1987年8月5日，隨著我國第九顆返回式科學(xué)試驗衛(wèi)星的成功發(fā)射，一批水稻和青椒等農(nóng)作物的種子被送向了遙遙天際，這是我國農(nóng)作物種子的首次太空之旅。雖然當(dāng)時搭載作物種子的目的并不是為了育種，但是科學(xué)家們在實驗中無意發(fā)現(xiàn)，上過天的種子中發(fā)生了一些意外的遺傳變異，因此人們開始考慮利用這種方式進(jìn)行農(nóng)作物航天育種。

航天育種，即太空育種，也稱空間誘變育種，就是將農(nóng)作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無法模擬的環(huán)境(高真空、宇宙輻射、宇宙磁場、高潔凈)的誘變作用，使種子產(chǎn)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(shù)。

太空育種具有有益變異多、變幅大、穩(wěn)定快，以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病力強(qiáng)等特點。其變異率較普通誘變育種高3-4倍，育種周期也大大縮短。

然而種子的“太空之旅”只是航天育種過程中的一部分。不光種子上天之前要精心“選拔”，上天“鍍金”的種子返回地面后，航天育種專家還要進(jìn)行艱苦的地面選育過程。一批太空作物種子從落地到新品定型需要至少4年，完全是一條從金礦石中提煉黃金的歷練之路。接下來，我們?yōu)槟敿?xì)解讀“種子金礦”的開采過程。

“種子篩選”是航天育種的第一步，科學(xué)家們盡可能地把最好的種子挑選出來，并且對種子變異方向加以引導(dǎo)。

地面選種

種子選好了，接下來是航天育種的第二步——“太空誘變”。遨游于太空特殊環(huán)境中的植物種子，在無處不在、無時不有的強(qiáng)大宇宙射線的持續(xù)轟擊下，雖然外表看不出有什么變化，但其內(nèi)部微觀尺度細(xì)胞中的基因片段、蛋白質(zhì)、生物電等，很容易發(fā)生各種各樣的異變。在這個過程中，還需要依靠電腦控制或由航天員操作，不僅對種子的生存狀況隨時加以監(jiān)測，還要計算航天器角度、地球位置、太陽方向、距地高度等各種具體的細(xì)節(jié)問題，以保證在有限時間內(nèi)盡可能與更多的宇宙射線發(fā)生“交集”，受到更強(qiáng)烈的射線“轟擊”。

搭載飛天

雖然變異后的種子所占比例不大，但是價值意義極大；雖然有益變異率并不高，但也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球金礦中的黃金含量。當(dāng)一批批種子結(jié)束太空之旅，回到地面時，就相當(dāng)于是一座座黃金富礦回到地面，就等“開采”了。

種子們安全返回地面后，又回到了航天育種科學(xué)家們的手中。然而，這才是萬里長征的開始。接下來的工作，才是真正艱苦而又漫長的，航天育種的第三步，即“地面選育”。

返回地球

具體到某一粒種子，在太空巡游的過程中，究竟有沒有受到足量的射線照射，有沒有發(fā)生變異、發(fā)生了何種變異，誰都不知道。如果運用現(xiàn)代生物高科技，把每粒種子都打開來，把它們的DNA和攜帶的基因都放大了察看一遍，再與沒有上過天的同一批種子對比一下，那倒是能夠得出一些結(jié)論。但是，這顯然就把上過天的種子給破壞掉了，而且關(guān)于植物種子的生物技術(shù)研究也沒有達(dá)到對每一條DNA、每一個基因段反映什么信息，都了如指掌的程度。

那怎么辦呢？辦法只有一個，就是把種子播到土壤中，幫助它們發(fā)芽、成長、開花、結(jié)果，然后再與其普通同類相比較，看看究竟有沒有變化、什么樣的變化。這項工作之所以艱苦而又漫長，是因為它是以“年”為單位而不是以天、月為單位進(jìn)行的。從種子播下后的那一刻開始，往往要持續(xù)好幾年。這是一個需要高度專業(yè)知識和極強(qiáng)耐心、細(xì)心的過程。一粒太空種子入土后，出苗速度、生長情況，包括全株的莖、稈、須、葉、花、果，每一個要素、每一步變化、每一點不同，都要轉(zhuǎn)化為精確的科研數(shù)據(jù)，記錄下來。

地面實驗室反復(fù)培育初選

這還只是第一年的工作。針對一批太空種子的出苗、發(fā)育、成熟情況，逐粒逐粒、一株一株地相互對比，而且是一個數(shù)據(jù)一個數(shù)據(jù)地巡回對比，然后在這一批種子的第一代后代中，再次選出更強(qiáng)更好的來。因為，哪怕是同一批在太空中同時發(fā)生好的變異的種子，在地面發(fā)芽、成長、成熟的過程中，依然不是平均的，同樣也會出現(xiàn)有好有差的明顯差異。這些種子被收集起來，來年再種、再次觀察。

為何還要再次觀察？這是因為，植物種子發(fā)生變異，而且將優(yōu)秀品質(zhì)成功遺傳給第一代后代后，并不能說明這批種子就可以作為成熟穩(wěn)定的新品種，向全國推廣了。于是，同樣的工作還得繼續(xù)。一共要幾年？按照現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的實驗規(guī)律，平均每一類種子都需要四年。也就是說，上述從播種到收獲、優(yōu)中選優(yōu)的工作，要反復(fù)進(jìn)行四輪。

大田反復(fù)培育篩選直到定型推廣

在此期間，有時還要再次對種子進(jìn)行高空氣球輔助照射、地面強(qiáng)輻射實驗室再次照射等各種“加強(qiáng)性”的補(bǔ)充工作，有時還要像勤勞的蜜蜂那樣極其精心地進(jìn)行同類植株之間的授粉，促成其實現(xiàn)“自交”，否則便沒法得到下一代種子。哪怕是對已經(jīng)證明“不行了”，只能忍痛淘汰掉的種子或植株，也不會一丟了之，而是要以同樣認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，從根到莖、從葉到須、從花到果，測量、化驗、分析、對比，力求找出其“敗亡”的真正原因。

到第四年，如果真正確認(rèn)一批太空種子的好的變異，都成功地保留下來了，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)了，能夠連續(xù)四代向下遺傳了，這些種子才能真正脫離科技實驗室層面，成為農(nóng)業(yè)實踐意義上的“新品種”。

如大浪淘沙般，歷經(jīng)千挑萬選保留到第四代的種子，普遍都具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它那未曾上過太空的普通“祖先”的優(yōu)異品質(zhì)，有的產(chǎn)量高，有的出油多，有的特強(qiáng)壯，有的更好看，有的更好吃，有的更環(huán)保，等等。

要知道，每個類別的太空種子，都不是一粒，而是一批；出苗后也不是一株，而是一片。每次返回地球的種子，也都不是一類，而是很多類。對其中的每一粒、每一株，都要像這樣如撫育嬰兒般精心對待，連續(xù)數(shù)年優(yōu)中選優(yōu)，這是多么繁雜的工程??！

在軌飛行

所以，每一個擔(dān)負(fù)地面選育任務(wù)的航天育種科技產(chǎn)業(yè)基地、示范園區(qū)、試驗田，都是一個巨大的新種選育“實驗室”，里面有大量不同品種的太空種子，在露天或室內(nèi)環(huán)境中，在科學(xué)家們的精心照料、嚴(yán)密觀察、測量計算中，生長發(fā)育、開花結(jié)果。為了讓種子們將來能夠適應(yīng)全國更多地區(qū)的氣溫、土質(zhì)、水情等各種條件的不同，還要盡量讓太空種子們在貼近自然的環(huán)境中生長。也就是說，太空種子和它們的后代太空植物也罷、與它們朝夕相處的航天育種科學(xué)家們也罷，都是不分寒暑甚至風(fēng)雨無阻地在努力拼搏著的。

驚世駭俗的“番茄部落”（太空西紅柿）、“南瓜霸王”（太空南瓜），以及目前遍布全國各地的數(shù)不勝數(shù)的太空種子、太空植物、太空農(nóng)田、太空花園，離不開艱辛而漫長的地面選育工作，離不開航天育種科學(xué)家們的艱苦付出！

來源/太空夢想