种子上天后就能“点石成金”吗？
　　———访南京林业大学副校长施季森教授

2005年下半年,“神舟6号”——我国的又一艘宇宙飞船将要赴太空旅行了。但公众对于前几次返回式宇宙飞船“神舟号”搭载的生物样品仍然十分关注。航天育种是一个热门话题,那么,航天育种依据的科学原理到底是什么?航天育种已取得的效果究竟如何?新一轮的太空旅行中,又有哪些植物样品将有幸受到科学家的青睐呢?……带着有关航天育种的问题,记者日前采访了南京林业大学副校长、林木遗传和基因工程国家林业局重点实验室主任施季森教授。
　　猎奇心理须警惕
　　还记得那一幅幅令人叹为观止的太空育种资料照片吗?一个西葫芦(瓠子)重3.4公斤、长达80厘米;一根黄瓜重1.8公斤;一串红植株明显变矮,花序既多且密……
　　对于经过太空旅途而产生变异的种种“喜人迹象”的报道,施教授说:“我注意到一些比较有影响力的媒体报道过某些育种公司提供的‘太空育种效果’资料,如一个足有二三十厘米大的辣椒,像灯笼似的;还有非常大的西葫芦、西瓜等。但由科学家经严格科学实验提供的科学报告(论文)中涉及高等植物的见到的则不多。不可否认,利用现代航天技术,在太空环境中开展太空生物学及其应用基础研究,具有十分重要的意义。但媒体报道的如此硕大的辣椒个体,一个植株上到底能结多少个?单位面积的实际总产量是多少?另外,这些‘变异材料’的风味、品质又是如何呢?我没有第一手资料,也一直想亲眼目睹一下,但那些公司一般不欢迎我们这些爱‘刨根问底’的人去参观。其实,在陆地上我们发现也有很多植株和果实变异比较大的,且在陆地上已经育成应用的植物品种,如长西葫芦、长丝瓜等。作为一个科学工作者,我们所要面对的是最严谨的科学实验。现在人们往往带着一种猎奇的心理来对待科学,而一些企业为了获得新闻效应,频繁利用科学进步上的新名词宣传他们的产品,带有商业炒作之嫌。”
　　20世纪五六十年代,美国和前苏联多次发射返回式航天器,并搭载动植物以探测空间环境安全性,其目的主要是为载人航天准备数据。80年代两国陆续公布的一些数据表明这些“乘客”们在细胞学、生理生化、遗传和生长发育等方面发生了“变异”,由此全球范围的包括植物学在内的空间生物学研究日趋活跃。
　　施校长解释说,航天育种就是航天技术与生物技术、经典的农业育种技术相结合的产物,是综合了航天技术、太空生物学(主要是辐射生物学和微重力生物学效应)和现代遗传育种等跨学科的高新技术。由于空间环境中高能粒子辐射、微重力等综合因素,使生物材料出现了某些地球上不能获得的突变。返回地面以后,科学家按严格的育种程序进行考评、测定和反复选择,使获得的优良性状在育成品种中固定和遗传下去。从理论上讲,航天育种的可能特点是:变异频率高,变异幅度大。因而对于某些生物种类而言,培育出高产、优质、抗逆性强的优良品种的机会可能多一些,但变异的方向具有不确定性,目前还没有系统的实验科学数据和理论来说明其遗传变异机制。所以,要把航天育种当作一项新的课题努力加强研究,力求将这些“太空变异现象”依据科学理论加以阐明。
　　太空育“林”要科学
　　浩瀚的太空已成为中国科学家培育农作物新品种的试验室和育种基地,将为农业、草业、苗木业、花卉业、微生物制药业、细胞工程等产业展示令人向往的美好前景。自1987年以来,我国成功利用返回式卫星进行了多次搭载粮食作物、经济作物、蔬菜、花卉种子及微生物、试管苗、培养细胞等试验。
　　施教授说,在林业方面,我们是从神舟3号开始申请的,但因为搭载空间有限没有批准。神舟4号搭载了落叶松、银杏、杉木及草皮种子,但因为飞船着陆后的技术原因,返回的种子失去了生命力。神舟5号搭载的林木种子中,还增加了白桦和橡胶等林木种子。这些种子返回地面后,一直在受到科学家的细心照料,还有待进一步观察,以便将来能提供一些有价值的科学资料。确切地说,我国的林木航天育种目前只是处于起步阶段。明年的神舟6号估计还会再搭载一些植物种子,但是现在还不能确定是哪些。
　　施教授指出,在现代林业分类经营理论指导下,中国的森林按功能划分成不同的经营类型。生态林树种的优越与否,以抗逆性为首要指标;而商品林则以产量和品质为首要性状。以往的林木辐射育种试验结果表明,经辐射处理过的商品林树种在生长量性状上大多产生不利的影响,对于生理代谢过程、抗逆性性状等是否可能产生有利变异的研究则不多。所以,在生产实践中切忌对“太空育种”现象盲从,只有经过严格的育种程序,确切证明了是产生有益的可遗传的变异,并被固定下来,才能在生产上大量应用。
　　科学操作须谨慎
　　一些媒体、百姓认为各种种子只要上过天就能丰产,其实不然。
　　施教授说,太空育种并不像人们想象得那么容易,并不是把种子送上天就能“点石成金”了,夸大“上天”的作用是有害的。
　　航天育种是育种研究过程中的一个阶段,经航天搭载成功返回来的种子在育种的里程中只是“万里长征第一步”,整个研究最繁重和最重要的工作是在地面上完成的。由于这些种子的变化是不定向的变异,想分清哪些是我们需要的有益的变异,必须先将它们在地面种植。农作物容易操作些,一般从第二代开始筛选突变单株,然后将选出的种子再播种,让它们自交繁殖,如此繁育三四代后,才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系。期间还要进行品系鉴定、区域化试验等。这样,每拨太空遨游过的种子都要经过连续几年的筛选鉴定,其中的优系再经过考验和权威部门的审定才能称其为真正的“太空育种”的品种。林木、花卉利用太空育种的技术路线与农作物育种技术路线有所不同,那些无性繁殖容易的林木和花卉品种,一旦通过育种手段获得有益的变异体,就可以利用植物组织和细胞工程技术进行植株无性繁殖再生,实现种苗产业化生产。
　　施教授指出,虽然太空育种刚刚起步,还有很多的疑问需要探究,但无论对科学的发展还是对人类的健康均有其重要价值。一方面,航天育种并没有经过人为方法将外源基因导入生物体而使之产生变异,这就免除了世界上有关转基因食品安全性的争论。太空育种作为一种诱变育种技术,它可以在太空物理环境下,使生物本身的遗传物质载体——染色体产生缺失、重复、易位、倒置等而引起一系列遗传和代谢途径上的基因突变。这种变异本质上加速了生物界需要几百上千年甚至更长时间的自然选择压力下产生遗传变异的时间进程,安全性风险相对较小。另一方面,从太空生物学应用角度来讲,地面上的物理或化学形式所引起遗传物质的变异,都会受到地球重力的影响,在太空失重的环境中,生物体的重要生命现象——遗传致变规律,是科学家们十分感兴趣的科学问题。此外,太空环境生物学对生物体、生命所产生的影响具有重要的国防战略价值和医学价值。所以,开展包括太空育种在内的太空生物学研究是非常必要的。
　　对于航天育种,施教授已经跟踪8年之久了。他说,航天育种还有很多的未知领域值得我们探索、借鉴,其中很多东西在生物学领域包括林木、花卉育种等方面,都是值得研究的。但是航天育种只是育种的一种手段,其昂贵的代价决定了它的不可重复性,所以目前的研究必须先解答理论问题,应用还是次要的。施教授相信,经过10年左右的努力,我国据于太空生物学为基础科学思想指导的植物包括林木、花卉在内的“航天育种技术”和“模拟航天育种技术”,必将取得重要进展,并造福社会,造福人类!
　　本报记者 马玉凤 中国绿色时报 2004-8-11

关键词 种子