科普：太空育种和转基因技术是一回事儿吗？

近日，我国成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器，开启火星探测之旅，迈出我国行星探测第一步，火星探测也成为网络热词，备受关注。

"天问一号"火星探测器（图片来自网络）

上一次火星“大火”还是科幻电影《火星救援》热播的时候。剧中，宇航员马克孤立被留在火星上。飞船损毁，补给不足，孤立无援，为了能在这个荒凉的红色星球上活下来，马克以粪便为肥料，种起了土豆，弥补供给不足，等待奇迹的到来。

很多网友会好奇，为什么飞船中会备有土豆？其实，这些土豆本来的作用是实验材料，携带土豆进入太空是为了进行“太空育种”实验。那么，什么是太空育种呢？

什么是太空育种？

太空育种即航天育种，也称空间诱变育种，是航天技术与生物育种技术相结合的产物。听起来似乎种子只要上天转一圈回来，植物就一定能长得特别大、营养特别丰富。其实事情可没那么简单。

有人说，太空种子就是把普通种子送往太空，使其在太空中的独特环境下进行变异的育种。其实，太空种子这个称呼并不“简单”，它有着严格的定义。

太空育种流程示意（图片来自网络）

首先要进行种子筛选，这是太空育种的第一步，带上太空的种子必须遗传性稳定、综合性状好；然后用返回式航天器将种子带上太空进行诱变，返回地面后，再进行选育、培植出植物的新种质、新材料、新品种；最后进行地下攻坚，先将它们统统播种下去，然后将选出的种子再播种、筛选，让它们自交繁殖，如此繁育至少四代后，才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系。

这样，每次经历太空遨游过的种子，都要经过连续四季以上的筛选鉴定，其中的优系再经过考验和农作物品种审定委员会的审定，才能称其为真正的“太空种子”。

诱变表现得十分随机，在一定程度上是不可预见的。太空育种并不是每颗种子都会发生基因诱变，其诱变率一般为百分之几甚至千分之几，而有益的基因变异仅是千分之三左右。也就是说，即便是同样的种子，搭载同一颗卫星，其诱变结果也可能有所不同。

航天育种是一个育种研究过程，种子搭载只是走完万里长征一小步，不是一上去就“变大”，整个研究最繁重和最重要的工作是在后续的地面上完成的。

太空育种和转基因一样吗？

有人会疑惑，太空育种是不是和转基因育种一样？其实，这两种是不同的，太空育种是自身基因的变异，没有打破物种界限。而转基因是指将一个外来基因移植到另一个作物当中。

我们先来看看太空育种的原理。在空间环境中的高能粒子辐射、微重力、高真空等综合因素协同作用下，植物种子的DNA被双链击穿，产生断裂并重新排序，而地面的诱变技术只能让DNA被单链击穿，因此，太空育种变异率更高。以水稻为例，它的自然变异率在二十万分之一左右，化学诱变的变异率也只有千分之几，而经空间诱变的水稻变异率可达百分之几。

可以看出，特殊的空间环境使得太空育种与传统地面诱变育种相比，具有变异率高、变异幅度大、有益变异多、稳定性能强等特点，因而能够培育高产、优质、早熟、多抗良种。此外，太空育种不但能出现一些如产量、株高、生育期、品质、抗病性等常规诱变育种的变异，还能出现一些其他理化因素处理较少出现的特殊变异类型，如果实早熟、大果型变异，花卉花形变异、花色变异等。

空间诱变植物一般在第四代后状态便达到稳定，少数植物在第三代就可稳定。比常规育种的第六代稳定提前两代，对缩短育种周期极为有利，可以节约许多人力物力。

但是，一山更比一山高。相比太空育种，转基因育种技术可以更加精准、高效。转基因育种的优势在于可以实现跨物种的基因发掘，拓宽遗传资源的利用范围，实现已知功能基因的定向高效转移，使生物获得人类需要的特定性状，为高产、优质、高抗农业生物新品种培育提供了新的技术途径。

转基因育种是基于对基因进行精确定向操作的育种方法，效率更高，针对性更强。例如，抗虫棉花就是将苏云金芽孢杆菌中的杀虫蛋白基因转移到棉花中，从而能够专一性抑制棉铃虫发生，减少棉铃虫危害，减少农药使用，实现稳产增产、提质增效；抗除草剂作物就是将抗除草剂草甘膦的基因转入农作物，从而在使用除草剂（草甘膦）除草时就能够做到只除草而不危及作物，既增加了种植密度，有效去除杂草，又能降低劳动强度和除草成本，从而能够提高种植效益。

哪种农产品更安全？

不管是传统育种、太空育种还是转基因育种，公众最关心的问题莫过于农产品是否安全。

我们知道，在自然环境中，植物种子实际上也在发生变异，只是变异过程极其缓慢，变异频率很低。而人类早期的植物育种方法大都是对自然变异的选择和利用，并被证明是安全可行的。太空育种是利用空间环境条件加速生物体的变异过程，这与自然变异在本质上是没有区别的。

此外，太空遨游归来的当代种子还要经过几代的田间选育、分子监测，推广之前还需通过诸多监测。目前，人们对航天育种的认可率在逐步提高，很多农户会主动去找航天育种的种子。

相比之下，公众对于转基因农产品有更多忧虑，其实大可不必，因为转基因食品的安全性是有权威结论的，即通过安全评价、获得安全证书的转基因生物及其产品都是安全的。转基因食品上市前要通过严格的安全评价和审批程序，而一般食品根本不进行安全评价。国际食品法典委员会制定的一系列转基因食品安全评价指南，是全球公认的食品安全评价准则。各国安全评价的模式和程序虽然不尽相同，但总的评价原则和技术方法都是按照国际食品法典委员会的标准制定的。公众担心的毒性问题、过敏问题还有营养成分的问题，都会通过安全评价逐一排除任何潜在风险。

转基因大豆（图片来自网络）

国际组织、发达国家和我国开展了大量的科学研究，均认为上市的转基因食品与传统食品同样安全。世界卫生组织认为，“目前尚未显示转基因食品批准国的广大民众食用转基因食品后对人体健康产生了任何影响”。经济合作与发展组织联合世界卫生组织、联合国粮农组织，在广泛充分研讨后得出“目前上市的所有转基因食品都是安全的”的结论。欧盟委员会历时25年，组织500多个独立科学团体参与的130多个科研项目得出的结论是，“生物技术，特别是转基因技术，并不比传统育种技术危险。”国际科学理事会认为，“现有的转基因作物以及由其制成的食品，已被判定可以安全食用，所使用的检测方法被认为是合理适当的。”英国皇家医学会、美国国家科学院、巴西科学院、中国科学院、印度国家科学院、墨西哥科学院和第三世界科学院联合出版《转基因植物与世界农业》，认为“可以利用转基因技术生产食品，这些食品更有营养、储存更稳定，而且原则上更能够促进健康，给工业化和发展中国家的消费者带来惠益。”

我们相信，随着技术的不断进步，会有更多高效、安全的育种方法用于农产品生产，保障全球粮食安全。（赵清建）