一、概念

太空育种是指将植物种子、微生物或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境（高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净）诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料、培育新品种的作物育种新技术。航天育种具有：变异多、变幅大、稳定快以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率较普通诱变育种高3～4倍，育种周期较杂交育种缩减少一半，由8代左右缩短至4代左右。

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二、技术原理

太空育种也称空间诱变育种，是随着航天技术的发展而产生的一种新的诱变育种方法，也是一种航天技术与现代生物技术、常规育种技术相结合而成的新型育种技术。 航天育种就是充分利用这种不同于地面的空间环境，如强宇宙射线辐射、高真空、微重力、交变磁场等，使植物种子的遗传信息产生地面上难以获得的诱变，再经过形状筛选与种植培育获得具有优良品质的新品种。

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三、太空育种方法

第一、选择优质的种子：种子是太空育种的核心，它直接影响着太空育种的效果。

第二、精选发射平台：发射平台是太空育种的重要载体，它需要在特殊的太空环境下进行发射。

第三、构建太空环境：在太空育种过程中，太空卫星、太空探测器、太空实验室等。

第四、第一代种子培育：经过飞船空间实验搭载回来的种子即为回收的当代原种，也称“第一代种子”。一般采用设施栽培技术进行培育，以缩短育种周期。与未搭载的原种为对照，进行对比选育。

第五、第二代种子选育： 第一代植株收获的种子再全部播种，长出第二代植株。

四、特点

1.变异频率高、变异幅度大：

太空中的特殊条件对农作物种子具有强烈的诱变作用，可以产生较高的变异率，其变异幅度大、频率高、类型丰富，有利于加速育种进程。

2.后代稳定快，缩短育种周期：

多数太空变异性状稳定较快， 有利于加快育种进程。在地球上选育一个植物新品种一般需要 5～ 8 a 的时间， 太空育种则可以将这一时间缩短一半， 可以节约许多人力物力。

3.打破基因连锁，实现基因重组：

创造多种突变体，丰富种质资源，很多突变体是自然界本来没有的新性状，因此可以极大地丰富种质资源，供植物遗传育种直接或间接利用，为育种者提供良好的选择机会。

4.改良农作物的品质，能够提高产量：

经试验选育，作物穗形大、分蘖增多，单产得到提高。航天选育的品种具有果形(粒形)大而饱满、营养成分含量高、口感好、耐贮存等。

5.变异谱广：

可产生株高变异、果形变异显示出抗病性突变等通过航天育种诱变可选出矮杆抗倒伏、单果重量增加的新品系，有利于稳产、高产；太空诱变选育的品种抗病、抗逆能力提高。

五、太空育种安全性问题

太空诱变育种不是转基因育种，它没有外源基因的引入，而是利用太空的物理条件作为诱变因子，使植物产生基因突变， 这种变异本质上与自然界普遍存在的自然变异没有区别，只是加速了生物界需要几十年甚至上百年的自然变异的变异过程。

太空育种是安全的，因为：

一是辐照剂量低，在太空环境下，使种子发生变异的辐射强度仅为食品安全辐射剂量的几十分之一，不到常规辐射育种剂量的百分之一；

二是无有害基因，引起种子变异的是基因断裂、基因重新排列，产生与原来基因不同的等位基因，如株型的高矮、成熟的早晚，不会出现安全问题；

三是经过严格检测，凡是要育成一个航天新品种，品种审定部门要经过严格的安全性测定，从已经育成的太空种子生产的如水稻、番茄等作物都未测得任何有毒物，经历十多年的市场供应，也没有发生一起安全问题。

六、国内外现状

1.国际现状

目前，世界上只有中国、美国和俄罗斯掌握卫星返回技术并搭载植物种子，但美、俄罗斯（前苏联）的研究重点在于解决人类在太空环境中的食物供应、氧气来源及生存环境安全有关生命保障支持系统问题，为载人航天服务。

2.国内现状

中国的太空育种是利用航天诱变培育适合产业需求的新品种。自 1987 年开始航天搭载研究截至2020年，我国先后30 多次利用返回式卫星、神舟飞船、空间站及各类返回式航天器，搭载不同植物种子，已培育出 700 多个新品系或新品种。在我国 30多年的航天育种研究中，有两个具有里程碑式的事情。

第一、2006年9月，我国发射了世界上首颗生物育种卫星实践八号，搭载了水稻、小麦、玉米、棉花、高粱、花卉、蔬菜、林果等2000 多份重达 215kg 的生物材料，表明我国太空育种研究已正式列入国家计划，在我国掀起了太空育种的高潮。

第二、2020年11月利用嫦娥五号开展世界上首次深空太空育种搭载试验，这次搭载意义重大，它为我国以后的深空生物学研究、深空太空育种研究打下了重要基础。

2022年和2023年连续进行了多次太空育种实验，取得了一系列成果。

2022年5月，神舟十三号搭载的1.2万粒作物种子顺利出舱。蒙草生态通过航天育种产业创新联盟，根据生产需求选取野大麦、紫羊茅6个草种（共计50.5克）进行了搭载。

2022年6月16日，在经历183天的太空“旅行”后，樱桃优良砧木马哈利CDR-1，搭载神舟十三号载人飞船进行太空育种实验。

2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱成功着陆。水稻和拟南芥种子，经历了120天的空间培育生长，完成了从种子到种子的发育全过程，是国际上首次在轨获得水稻种子。

2023年3月，在德州上万株航天马铃薯“实生苗”进行了种植移栽。这也标志着山东开启马铃薯“太空育种”的新征程，在全国尚属首次。

2024年1月，我国首批太空耐盐碱马铃薯进入品种选育阶段。

七、太空育种技术发展

1. 3T 融合：提升太空育种创新能力随着载人航天工程的稳步推进，将航天技术（SPACE TECHNOLOGY）、生物技术（BIOTECHNOLOGY）、大数据技术（DATA TECHNOLOGY）三者相结合，进一步融合全基因组选择、高通量基因型鉴定、表型快速鉴评以及人工智能技术，可大大提高航天育种的创新能力。

2. 天地一体：拓展太空育种应用领域随着我国空间站及深空探测计划的稳步推进，太空育种迎来重要机遇。空间极端环境暴露装置及深空环境飞行将加速遗传改良，提高优质高产多抗植物新品种选育效率；同时，面向空间站及深空探测需求，培育可用于空间生命支撑系统的特殊植物类型。

3. 太空育种与健康产业：利用航天育种技术，开创航天育种产业融合发展，聚集粮食、林草、花卉、园艺、微生物等航天种业，发展智慧农业，打造高端制品，从而创制出健康食品，服务人类大健康产业。

八、前景

载人航天工程立项实施以来，自1999年神舟一号飞行任务开始太空育种搭载实验，取得众多科学研究与技术应用成果，发挥载人航天工程综合效益，助力国家种质资源创新和种业科技高质量发展。

三十多年间，中国已经对几乎所有的农作物种子、大部分的林木花卉种子开展了航天器搭载。国内已经通过航天育种培育的作物累计推广种植面积超过240万公顷，每年增产粮食约26亿公斤，创造直接经济效益3000多亿元。

九、中国科学院所属研究所和其它研究机构太空育种近五年来的部分研究成果

1.中国科学院分子植物科学卓越创新中心2022年12月4日，神十四乘组在轨期间，从7月29日注入营养液启动实验，至11月25日结束试验，水稻和拟南芥种子在中国空间站内经历了120天的空间培育生长，完成了种子萌发、幼苗生长、开花结籽这一“从种子到种子”的发育全过程。这是国际上首次完成的水稻全生命周期培养实验。

太空育种水稻 来源：http://www.cemps.cas.cn/

萌发 幼苗 生长 开花结籽 来源：http://www.sippe.ac.cn/

2.中国科学院昆明植物研究所2023年7月20日，选育的云南高原特色食、药菌菌种从神舟十二号等搭载遨游天空三次，其它100多份分别是黑牛肝菌、金耳、白参、香菇、平菇、金针菇、杏鲍菇、竹荪和黑木耳等大宗食用菌菌种和猴头菇、灵芝等药用菌菌种。

来源：http://www.kib.ac.cn

3.华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心2023年8月29日，培育的水稻航天品种 “华航香银针”为例，通过产学研合作，形成了 “品种→产品→品牌” 的产业链。

华航香银针米样 来源：https://www.scau.edu.cn/

4.中国农业科学院作物科学研究所国家农作物航天诱变技术改良中心：航麦247是通过空间诱变与细胞工程育种相结合选育的小麦新品种，该品种于2014-2015年参加国家区试，2016年通过国家北部冬麦区品种审定。

诱变技术创制的特色突变种质 来源：http://icscaas.com.cn/

5.中国热带农业科学院热带生物技术研究所2023年11月21日，“中辐1号”甘蔗是以“科5”为母本，“川糖89-103”为父本进行杂交后获得花穗种子，于2013年6月11日搭乘神舟十号飞船进入太空辐射，在太空中飞行15天后返回地面，按照甘蔗杂交“五圃制”系统选育方法获得的甘蔗新品种。

来源：https://www.catasitbb.cn/

6.北京林大林业科技股份有限公司2021年5月15日，选育的中国兜兰航天育种和试管内正在繁育的月季花航天育苗。

来源：https://www.bjfu.edu.cn/

7.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所2022年5月8日，抗逆牧草育种与利用团队首席专家杨红善，在选定紫花苜蓿和燕麦等牧草后，他们根据育种目标确定要搭载的品种或新品系，精选饱满、无损伤的高品质种子，从而提高种子从太空返回地球之后可以正常发芽的几率。

紫花苜蓿 来源：https://lzihps.caas.cn/

8.西北农林科技大学联合陕西省樱桃产业技术体系产业专家赵晓军2021年1月，樱桃优良砧木马哈利CDR-1，自主选育的新品种，6个月前，被市樱桃研究所选送搭载神舟十三号载人飞船进行太空育种试验。

十、国家产业政策.

1987年3月，国家“863计划”实施伊始，就把航天育种列入863计划项目。自2002年起，国家持续将航天育种列入多个国家重点研发计划。2024年中央一号文件：在种业领域，今年一号文件提出加快推进生物育种产业化，推进种业振兴行动，完善联合研发和应用协作机制，加大种源关键核心技术攻关，加快选育推广生产急需的自主优良品种；开展重大品种研发推广应用一体化试点；推动生物育种产业化扩面提速。

参考文献：

1.中国科学院科研进展官网

2.中国科学院所属有关研究所和其它有关科研机构大学官网

3.航天技术助力智慧农业 郭锐 陕西省航天育种工程技术研究中心 2024.01.03

4.航天育种原理与应用（热带农业科学）王树昌 中国热带农业科学院热带生物技术研究所2010年10月

5.植物航天育种的发展及其展望 陈志强 周丹华 郭涛 王慧 华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心 卫星应用 2021 年第 12 期

6.太空育种成行 未来农业蓄势 方彬楠 陆珊珊2022-12-06

7.农作物太空育种现状及推广前景展望(综述) 程小兵 福建省亚热带植物研究所 亚热带植物科学.2014,43(03)

8.农作物太空育种研究进展 潘光辉 尹贤贵 杨琦凤 张赟 西南园艺 第33卷第4期!34!35

9.中国太空育种实验 周军？2019-7-8

10.经历太空之旅，“天选之种”何去何从 2022-06-21 程方洁 陈洋

11.解密太空育种 柴雅欣 薛鹏 2022-05-08

12.太空育种不是梦 颜士州 2023-01-15

13.中国农科院官网

14.中国农大官网

15.中国数子科技馆官网

16.部分图片文献来自互联网