为何神舟升天都携带种子？关乎世界性粮食危机，浅谈太空育种技术

2021年6月17日携带三名宇航员的神舟十二号载人航天飞船成功升空，开启为期三个月的太空旅程。值得注意的是这次载人航天飞船中携带了29.9克的南靖兰花种子。

汤洪波（左一）、聂海胜（中）、刘伯明（左三）

一、太空育种的历史

这次载人航天携带植物种子并不是第一次，以往中国航天也曾把植物种子带上太空，而最早的一次尝试可追溯到1987年，最初只是想了解种子在太空环境下会发生什么变化。后来随着对外太空不断地探索，对宇宙环境认识的逐渐深入，太空育种成为中国航天一个重要的研究课题。

本次载人航天携带的兰花种子

二、太空育种的定义

太空育种，顾名思义就是用宇宙飞船搭载进行测试的植物种子进入太空，参与测试种子必须选择成熟率高的良种，之后让太空特殊的、地球没有的环境（真空、宇宙高能粒子辐射、等）来诱导种子发生良性的基因突变。

待宇宙飞船返回地球后再对携带的种子进行筛选工作，选择优良的种子进行培育工作。而种子的培育过程十分严苛，要让它在中国的大多数地区都能存活且产出率高。待植物成型三代后再选择优良的品种进行推广。

三、太空育种的优点

太空育种是一种安全、无公害的新型作物培养方式，利用宇宙环境来诱导种子发生良性的基因突变，这样可以大大缩短培育良种所需要的时间以及经济成本。以往的人工诱导变异或者是植物自身的良性变异过程缓慢，所需时间极长，且变异方向多是不可控的。

太空诱导变异不仅时间短、效率高，而且可以保证诱变后的作物产量大。

太空育种南瓜

更为关键的是和人工诱导变异以及植物自身的变异的原理一样，太空诱导变异也是通过环境的变化来让种子的DNA发生错位、重复、倒置、缺失等变化。而太空诱变是人为改变种子所处的环境，通过环境的特殊情况让植物在地球上需要几百年乃至上千年的变异大大缩短。

以日常生活中常吃的玉米为例，玉米从最早又干又小，难以下咽的粗糙作物发展到今天品种繁多，甜美可口的日常食物经历了数千年的演化以及无数代人的人工诱导变异，而太空育种可以大大缩短这一过程。

太空育种的红小豆种子与普通红小豆种子的对比

除了出现良性变异的时间极短外，太空育种还有许多人工育种作物所不具备的优点：

1、太空水稻植株比普通水稻高、分裂繁殖的能力比普通水稻强、太空水稻的穗型更大、籽粒更饱满、成熟期也更短。太空水稻比普通水稻多产出两成，单季亩产400—600公斤，最高达750公斤，对于联合国粮食署来说支援饱受饥荒折磨的不发达地区的饥民十分关键。营养价值方面太空水稻蛋白质含量比普通水稻最高增加两成，氨基酸总含量比普通水稻高五成。

嫦娥五号搭载种子

2、太空青椒枝粗叶壮，果肉厚实。经中科院遗传研究所检测分析，太空青椒所含维生素C比普通青椒高20%，维生素C对人类来说是一种特别重要的营养物质，对于急需补充维生素C的贫民来说十分关键。病情指数减轻55%，对于因病虫害影响而作物严重减产的地区来说，太空青椒十分重要。

太空青椒

3、“太空樱桃番茄”（圣女果），含糖量高达13%，与柑桔含糖量差不多相同，相比普通的番茄口感更好。

太空樱桃番茄

4、太空西瓜的显著特点是含糖量达13%以上，成熟周期比普通西瓜短。西瓜果肉纤维少，个头大，吃起来口感比普通西瓜好许多，也比普通西瓜甜。

5、太空玉米一秆能结出6-7个果实，一个玉米果实上有5种颜色，而且味道也比普通玉米好，又糯又甜。

太空育种番茄

由此可见，太空育种作物具有普通地球作物所不具有的优点，那这些具体有什么作用呢？

四、太空育种技术在国际上的重要作用

太空育种不仅能丰富人类日常餐桌上的选择，为人类提供更安全、更健康同时也更美味的食物。在缓解世界性粮食危机也有重要作用。

根据世界粮食署的调查报告

2020年55个国家/地区内至少有1.55亿人陷入“危机”级别或更为严重的突发粮食危机，比上一年增加了约2000万人。

粮食危机的爆发首先是由自然灾害导致的世界性粮食大减产造成的。其次与地区政治局势的动荡密不可分，地区冲突以及战乱让老百姓无法正常地进行农业生产。更为重要的是世界性粮食大减产也和2020年年初肆虐的新冠肺炎疫情密不可分，不少不发达的地区由于从事农业生产的人患上新冠而无法正常开展农业活动。

2020年至今的世界性粮食危机告诫我们，解决粮食作物的产量问题才能从根本上遏制粮食危机的继续出现。因为粮食问题已经成为了严重威胁人类生存的重要问题了。太空育种作物产量高、抗毒害能力强这两个优点在解决粮食危机时能提供很大的帮助。

世界性粮食危机的成因

五、太空育种对中国的重要作用

不仅太空育种计划可以极大程度地遏制世界性粮食危机的发生，太空育种计划同时也可以帮助中国走出粮食困境。

中国目前也面临着粮食安全问题的威胁，只不过程度没有其他不发达地区严重。

（一）中国2020年粮食生产情况

根据国家统计局的报告，截至到2020年12月10日，对全国31个省（区、市）的抽样调查和农业生产经营单位的全面统计，2020年全国粮食播种面积、单位面积产量、总产如图：

和2019年全国粮食生产情况比较：

全国粮食播种面积比2019年增加704千公顷，增长0.6%。其中谷物播种面积比2019年增加117千公顷，增长0.1%。全国粮食总产量比2019年增加565万吨，增长0.9%。其中谷物产量比2019年增加3吨，增长0.5%。

从纸面数据上看中国的粮食产量稳步提升。但实际上中国的粮食危机仍然存在，因为中国目前的粮食作物部分仍依赖进口。

（二）中国2020年粮食作物进口情况

据海关总署数据，中国在豆类和玉米等动物性饲料用途占比高的粮食上仍需大量进口。

由上图可知，2020年1-6月中国玉米进口总量为465.63万吨，比2019年同期增长17.6%，进口量将大幅超过去年水平。此外，1-6月中国大豆累计进口总量为4504万吨，同比增长17.69%。据数据，预计2020年中国将进口大豆9650万吨，占国内消费量的90.4%。

目前中国大豆大量依赖进口，大豆多用于制造牲畜的饲料，且需求量大大超过了其他粮食作物的需求。

六、结语

面对世界性饥荒的问题，许多出口大豆的国家（比如巴西）也会减少大豆的出口而多种粮食来争取平稳渡过粮食危机。按惯例，世界性饥荒一般很难短时间结束。对于大豆严重依赖进口这一问题，中国必须想办法通过太空育种等方法提高自产大豆的产量。