太空农业(Space Agriculture)是继地球农业、海洋农业以后,以航天技术为基础,开发利用太空环境资源而开辟的一个崭新的农业领域。其中包括利用卫星或高空气球携带搭载作物种子、微生物菌种、昆虫等样品,在太空宇宙射线、高真空、微重力等特殊条件作用下,诱发染色体畸变,进而导致生物遗传性状的变异,快速有效地选育新品种的空间诱变育种;利用卫星和空间站在太空环境下直接种养生产农产品,用于解决太空人员的食物来源,甚至返销地面以补稀缺。
俄罗斯1997年进行模拟太空蔬菜水培试验,成功地种出“月球生菜”、“宇宙胡萝卜”、“外太空番茄”等。同年俄罗斯农业科学院和国家宇宙局在“和平号”太空站上的太空温室里试种的“太空小麦”又获成功。目前美国、日本的科学家也正在联合攻关,将甘薯种在航天器里,不仅可以补充舱内氧气,而且可供宇航员食用。可见,太空这一无菌、高洁净、高真空、微重力、强辐射的得天独厚的特殊环境,也是食品资源向新领域延伸的一个新舞台。
自1987年以来,我国育种工作者富有独创性地首先开始利用返回式卫星和高空气球搭载农作物种子,进行空间诱变育种研究取得了一批极有价值的研究资料和成果,获得了一些对产量有突破性影响的罕见突变,选育出一些有应用前景的新品系。这一方法的特点是变异幅度变大、有益变异增多、育种周期缩短,如1987年利用高气球搭载的甜椒品种龙椒二号,经连续多年混合选择,已培育出果重达250克以上,增产120%的早熟新品系。1987年利用高空气球搭载了粳稻品种中作59和海香,其M2代在11个性状上均出现广幅的分离,不仅从中获得了产量、品质明显改进的新品系,而且从中选育出能够恢复籼型雄性不育系育性的粳稻恢复基因突变系,这是迄今利用其它手段难以获得的罕见突变,它将对水稻亚种间杂种优势利用产生重大影响,目前已从中选育出10多个综合农艺性状好、恢复力强的恢复系,以其配制的杂种一代优势显著,可望很快应用于生产。1992年利用高空气球搭载的水稻品种ZR9,经三年选育,获得早熟、高产、优质的新品系--航育1号,亩产最高达700公斤,目前正在进行生产试验和试种,等等。
利用航天技术进行农作物育种工作是一个具有中国特色的新兴研究领域,虽然从总体上来说,目前仍处于起步阶段,但已显示出诱人的前景,和生物技术、核技术农业应用等一样,空间技术育种将成为促进我国粮食增产,缓解粮食压力的一条有效途径。
粮食问题将是一个长期的带有根本性的战略问题,任何时候都不能有丝毫放松。而解决粮食问题必须依靠科技进步也将是长期的带有根本性,航天育种虽然是新生事物,却已显示出其活力和生命力,加上在国际上的优势和特色,应当从我国国情出发,给予必要的扶植和支持,特别是九五期间,要在以往工作的基础上,加强总体规划,系统统筹,精心设计,组织农业育种和航天技术两方面的精干技术队伍,基础研究和应用、开发研究相结合,宏观研究和微观研究相结合,高新技术和常规技术相结合,跨部门、跨专业团结协作,进行联合攻关,重点开展地面育种应用和机理研究及模拟试验、搭载设备研制两大方面工作。农业部门和航天部门有合作、有分工,相信在国家计委、科委的支持下,会使这一高新技术尽快地在农业生产中发展大作用,为农业上新台阶,解决我国粮食问题做出新贡献。作为农业主管部门,支持促进农业发展的科技发展,是我们义不容辞的责任,我们将精心组织技术队伍,精诚地和航天部门、航天专家们一起,共同努力,推动航天育种事业的迅速发展。航天育种前途无量!
自“人类基因组计划”于2001年完成之后,生命科学的研究已进入了揭示生命本质的“后基因组时代”,位居主流的仍是分子生物学。可以预见,未来10~20年之内,生物技术,特别是基因工程技术将越来越广泛地影响到人们生产与生活的方方面面,发展前景非常广阔。
随着转基因动植物(如面市了的动物有大马哈鱼,植物有转基因番茄、转基因大豆等)产品的陆续面市,基因技术正在接近人们的日常生活。基因技术应用到农业生产上,包括研究抗除草剂(目前还没有任何一种广谱除草剂对作物本身是没有损伤的),抗病虫害的作物品种(抗虫棉、抗虫水稻等),以减少化学农药、化肥等的使用等,有助于降低害虫产生群体抗性的风险,提高作物产量,增加农民收入,生产更绿色、更营养的农作物。一个更重要的是应用于医学治疗方面,也是目前基因技术研究的重点之一,如基因治疗、DNA疫苗的研制、干细胞治疗等;运用药物基因组学原理,有望生产更有效的治疗重大疾病如癌症、心血管疾病的新药。另外,生物技术在分子标记、法医DNA、生物除污等方面有望得到长足发展。
生物反应器,是指“生物工厂”吗?。这种技术目前还不成熟,只能在实验室研究。而且,这方面的研究目前也不是基因技术研究的重点(目前重点是在破译人类基因组遗传信息),连接转基因技术与生物工厂之间的技术瓶颈并不小啊。
基因芯片的一个很重要的运用,是在医学方面。现在基因治疗还处于幼年阶段,科学家虽然完成了对核苷酸(碱基)排列次序的测定(也就是弄清了其结构),但对它们的功能,还有很多不了解的地方,同时还面临一个很重要的社会伦理道德方面(如涉及个人隐私)的问题。所以,大规模的应用在短时期内还是不行的。
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