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儀器網(wǎng) 時事聚焦】2020年年末，嫦娥五號返回器順利著陸，除了帶回了月球的土壤之外，還有一批帶到太空中進行
航天育種的水稻種子。這批種子來自華南農業(yè)大學國家植物航天育種工程技術研究中心。回到地球后，經(jīng)過幾天的培育，部分水稻種子已經(jīng)發(fā)芽，科研人員正在準備進行下一步研究。
農作物品種培育是提高糧食質量和產量的重要方式，對于保障我國的糧食安全有著重要意義。品種培育的本質是針對能夠表現(xiàn)出優(yōu)良性狀的基因進行定向操作，使其能夠穩(wěn)定遺傳或者組合到一起。傳統(tǒng)培育方式是在自然發(fā)生的基因突變中尋找合適的基因。隨著科技的進步和遺傳學等相關學科的發(fā)展，我們已經(jīng)能夠實現(xiàn)人工誘導變異，甚至進行分子設計育種和轉基因育種。航天育種就是在航天技術發(fā)展之后，利用宇宙環(huán)境誘導作物種子發(fā)生突變以創(chuàng)造新種質的育種技術。
空間環(huán)境中充斥著來自多種
輻射源的復雜高能射線，輻射劑量率和總劑量較低，但穿透性和電離能力很強，長期暴露在這種環(huán)境中可以產生效果顯著的誘變效應。自1987年首次開展衛(wèi)星搭載開展空間誘變實驗以來，我國在航天育種上取得了許多成就。在2018年，我國經(jīng)國家級和省級審定的航天育種新品種就已經(jīng)超過200個。
水稻是我國航天育種研究開展早、研究成果顯著的作物。與之前的航天育種相比，本次嫦娥五號搭載著水稻種子在空間中的時間更長，遇到的空間環(huán)境更復雜，這意味著這批種子將產生更強烈的遺傳效應，而且嫦娥五號的路線主要在近月軌道，可以為航天育種研究提供新的數(shù)據(jù)。
這批水稻發(fā)芽成長之后，科研人員將深入分析水稻基因的變化并從抗病蟲害、產量、品質、耐逆性等多個方面篩選優(yōu)良基因，培育新的水稻品種。育種過程重要的環(huán)節(jié)是對突變基因的研究。研究人員不僅需要檢測水稻基因發(fā)生的變異，還需要研究變異與水稻性狀改變之間的對應關系，篩選出符合要求的突變體。
航天育種常用的檢測技術是高分辨率熔解曲線技術(HRM)。作為一種DNA多態(tài)性檢測技術，HRM不需要等水稻生長成熟表現(xiàn)出性狀，在實驗室苗期就可以中檢測出功能基因，選出符合育種目標的材料，提高育種效率。還有定向誘導基因組局部突變(TILLING)，它將誘變、PCR技術和高通量突變檢測技術相結合，也可以用于誘變檢測。在航天育種研究中也需要使用多種生物學儀器，如熒光定量PCR儀、DNA遺傳分析系統(tǒng)、
化學發(fā)光凝膠成像系統(tǒng)、核酸濃度測定儀、酶標儀等。
航天育種研究的進展，在很大程度上取決于突變基因的檢測分析技術的發(fā)展。與其他育種技術相比，航天育種可以創(chuàng)造出更多的罕見變異作為種質，從而為農作物的遺傳改良提供更多的可能性。但是少見的突變也加大了研究的難度，為了提高選擇效率，同時實現(xiàn)基因組的定向選擇，我們還需要繼續(xù)研發(fā)高通量鑒定技術。同時也需要深入研究空間環(huán)境誘發(fā)變異的原理，嘗試在地球上模擬。
航空育種已經(jīng)為我國的糧食生產做出了巨大的貢獻，嫦娥五號帶回的種子將帶來新的驚喜。但我們要走的路還很長，保障糧食安全依然任重道遠。
資料來源：科技日報
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