天科技·綠色中國》出版發行。這是他“生態中國”科普三部曲《航天育種簡史》《中國雄心》《種業中國》的第二部。
“全新的‘中國號’太空作物大家族已經非常壯大了，類別有太空糧食作物、太空林木草灌、太空蔬菜水果、太空經濟作物，取得了巨大的經濟、社會和生態效益。”郭銳相信，隨著中國航天科技的飛速發展，隨著中國種子的一次次“太空之旅”，它的綜合效益正在演變為覆蓋華夏大地、造福中國人民的錦繡美景。
浩瀚太空是最佳“育種實驗室”
“每年一開春，就是我們最忙的時候，一年之計在於春嘛！”在西安中加航天農業科技產業園裡，望著盛開的二月蘭，54歲的郭銳臉上洋溢著喜悅。他向記者透露，他們篩選出的又一批植物種子和菌類又要搭載航天器上天。
作為首批中國農業科技園區專家，郭銳兼任國家三北防護林體系建設工程專家諮詢委員會委員、航天育種種質資源研究課題組組長，他還是航天育種（楊凌）種質資源研究中心主任，西安中加航天農業科技產業園主任、首席科學家。
他介紹說，與傳統育種不同，航天育種也叫“太空育種”、“空間誘變育種”，是用航天器將農作物種子、組織、器官等誘變材料送入太空，利用太空特殊的、地面無法模擬的環境的誘變作用，使它們產生變異，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。
“目前，只有美國、俄羅斯、中國成功進行了衛星搭載太空育種。”郭銳介紹，“太空是最佳的‘育種實驗室’，是最為合適的、最大最強的‘超級實驗室’，那裡同時具備微重力、弱地磁、強輻射、高真空、極潔淨、超低溫等極端條件，人類科學家上百年來努力創造和模擬的、能夠超越地球表面自然狀態的極端環境，就在太空。”
與常規育種不同，航天育種主要依靠的是外太空的環境，對種子進行內部基因重組。“種子選拔—太空遨遊—地面攻堅—示範推廣，是航天育種的四個步驟。”他說。
太空桔梗
儘管變異後的種子所佔比例不大，有益變異率不高，但也遠遠超過地球金礦中的黃金含量。當一批批種子結束太空之旅，回到地面時，就相當於一座座黃金富礦回到了地面，等著“開採”。
“經過太空誘變的種子返回地面後，要對它們進行艱苦、漫長的‘地面攻堅’，這是航天育種的核心和關鍵步驟。”他介紹，種子返回地面後，它的變動是無序的、不可控的，有可能變“好”，有可能變“壞”，也有可能沒有變化。
地面選育需要進行多代篩選、培育，一批太空種子從落地到新品定型至少需要4年時間。“種子巡遊太空後返回，是否能達到預想的效果，只有把它們播到土壤中，幫助它們發芽、成長、開花、結果，再與其普通同類比較才知道。”郭銳介紹，從太空種子播種開始，每個步驟都要精確記錄科研數據，再對數據進行比對。
“到第四年，一旦真正確認好了變異，種子就進入穩定狀態，能連續四代向下遺傳了，它們才能真正脫離實驗室，成為農業實踐意義上的‘新品種’。”郭銳告訴記者，多代篩選、培育之後，通過農作物品種審定委員會的審定才能稱為“太空種子”，才能進行大面積推廣種植，之後走上百姓的餐桌。
“航天育種不是轉基因品種。”郭銳解釋說，轉基因產品是將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中，由於導入基因的表達，引起生物體的性狀發生變化並培育出新的品種；“航天育種沒有外界基因的注入，它是用太空物理誘變培育出來的新品種。由於太空環境的複雜性和種子個體對環境的適應程度不同，不是說進入太空的每粒種子都會發生基因誘變，其誘變率只有隨機的千分之十，而有益的基因誘變僅是千分之三左右。”
太空醉蝶
把太空種子撒在廣袤田野
2018年秋，記者在西安中加航天農業科技產業園採訪時看到，一壟壟正在選育的太空花卉、太空蔬菜爭奇鬥豔，令人賞心悅目。
這些年，在郭銳的試驗田裡，種植的“太空蕎麥”、“太空小麥”，比普通品種畝產提高20%左右；“太空五彩椒”可以結出白、黃、紫、橙、紅五種顏色的果實，能觀賞也能食用；“太空金盞菊”，株高超過普通品種兩倍以上，能從淺黃到金黃演變出多種色彩；“太空一品紅”、“太空孔雀草”、“太空萬壽菊”、“太空金魚草”、“太空瓜葉菊”、“太空醉蝶花”等，花期超過普通品種，能大幅延長觀賞期、降低種養成本……
從實驗室到試驗田、產業園，這些“植物奇蹟”歷經數年的反覆實驗才終獲成功。時光倒回到1999年，郭銳那時還是個30歲出頭的小夥子，憑著對農業基礎研究的熱愛，他在楊凌國家農業高新技術產業示範區，建起了佔地186畝的楊凌現代植物培育引種示範園，栽植了100多個品種的苗木、花卉，為國家三北防護林選育新一代防護林樹種。之後，又在西安、安康等地建起了地面品種選育基地，開始了航天育種的探索。示範園擁有的現代農業科學研究所，專門研究農業新品種的選育、示範和推廣，航天育種是攻關方向之一。
從2007年起，藉助中國空間技術研究院的搭載途徑，他們把一批景觀樹種和花卉品種送上了太空。2010年起，郭銳在西安南郊的中加航天農業科技產業園裡，開展航天育種的地面選育、示範推廣。目前，已有蔬菜、花卉、農作物、中藥材、經濟林五個大類90個品系（材料），已成熟的有雞冠花、石竹，二月蘭即將進入備案推廣，小麥、花椒品種已經進入第三代選育。
2011西安世界園藝博覽會，是郭銳科研團隊培育的“太空植物”的首次全球亮相。“太空植物”被特許進了特設的“航天植物園”，在世園會長安塔下的山坡上，30多種太空花卉、10多種太空蔬菜分外妖嬈。
“太空植物”備受關注，前來參觀的、洽談合作的高校和企業絡繹不絕。2017年，他們與西安文理學院開展航天作物搭載選育合作，在校內建設了搭載選育基地，建成了一批滿足航天育種工程技術研究、開展栽培和分子生物學等實驗所需的科研設施。他們在青海千紫緣農業科技博覽園建起“太空植物博覽園”、合作成立“秦椒航天育種研究中心”，並與甘肅慶陽市合作，以航天技術改造傳統農業，進行地方品種的航天搭載。
隨著脫貧攻堅力度的不斷加大，郭銳又將目光投向了經濟作物種子的改良上。陝西澄城縣水蓮古村史家河山寨，是陝西“大紅袍”花椒的原產地。“大紅袍”花椒樹渾身是刺，採摘收穫成本很高，一個勞力一天最多隻能採7.5公斤溼花椒，曬乾後只能收穫乾花椒不到2公斤。
太空石竹
2016年，郭銳將澄城縣的“老史花椒籽”送入太空，“遨遊”12天后返回地面。如今，正在西安中加產業園裡進行無刺、矮化選育，對改良後花椒品種進行機械化種植、採收方面研究，有望實現機械化採摘和產業化，大大提升當地農民種植收入。
2018年，在郭銳的推動下，西安文理學院與西安航天基地中加農業科技發展有限公司共同組建“陝西省航天育種工程技術研究中心”，集大田育種、示範栽培、科普宣傳於一體，成為陝西首個航天農業工程技術科普教育基地和陝西省級航天育種工程技術研究中心。根據中心遠期目標，未來，這裡將為我國航天農業創新技術體系的完善及航天育種事業的可持續發展提供重要補充，選育出一批具有我國自主知識產權的高產優質植物新品種，為我國航天育種成果快速應用於農業生產提供強有力的科技支撐。
太空風鈴椒
航天育種有了“火箭專車”
“放眼全球，能夠從農業大國、人口大國的國情出發，充分發揮航天高科技迅猛發展的自身優勢，將航天育種做成一種產業，並且一直處於領先地位的只有中國。”郭銳告訴記者，2003年4月，中國航天育種工程項目正式啟動。2006年9月，我國第一顆專門用於航天育種的衛星——“實踐八號”育種衛星成功發射，上面裝載了糧、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大類共2000餘份約215千克的作物種子和菌種，在太空運行15天后返回地面。
“這是我國自1987年首次實現‘種子太空之旅’之後，搭載種類和數量規模最大的一次。至此，航天育種正式有了‘火箭專車’。”郭銳介紹說，隨著中國航天育種水平的不斷提升和“一帶一路”合作的深入，“中國太空種子”已開始走出國門，造福世界。
2015年，哈薩克斯坦和吉爾吉斯斯坦農業部門先後組團來陝，希望通過航天育種提升本國的農業生產水平。很快，一批耐寒、抗旱的太空花卉種子撒在了異國的土地上。郭銳說，“這些‘太空種子’已在‘一帶一路’上發芽、生長，將要結出豐碩的果實。中國航天農業逐步向‘一帶一路’沿線國家和地區延伸，為‘一帶一路’的繁榮發展作出貢獻。”
和“太空種子”一起“走出去”的，還有先進的農作物種植和管理模式。他們為中哈農業產業園建設智能溫室項目，技術員通過電腦就能實時查看作物的生長情況，並實時進行指導。哈薩克斯坦與楊凌現代植物培育引種示範園合作規劃的10萬畝航天農業科技產業園項目也在籌建中。
郭銳的試驗田不僅走出了陝西的“太空種子”，還吸引了國外科學家“走進來”。世界馬鈴薯協會主席、荷蘭哈克控股總裁哈克先生每年三四次來陝考察。2016年，中荷雙方在陝西共建起馬鈴薯航天育種技術研究中心，重點推廣陝西航天育種的馬鈴薯、矮化蘋果和花卉。
在哈克的推動下，荷蘭瓦格寧根大學與郭銳團隊共同成立了花椒研發課題組，聯合開展新品種及先進種植方式攻關。郭銳說，“花椒的無刺、矮化、機械化種植品種的培育，被認為是世界育種難題。我們希望共同解決這些難題。”郭銳介紹，澄城縣的花椒種子，已進行了兩代的地面繁育，試驗結果非常樂觀，“將來，新一代花椒種子也會走向世界。”
2018年6月，正大集團與西安航天基地中加農業科技發展有限公司簽訂戰略合作協議，共建國際化航天育種示範基地，培育高產、高效、優質農業新品種，共同規劃、建設“航天農業雙創基地”“北斗雲農莊”“北斗雲牧場”等項目，開創了傳統農業與航天農業深度合作的先河。7月，由雙方合作融合航天育種、大數據、智慧雲、人工智能等技術的正緣創新科技示範項目在呼和浩特啟動。
太空一串紅
同年8月8日，我國首家航天育種種質資源研究中心和航天育種聯合實驗室（種質資源庫）在楊凌掛牌設立。這是航天科技與現代農業的緊密結合，如今正積極探索形成高效優質的研究成果，有效進行示範推廣。
經過多年努力，郭銳及其科研團隊以科研、示範、推廣為發展宗旨，在填補國內相關科技空白的同時，讓航天農業逐步從陝西走向世界。如今，航天育種已成為陝西傳統農業向現代農業及循環經濟轉型發展的“新起點”。
截至目前，他們已成功將陝西的蕎麥、胡麻、獼猴桃、花椒、蘭花、小米等陝西地方品種進行了航天搭載，正在進行優化改良。這些經過航天育種優化的作物品質好、抗性強、穩定期長，普遍增產20%左右，有的產量成倍增長。
郭銳在產業園內查看太空西紅柿。
記者手記讓航天農業更好助力精準扶貧
和郭銳相處久了，記者深知他的為人和脾性。這位航天育種專家，對腳下的土地有著深深痴愛，對自己的事業更是一往情深，他一刻也不停歇地奔波在自己的試驗田、示範園裡。
郭銳說自己是“地地道道的農家子弟”，在他看來，做農業的人唯一的戰場就在田間地頭，要想實現“春華秋實”，就必須把自己鉚在田間地頭，腳踏實地、兢兢業業地幹。
“航天育種的地面選育工作，中國是世界的領跑者，陝西走在了全國的前列。陝西的航天農業正在步入走向世界的快車道。在地面選育推廣方面，中國的努力已經得到了聯合國糧食及農業組織、世界衛生組織、國際原子能機構的充分肯定。”
如今，郭銳更多考慮的是未來中國航天育種的發展。“目前，我國航天育種發展還存在三大問題：一是重搭載輕選育，好多企業在炒概念。從育種試驗而言，地面選育、對照試驗、數據採集等大量育種研究跟不上；第二、重示範輕推廣。品種認證後建了示範田，但沒有推廣面積；第三、重科研輕產業，科研論文和成果鑑定較多，但產業化應用不很理想。”
“我目前最大的願望，就是藉助陝西省航天育種工程技術研究中心這一平臺，規範航天育種科學實驗，探索航天育種的行業標準，完善航天育種的管理體制，歸納分析航天育種種質資源。再過3到5年，達到初期效果，5到10年實現預期目標。”
下一步，郭銳計劃聯合相關單位，通過航天農業精準扶貧百縣計劃、航天農業鄉村振興百縣計劃、航天農業科普教育百校計劃，把航天育種的產業化模式做出來，讓航天科技和航天農業為精準扶貧服務，為鄉村振興服務，為科普教育服務，然後朝著標準化努力，制定行業標準。
“截至目前，我國已經進行了約30次搭載實驗，先後有6000餘份種質資源材料搭載升空，經過地面精心選育之後，已經有230多個品種通過國家和省級審定，3000多個品種正在進行地面選育。”郭銳告訴記者，“中國的航天育種技術在世界已處於領先地位，浩瀚的太空正成為我國科學家培育農作物新品種的超級實驗室。”
來源：文匯報 丨 作者：韓宏 丨 編輯：霍然
