2019-03-06 15:43:40
今年1月，在月球背面，嫦娥四號搭載的棉花種子發(fā)芽的消息迅速傳遍全球。這是人類首次在月面的生物生長培育試驗成功。而這一片震驚世界的嫩葉背后的棉花種子，蘊(yùn)含著中國眾多農(nóng)業(yè)科研人員近十年的心血，代表著中國棉花育種水平提升到新的高度。
登月先鋒 廣譜抗逆
在月背發(fā)芽的棉花種子是來自河南安陽的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所培育的“中棉所41”。這顆“中棉所41”種子來歷可不簡單，它是中國利用現(xiàn)代基因技術(shù)育種實現(xiàn)重大突破的“結(jié)晶”。“中棉所41”等抗蟲棉品種的成功培育讓國產(chǎn)棉花種業(yè)上演精彩大逆襲，市場占有率從1999年的5%躍升至現(xiàn)在的95%以上。相關(guān)技術(shù)喜獲2009年國家科技進(jìn)步獎二等獎。
棉花是人類賴以生存的最基本需求物資之一，因此棉花種子得以入選。在經(jīng)過多重棉花品種篩選后，“中棉所41”幸運(yùn)地成為搭載的實驗種子。嫦娥四號生物科普實驗總設(shè)計師謝更新表示，課題組前期選取了很多棉花品種，包括河南、湖南和重慶等多個省份的棉花品種。在進(jìn)行多輪的種子篩選后，最終選中了由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所送來的棉花品種“中棉所41”。
嫦娥四號對生物物種篩選非常嚴(yán)苛，必須適應(yīng)月球表面低重力、強(qiáng)輻射、高溫差等嚴(yán)峻環(huán)境條件考驗。而棉花面對各種惡劣環(huán)境，顯現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所所長李付廣解釋說，選擇棉花種子，除了因為棉花是主要的農(nóng)作物之一外，它還有很好的適應(yīng)性，生命力強(qiáng)大，具有良好的抗逆境能力，一直以來都是鹽堿旱地的“先鋒作物”，對人類探索生命如何在地外星球生存具有重大意義。而“中棉所41”抗逆特征突出，還是中國第一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因技術(shù)培育的抗蟲棉品種，具有劃時代的意義。
作為第一個在月球發(fā)芽的植物，李付廣認(rèn)為“中棉所41”符合生長的預(yù)期。他表示，在月球發(fā)芽的“中棉所41”與陸地上的基本無差別，說明棉花種子在非常態(tài)逆境條件下仍能正常進(jìn)行基因表達(dá)，完成了本次科普試驗使命，為以后人類進(jìn)入月球生存提供了珍貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。“中棉所41”在月面發(fā)芽，表明了棉花具有更廣譜的抗逆性，有望在未來太空生物學(xué)的研究中發(fā)揮重要作用。
橫空出世 精彩逆襲
上世紀(jì)90年代，我國棉花種業(yè)面對棉鈴蟲災(zāi)害和國外轉(zhuǎn)基因抗蟲棉市場占領(lǐng)的雙重夾擊。1992年，國內(nèi)棉鈴蟲災(zāi)害大面積爆發(fā)。持續(xù)時間之長、殃及范圍之大，前所未有。棉花大省河北130斤的皮棉畝產(chǎn)量，當(dāng)年僅剩下個零頭。嚴(yán)重的蟲害也使得國外轉(zhuǎn)基因抗蟲棉借機(jī)迅速占領(lǐng)了中國市場。國外一家種業(yè)公司研發(fā)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種，一方面讓中方出巨資購買其轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種使用權(quán)；另一方面，加緊布局，在棉花主產(chǎn)省份成立棉花種子公司，進(jìn)而壟斷性銷售其擁有知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種子。到1999年，國外轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種已經(jīng)占據(jù)了我國市場95%以上的份額。
棉花是一項戰(zhàn)略物資，對國家來說實在太重要了。當(dāng)年中國外匯收入的1/4來自以棉花為原料的紡織品及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)，全國有近3億農(nóng)民以種植棉花為重要收入來源。鑒于此，在當(dāng)時農(nóng)業(yè)主管部門支持下，中棉所開始攻關(guān)用現(xiàn)代基因育種技術(shù)開發(fā)中國自主知識產(chǎn)權(quán)的棉花新品種。
“中棉所41”是我國技術(shù)團(tuán)隊多方協(xié)作的成果。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所郭三堆研究員負(fù)責(zé)研發(fā)抗蟲基因。1988年，在法國巴斯德研究所從事Bt蛋白基因結(jié)構(gòu)與功能研究的郭三堆學(xué)成回國，很快被任命為該課題主持人，交給他的科研任務(wù)是，用生物技術(shù)為棉花育種克隆擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型抗蟲基因。而中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李付廣研究員團(tuán)隊負(fù)責(zé)將抗蟲基因?qū)朊藁?，培育出抗蟲棉種新品系。最后，中棉所郭香墨團(tuán)隊負(fù)責(zé)品種培育，選育出兼具抗蟲作用和生產(chǎn)價值的棉花新品種。最終，中國第一批運(yùn)用現(xiàn)代基因技術(shù)研發(fā)的抗蟲棉品種問世了，這就是大名鼎鼎的“中棉所41”。
“中棉所41”等國產(chǎn)棉花品種的誕生，拯救了中國棉花種業(yè)。中國目前種植的棉花，大部分都是使用國產(chǎn)棉花種子。李付廣談及目前我國基因技術(shù)育種的現(xiàn)狀時說，在“中棉所41”于2002年通過國家審定后，2009年獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。由于“中棉所41”的抗蟲和高產(chǎn)等特性，被全國20多家單位選作育種親本，相繼衍生出新品種100多個，例如中棉所63、豫雜35、銀棉2號等一系列適應(yīng)不同棉區(qū)的品種。這使得中國自主基因技術(shù)選育的抗蟲棉品種競爭大大增強(qiáng)，穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)了抗蟲棉國內(nèi)市場的絕對優(yōu)勢。
前程遠(yuǎn)大 造福四方
“中棉所41”是中國基因科技育種技術(shù)下的高新技術(shù)產(chǎn)物。是中棉所利用中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所構(gòu)建的抗蟲基因，通過花粉管通道法導(dǎo)入中棉所23中，經(jīng)過多年選育而成。這使得我國成為繼美國之后，能夠合成Bt殺蟲蛋白基因、擁有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的第二個國家，標(biāo)志著中國棉花種業(yè)科研水平位于國際前列。
鄧小平高度關(guān)心中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。1988年9月，他指出：“將來農(nóng)業(yè)問題的出路，最終要由生物工程來解決，要靠尖端技術(shù)。”
對于中國目前育種技術(shù)發(fā)展水平的展望，李付廣表示，從科研角度來講，我國作物整體育種技術(shù)處于世界先進(jìn)行列，但不同作物育種水平發(fā)展并不平衡
“基因育種技術(shù)是一種隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步而發(fā)展起來的新技術(shù)，使人類可以在分子水平選育優(yōu)良的品種性狀，造福全人類。”李付廣認(rèn)為，棉花產(chǎn)業(yè)未來要沿著這條道路繼續(xù)前進(jìn)。
李付廣解釋說：“相對于傳統(tǒng)育種，現(xiàn)代基因技術(shù)育種是一種更精確更高效并且不斷發(fā)展的技術(shù)，例如近年來發(fā)展起來的基因編輯技術(shù)，可以獲得目標(biāo)性狀更穩(wěn)定的產(chǎn)品，這些新技術(shù)具有傳統(tǒng)育種所不具備的優(yōu)勢，必將在解決棉花品質(zhì)、產(chǎn)量和抗逆性等問題中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。”
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