【正文】 計劃實(shí)施以來，我國航天育種關(guān)鍵技術(shù)研究取得顯著進(jìn)展，在水稻、小麥、棉花、番茄、青椒和芝麻等作物上誘變培育出一系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的農(nóng)作物新品種、新品系和新種質(zhì)，其中目前已通過國家或省級審定的新品種或新組合有 30多個，并從中獲得了一些有可能對農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響的罕見突變材料。 其中，水稻品種達(dá) 13個，包括 航育 1號、 II優(yōu)航 1號、特優(yōu)航 1號和華航一號等新品種。 山東省菏澤市航天育種基地建設(shè)項目可研報告 6 航天飛行后的種子、材料，經(jīng)國家農(nóng)作物航天誘變技術(shù)改良中心進(jìn)行必要檢測后，將按不同的生態(tài)區(qū)域，組織全國各有關(guān)育種單位，嚴(yán)格按照統(tǒng)一的育種試驗(yàn)規(guī)范，全面開展地面試驗(yàn)研究，從中篩選有重要育種利用價值的新材料，培育新品種，進(jìn)行推廣和普及。因此，航天育種是一個育種研究過程，搭載回來的種子只是走完萬里長征的第一步，整個研究最繁重和最重要的工作是在地面上完成。由于搭載回來的種子的變化是分子層面的，想分清哪些變化是我們必須先將經(jīng)過太空誘變的種子進(jìn)行選育、才有可能獲得遺 傳性狀穩(wěn)定的優(yōu)良突變系，期間還要有待于進(jìn)行品系鑒定、區(qū)域化試驗(yàn)等。這樣，每撥太空遨游過的種子都要經(jīng)過連續(xù)幾年的篩選鑒定，其中的優(yōu)系再經(jīng)過考驗(yàn)和權(quán)威部門的審定才能稱其為真正的 “太空種子 ”。 因此，利用空間誘變育種工作是具有我國特色的新興高技術(shù)研究領(lǐng)域，是一項具有國際先進(jìn)性和創(chuàng)新性的重大科學(xué)工程。為促進(jìn)我國的航天育種事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，更好地為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會主義新農(nóng)村建設(shè)作貢獻(xiàn)，迫切需要建立航天育種基地。 （二） 山東省菏澤市 已具備了較好的航天育種基地的工作基礎(chǔ)和條件 建立了螺旋藻的新品系， 菏澤市 螺旋藻產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展 螺旋藻 (Spimlina)，是一類古老而低等的原核單細(xì)胞水生植物，也稱浮游性原始藻類植物，由于它們與細(xì)菌一樣細(xì)胞內(nèi)沒有真正的細(xì)胞核，所以又稱為藍(lán)細(xì)菌，因其在顯微鏡下觀察形態(tài)為螺旋狀而得其名螺旋藻是。螺旋藻在植物學(xué)分類地位上屬于藍(lán)藻門、藍(lán)藻綱、顫藻科中的螺旋藻屬，約有 50種?？糠至言鲋?，光合自養(yǎng)生物，生長于氣候溫暖、光照充足、礦化程度較高的高濃度碳酸鹽類和高 pH值的湖水中，在地球上已有 35億年的歷史，是現(xiàn)存最古老的植物之一。 最初發(fā)現(xiàn)螺旋藻是在 1940年 秋天，由法國藥物學(xué)家克瑞琪 (Creach)來到非洲乍得湖探險發(fā)現(xiàn)的。但由于種種原因，螺旋藻的營養(yǎng)價值并未得到重視，直到 20世紀(jì) 60年代，世界糧食和能源危機(jī)日益突出的情況下，才由法國克雷曼博士再次發(fā)現(xiàn)螺旋藻的神奇效用，并把它介紹給世人。以后，關(guān)于螺旋藻的研究便風(fēng)靡世界，而且各國的研究結(jié)果也更加印證了其神奇的營養(yǎng)功效，并將螺旋藻和原子能并列為 20世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)。隨著人口的增長及陸地可耕地資源的減少，給農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來難以克服的困難，實(shí)現(xiàn)江河湖海農(nóng)牧化，利用水面產(chǎn)生高質(zhì)量的蛋白質(zhì)，是 21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的一大特點(diǎn)。 21世 紀(jì)是海洋世紀(jì)，也是生物世紀(jì)。尤其我國人多地少，水域遼闊，開發(fā)不占陸地資源的螺旋藻更具有深遠(yuǎn)的意義。 螺旋藻是一種新型植物蛋白質(zhì)資源，是人類目前已知的營養(yǎng)最充分、最均衡、最易被人體吸收的天然營養(yǎng)品，已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織譽(yù)之為 “21世紀(jì)的食品 ”，它將逐漸成為人們糧食的替代品。 螺旋藻具有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、不飽和脂肪酸、螺旋藻多糖和有益于人體的微量元素，易消化吸收，營養(yǎng)全面，結(jié)構(gòu)合理，安全無毒等優(yōu)點(diǎn)，被視為一種理想營養(yǎng)源和潛在的 “藥源 ”。螺旋藻的光合成能力極強(qiáng)。一般高等植物的光能利用率通常是5％～ 6％，而螺旋藻的 光能利用率高達(dá) 18％，光合效率達(dá) 43％，是一般農(nóng)作物的 ～ 3倍，這種高光效特性，正是人類充分利用太陽能來制造食物的潛力所在。螺旋藻生長繁殖快，山東省菏澤市航天育種基地建設(shè)項目可研報告 7 周期短，人工栽培時，從接種培養(yǎng)到收獲只需 5～ 8天。此外， CO2是大氣質(zhì)量惡化、造成目前地球溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)字唬纳拼髿赓|(zhì)量最好的解決方法是通過生物的光合作用，以增加氧氣消除廢氣。螺旋藻的光合作用可吸收 CO2等廢氣，并釋放氧氣，優(yōu)化空氣質(zhì)量。由此可見，螺旋藻生產(chǎn)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，開發(fā)前景十分廣闊，在我國已引起了越來越多的重視。 菏澤市 是 山東 省的三大螺旋藻 養(yǎng)殖基地之一。 菏澤市 的螺旋藻養(yǎng)殖加工行業(yè)，始于 20世紀(jì) 90 年代初，已積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。截止目前，全 市 已有螺旋灌養(yǎng)殖基地 5 家，面積 1500 畝，年產(chǎn)螺旋藻干粉 1500 噸；現(xiàn)有加工企業(yè) 7 家（神六保健食品有限公司、綠峰生物科技有限公司、金龍保健品有限公司、閩一膠囊有了公司、綠冬生物科技有限公司、幸福來生物科技有限公司、諾利得生物工程有限公司），半數(shù)以上企業(yè)通過了 GMP 論證，有的還在認(rèn)證準(zhǔn)備和申請，有的企業(yè)如綠峰等通過了 ISO9001： 2020 質(zhì)量認(rèn)證體系，有的企業(yè)，如幸福來通過國家符合出口食品生產(chǎn)企業(yè)衛(wèi)生要求認(rèn) 證。目前這些企業(yè)年加工生產(chǎn)能力 1000 噸以上，主要產(chǎn)品有神六系列的精片、膠囊、營養(yǎng)早餐；綠峰的螺旋藻麥片、靈芝孢子粉等以及冬蟲夏草、西洋參等大部分產(chǎn)品基本達(dá)出口標(biāo)準(zhǔn)，螺旋藻產(chǎn)業(yè)集群已初具雛形。 菏澤市 螺旋藻產(chǎn)業(yè)建設(shè)，重在做好應(yīng)用開發(fā)研究與產(chǎn)業(yè)化建設(shè)相結(jié)合，充分利用 “618”項目成果轉(zhuǎn)化平臺，先后與廈門大學(xué)、浙江大學(xué)等高校進(jìn)行技術(shù)對接合作，在螺旋藻新品種養(yǎng)殖及深加工方面做好文章。 近年來，隨著以工廠化養(yǎng)殖和深加工為主體的螺旋藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如何進(jìn)一步降低養(yǎng)殖成本和開發(fā)多種適合市場需求的產(chǎn)品，是目前螺旋藻產(chǎn)業(yè)發(fā) 展中急需解決的重要問題。利用現(xiàn)代生物技術(shù)選育品性兼優(yōu)的新藻種是解決上述問題的有效途徑，也是當(dāng)前國際螺旋藻領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 植物原生質(zhì)體 (protoplasts)是遺傳操作的有力工具，是育種工作中利用基因工程和誘發(fā)突變等現(xiàn)代生物技術(shù)對種質(zhì)進(jìn)行遺傳改良的理想材料。國內(nèi)外在螺旋藻原生質(zhì)球的制備和再生方面雖然作了一些工作，但到目前為止，尚不能可靠地制備出質(zhì)量高且具再生能力的螺施藻原生質(zhì)球，供育種所需。 基因工程是改良和創(chuàng)建生物技術(shù)良種的有力武器。然而，至今還不能像高等植物那樣，將基因工程這一先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于螺旋藻 的品種改良，是因?yàn)槔没蚬こ碳夹g(shù)創(chuàng)建螺旋藻生物技術(shù)良種的基礎(chǔ)研究工作不夠深入，造成目前尚不能解決的困難： (1)螺旋藻完整的基因圖譜尚未構(gòu)建，對其整個基因組尚缺乏系統(tǒng)認(rèn)識； (2)還沒有找到合適的限制性內(nèi)切酶來對所發(fā)現(xiàn)的 CCC質(zhì)粒進(jìn)行深入研究，也未發(fā)現(xiàn)該質(zhì)粒的功能 (隱秘型質(zhì)粒 )，更未構(gòu)建出理想的轉(zhuǎn)基因載體； (3)雖然在外源 DNA導(dǎo)入螺旋藻細(xì)胞方法上已取得了一些有意義的結(jié)果，但尚不能制備出外源 DNA易導(dǎo)入且具再生能力的原生質(zhì)球。 誘發(fā)突變技術(shù)及相關(guān)生物技術(shù)是改良和創(chuàng)建生物技術(shù)良種的另一重要手段。國內(nèi)外在螺旋藻誘 變良種方面進(jìn)行了較深入的研究，并已獲得了一些有價值的突變體。物理誘變因子 (γ射線、紫外線等 )和化學(xué)誘變因子 (EMS、 MNNG等 )均能使螺旋藻藻絲或細(xì)胞發(fā)生變異，山東省菏澤市航天育種基地建設(shè)項目可研報告 8 產(chǎn)生高產(chǎn)，耐低溫、耐鹽、富含某些氨基酸或藻藍(lán)蛋白及藻絲超長等突變體。這些突變體不僅是基礎(chǔ)理論研究的好材料，而且也是應(yīng)用于螺旋藻養(yǎng)殖和深加工的理想品系。 雖然誘發(fā)突變技術(shù)對遺傳物質(zhì) DNA的操作不具有基因工程那么強(qiáng)的針對性，但誘變育種具有所需儀器設(shè)備簡單、操作簡便、成本低、效率高等優(yōu)秀。因此，在當(dāng)前開展螺旋藻基因操作所需的技術(shù)和條件還不完備的情況下，誘變 育種仍不失為一種創(chuàng)建螺旋藻生物技術(shù)良種的有效而實(shí)用的技術(shù)手段。 科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，空間復(fù)雜宇宙輻射、微重力、弱地磁場等綜合環(huán)境因素對植物種子的生理和遺傳性狀具有強(qiáng)烈的影響，可以較大幅度地增加植物種子的染色體畸變頻率。用傳統(tǒng)的 γ射線處理種子，一般能夠獲得 3‰ ～ 5‰ 的有益突變頻率，也即 1000顆被處理的種子雖然都會發(fā)生突變，但其中只有 3到 5顆發(fā)生的變化會使它們對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有益；而航天育種獲得的數(shù)字能夠達(dá)到 3%～ 5%。因此， 航天育種技術(shù)作為航天技術(shù)與農(nóng)業(yè)育種技術(shù)相結(jié)合的一項創(chuàng)新性研究成果，是快速培育優(yōu)良新品種的有效新途 徑。 利用空間育種技術(shù)，培育螺旋藻新品種，是促進(jìn)我 市 螺旋藻產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)建設(shè)，提升 山東 水產(chǎn)養(yǎng)殖與加工業(yè)的核心競爭力，推動區(qū)域保健藥品、健康食品全面協(xié)調(diào)可持續(xù)科學(xué)發(fā)展的迫切需要。 具有先進(jìn)、完善的杉木種苗繁育設(shè)備和技術(shù)體系 杉木 (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook)是我國特有的用材樹種，廣泛分布于我國南方 16 個省區(qū)。杉木生長快、材質(zhì)好、木材用途廣，不僅是優(yōu)質(zhì)的建筑材、裝飾用材，而且也是優(yōu)質(zhì)的紙漿用材，因而成為我國南方各省區(qū)最重要的用材樹種和造林樹種之一。 菏澤市 是全國杉木中 心產(chǎn)區(qū)的核心區(qū)，有著二千多年的杉木栽培歷史， 2020 年因杉木培育及種苗科研成果被評為我國唯一的 “中國杉木之鄉(xiāng) ”，素有砍不完的 “高陽杉 ”的美譽(yù)，全 市林業(yè)用地面積 萬畝，年生產(chǎn)杉木商品材 萬立方米，是全國四大杉木產(chǎn)區(qū)之一。 杉木生物育種研究是我國林木育種研究中開展最早、研究最為活躍、研究成果最為豐富的領(lǐng)域之一。最早的杉木遺傳改良研究始于上個世紀(jì)六十年代初由洋口國有林場與南京林業(yè)大學(xué)等單位合作開展的杉木聯(lián)合攻關(guān)，主要開展杉木雜交制種，杉木組培，杉木體細(xì)胞胚培，杉木分子標(biāo)記和 DNA 檢測等內(nèi)容， 2020 年開始籌劃杉木太空育種研究。 南平市和 菏澤市 已把 菏澤 作為全國的杉木產(chǎn)業(yè)中心的目標(biāo)進(jìn)行建設(shè)，并列入 2020 年南平市重點(diǎn)建設(shè)工程，根據(jù) 市 市布署， 山東 省洋口國有林場承擔(dān)杉木產(chǎn)業(yè)化 “五個中心 ”之一的 “種苗繁育中心 ”建設(shè)，應(yīng)用航空育種技術(shù)培育新品種，對于加快種苗繁育步伐，提高杉木良種繁育的地位有著非常重要的意義。 2020 年 9 月，從杉木高世代種子園中精選出 3 個種源的最好種子 20 克，隨神舟飛船進(jìn)入太空，返回后直接在洋口國有林場正在開展太空種子培育工作。 菏澤市 是重要的糧食生產(chǎn)基地及技術(shù)依托單位強(qiáng)有力技術(shù)支撐 菏澤市 是我國和我省的商品糧基地 市 。截至 2020年，我 市 糧食播種面積達(dá) 26萬畝，其中水稻播種面積 21萬畝 (早稻 4萬畝，雙晚 13萬畝，中稻 4萬畝 )，推廣優(yōu)質(zhì)稻 16萬畝，優(yōu)質(zhì)率達(dá) 85%以上，糧食總產(chǎn)量達(dá) 。我 市 在《 菏澤市 國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中明確提出要穩(wěn)定糧食種植面積，提高糧食綜合生產(chǎn)能力。 繼續(xù)落實(shí)扶持糧食生山東省菏澤市航天育種基地建設(shè)項目可研報告 9 產(chǎn)的各項政策措施，保護(hù)農(nóng)民的種糧積極性。加強(qiáng)糧食生產(chǎn)基地 市 建設(shè)，穩(wěn)定糧食播種面積，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，實(shí)施糧食 “豐產(chǎn)技術(shù)推廣工程 ”，大力推廣優(yōu)質(zhì)稻、超級稻及其它高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)糧食作物新品 種，提高糧食質(zhì)量和產(chǎn)量。 作為技術(shù)依托單位， 山東 省農(nóng)業(yè)科學(xué)院在水稻航天育種上取得重大成就。 Ⅱ 優(yōu)航 l號是山東 農(nóng)科院利用航天育種技術(shù)育成的具有高產(chǎn)潛力的新品種，穗大粒多，植株整齊，抗倒伏性強(qiáng)，抗病蟲和耐寒性強(qiáng)，于 2020年 6月通過國家農(nóng)作物品種審定委員會審定； 2020年在云南省水勝 市 濤源鄉(xiāng)種植，經(jīng)專家驗(yàn)收，畝產(chǎn)干谷達(dá)到 1162． 01kg，創(chuàng)中國航天育種水稻問世以來的最高紀(jì)錄，顯示了 Ⅱ 優(yōu)航 l號超高產(chǎn)栽培的生產(chǎn)潛力；特優(yōu)航 l號是 山東 農(nóng)科院利用航天技術(shù)，創(chuàng)建新材料選配具有高產(chǎn)潛力的新組合，將優(yōu)質(zhì)、超高產(chǎn)結(jié)合于一體，是 我國水稻航天育種的重大突破； 2020年和 2020年連續(xù)兩年參加 山東 省晚雜優(yōu)區(qū)試，平均比汕優(yōu) 63增產(chǎn) %，表現(xiàn)高質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣、抗稻瘟病，有 9項米質(zhì)指標(biāo)達(dá)一、二級； 2020年通過 山東 省品種審定， 2020年 6月通過國家品種審定。 二、項目提出的背景 菏澤市 是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè) 市 ，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、基地建設(shè)狀況良好；是國家南方重點(diǎn)林區(qū)、中國唯一的杉木之鄉(xiāng)，是國家和省商品糧基地 市 ，是我 省三大螺旋藻養(yǎng)殖基地之一。為了更好地貫徹 “生態(tài)立 市 、特色興 市 ”的發(fā)展方針，利用地緣優(yōu)勢，著力抓好以螺旋藻為主的食品保健品產(chǎn)業(yè)、杉木 產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)果蔬產(chǎn)業(yè)等特色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 市 委、 市 政府一直都十分重視農(nóng)業(yè)優(yōu)良品種的引進(jìn)、試種和繁育。 2020 年初，閩籍航天總指揮黃春平研究員來 山東 考察， 山東 省林業(yè)廳廳長黃建興同志向黃春平總指揮提出了我省主要造林樹種種子隨神舟飛船太空育種的愿望。在黃春平總指揮的支持下， 2020 年 9 月，從杉木高世代種子園中精選出 3 個種源的最好種子 20 克，隨神舟飛船進(jìn)入太空，返回后直接在洋口國有林場開展太空種子培育。同年 8 月 11 日，來自我 市 神六保健食品有限公司的 20 克鈍頂螺旋藻種苗順利寄達(dá) 菏澤 衛(wèi)星發(fā)射中心，并于 9 月份搭載中國航天 “實(shí) 踐八號 ”返回式衛(wèi)星升空，進(jìn)行航天育種科研試驗(yàn)，在軌運(yùn)行時間長達(dá)120 小時以上； 15 天后回收，于 11 月交給 菏澤 神六螺旋藻有限公司進(jìn)行航天誘變育種試驗(yàn)。 2020 年 2 月 7 日， 菏澤市 神六螺旋藻食品有限公司應(yīng)中國航天搭載物品組委會邀請，進(jìn)京參加在人民大會堂舉行的中國航天搭載物品巡展啟動儀式新聞發(fā)布會，這是閩北唯一獲此殊榮的首家航天育種食品。 菏澤市 長朱志華作為中國航天搭載物品組委會邀請的唯一基層單位代表出席了這次啟動儀式的新聞發(fā)布會，并與有關(guān)部門達(dá)成建立中國航天育種基地的初步意向。 3 月 6 日，中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會項目 協(xié)作部與我 市 代表在北京就我 市航天育種基地立項前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行了座談，座談