国家植物航天育种工程技术研究中心广东省植物分子育种重点实验室——花卉创新团队

国家植物航天育种工程技术研究中心和广东省植物分子育种重点实验室的花卉创新团队成立于2003年,2019年成为广东省清远市引进的创新创业科研团队。团队紧密结合花卉产业发展需求,与广州花卉研究中心、佛山市南海区国芊农业生物科技有限公司、英德君泓兰花股份有限公司等单位联合开展兰花、红掌等高档盆花新品种选育和产业化技术研究。

天选之种:航天育种,禾壮果香

伴随着空间站全面建成、进入发展与应用新阶段,载人航天工程也与普通民众的生活越来越近。细数载人航天工程之功,不仅在筑梦寰宇的恢宏与澎湃,也在寻常阡陌间的润物无声。自载人航天工程立项实施以来,从1999年神舟一号飞行任务开始便开展了航天育种搭载实验,取得了众多科学研究与技术应用成果,发挥了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。随着中国空间站建造完成,定期天地往返的天舟货运飞船、神舟载人飞船成为航天育种搭载实验的重要途径。

浅谈我国航天育种发展的现状

一、我国航天育种发展概述航天育种,是指将植物种子或其他植物诱变材料搭载在可返回式航天器上,使其在航天器发射到返回地面整个飞行过程经历太空中复杂的综合环境(微重力、高真空、强离子辐射、弱磁场等),导致诱变材料中的可遗传物质被迫发生变异,再通过地面育种手段进行地面选育,从而获得具有稳定遗传特性的优良品种。这是我国农业科研人员利用航天、生物、遗传等综合科学技术发展起来的育种技术新方法。

高产EPS乳酸片球菌的航天育种及其EPS性能研究

本文旨在对乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)进行航天诱变,筛选高产胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)的诱变菌株,并探究其产EPS的功能特性。通过测定EPS产量和遗传稳定性,筛选出一株性能稳定并高产EPS的L21-49菌株,比较了原始菌株及突变菌株的自聚性和疏水性,以及对酸、胆盐及人工模拟胃、肠液的耐受性,并分析其产EPS的抗生物被膜、抗氧化活性和对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的抑制效果。结果表明,菌株经航天诱变后,EPS产量为196.23 mg/L,比原始菌株L21产量提高了26.54%;该菌株的自聚性和疏水性良好;体外耐受性较好,在pH为2、3的条件下其活菌数可维持在107 CFU/mL;在胆盐浓度为4.00 g/L时,其活菌数可保持在107 CFU/mL;经过人工模拟胃肠液处理,该菌株活菌数可维持在106 CFU/mL,其所产EPS具有良好的体外抗氧化能力:浓度为8.0 mg/mL时,对DPPH自由基、OH自由基、ABTS+自由基和O 2-自由基的清除率分别为91.75%、38.44%、54.71%、58.84%;对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)生物被膜均有一定抑制作用,抑制率分别为40.04%、60.04%、50.59%和33.68%;能够抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活力,抑制率分别为23.52%、51.15%。本研究探究航天诱变对乳酸菌益生特性及产胞外多糖能力的影响,为乳酸菌及其胞外多糖的研究和开发提供参考依据。

竹藤花卉航天育种进展

植物航天育种集航天技术、植物栽培技术及生物技术于一体,是当代世界最先进的植物育种技术之一。竹藤花卉是重要的森林和经济植物资源,但由于传统育种手段相对局限,使得良种选育和定向培育存在困难。航天诱变育种技术具有多向性、高突变性、安全性和产业对接高效性等特点,能够加速育种进程,推动竹藤花卉种质创新,满足工业化利用对竹藤花卉专用品种的需求。为此,国际竹藤中心开创性地在竹藤花卉领域开展了航天诱变育种研究工作。文章综述了国际竹藤中心在该领域取得的进展。自2020年起,研究团队共进行了4批次、约10余种林草种质的航天搭载试验,重点选择毛竹、中国传统花卉、北方本土草花等优良林草种质作为航天搭载的优先材料,在北京、安徽等地分批次开展育苗和选育工作。同时,还相继开展了钴60伽马射线辐射诱变育种、常压室温等离子体诱变育种和探索微重力下筛选空间站适生植物等拓展工作。通过航天诱变育种等手段,将培育出优质的竹藤花卉种质资源,为今后长期工作生活在密闭、单一有限航天器空间中的宇航员提供健康、舒适、近自然的拟地球绿色人居空间环境,也为人类探索浩瀚宇宙的伟大航天征途,提供探索性、有益的科研工作基础。

马铃薯航天育种材料在不同生态区域产量性状的变化

为了探究不同生态区域对马铃薯航天育种材料产量性状的影响,对参试的航天育种材料在宁夏干旱区、半干旱区、阴湿区3个不同生态区域进行鉴定分析。从单株大薯数、单株大薯重、单株小薯数、单株小薯重、产量等5个方面分析产量性状的变化情况,结合两年试验结果,初步判断参试的18份航天育种材料产量性状变化主要是太空诱变引起的,生态区域的不同对产量性状的影响不大。由于本试验只是用常规方法对产量性状进行了鉴定比较,因此,还需要利用分子生物学等手段进一步明确航天育种材料遗传物质的变异情况。

仰望星空 播种希望——萧山区航天育种试验基地

杭州市萧山区新街小学地处花木之乡,坐拥绿城特色资源。开设航天育种课程的近一年来,学校备受各界关注并得到了认可,被评为浙江省自然教育基地、杭州市项目化学习种子学校。学校近年来聚焦课程时弊,关注核心问题,将课程改革之路明确定位于“新街课程”,提出了“让学生在课程的新街区中行走”的课程体系。这一课程的特色是架构四大新的学习街区,形成两大特色课程群,开发丰富多彩的学习街区供学生自主选择,充分发挥每个孩子的潜能和特长。而花木特色课程成为了“新街课程”的一大特色,它是结合自然教育理念、新劳动教育理念和学校地域优势所开发的课程。基于“自然教育基地”的花木特色,课程的理念定义为“基础成长,个性发展”。

中国的航天育种之路

航天育种的关键词是航天。在设计航天器时,工程师往往会根据科学研究需要保留一定的载荷工程余量,这些弥足珍贵的空间资源,就是种子们上天的“座位”,也能更好地发挥航天器的效益。中国的航天育种之路起源于航天科技人员“我们自已也要送点东西上天”的决心,也是中国航天服务于国民经济的体现。

我国作物航天育种20年的基本成就与展望

航天育种是我国科学工作者开创的农作物诱变遗传改良的一种有效新途径。经过20年的探索发展,已建立了全国航天育种研究协作网,航天育种研究工作取得了可喜的成果:在水稻、小麦、棉花、青椒、番茄、芝麻、牧草等作物上育成和审定了40多个高产、优质、多抗的农作物新品种,并开始在农业生产中发挥作用;获得了一批有可能对产量和品质等重要经济性状有突破性影响的罕见突变;航天诱变与地面模拟诱变育种技术创新取得显著进展;航天育种技术及其产品的知识产权保护与产业化、航天诱变机理探索等方面研究得到稳步推进。本文系统评述了我国航天育种20年来的基本成就,并根据当前研究和应用形势提出了发展战略。

春小麦航天育种效果的研究

将小麦纯系种子用硼酸溶液和水浸泡后进行航天诱变处理。研究表明 ,航天处理对种子发芽、出苗和生长有明显的促进作用 ,第 2代农艺性状具有广泛变异 ,而且正向变异较多 ,为后代选择提供了更多机遇。选出了 5个高产、抗病、优质的小麦新品系 ,其中 97- 5 1

水稻航天育种研究进展与展望

概述了20年来我国水稻航天育种研究的概况,对水稻空间诱变性状的变异特点、诱变作用机理和新品种选育研究进行了总结,同时指出目前水稻航天育种研究存在的问题,分析了水稻航天育种研究的应用前景.

航天育种研究进展及其在草上的应用

在综述了国内外近几十年来空间诱变方面的研究成果的基础上,初步论述了应用空间诱变技术进行航天育种的理论基础和实践可行性。简要回顾了我国近十七以来航天育种技术在农作物、园艺作物等方面新品种选育中取得的成就,初步探讨了航天育种技术在草上的研究情况,并对未来开展草航天育种的前景进行了展望。

作物航天育种研究现状与展望

空间是当今世界竞争激烈的新领域。空间环境的显著特点是强辐射、微重力、弱地磁、超真空和超洁净等。利用航天诱变技术进行作物改良已经在水稻、小麦、棉花、青椒、番茄和芝麻等作物上取得较好进展,并从中获得了一些对重要经济性状有突破性影响的罕见突变。在简要概述国内外空间植物学研究发展的基础上,重点分析了航天技术在作物育种中的应用现状与发展前景。

近红外光谱分析原理及其在牧草航天育种的应用前景

近红外光谱(NIRS)的定量分析技术是一项高效、快捷检测样品中某种化学成分的分析新方法,近年来在饲料营养价值评估、土壤养分检测等方面得到了广泛的应用。文章简要介绍了NIRS技术产生和探测的基本原理、方法和技术特点,回顾了航天育种的研究进展及其在草类植物上的应用情况,然后从牧草营养成分分析、次生代谢产物预测、病虫害抗性鉴定、非生物胁迫抗性评估4个方面阐述了NIRS分析技术应用于草类植物航天育种的意义和潜在价值。NIRS技术不仅能提高育种选择效率、加快育种进程,还有助于诱变机理研究的深入,将其应用于草类植物航天育种有着重要的理论和实际意义。

航天育种——我国农业科技革命的新路

介绍了中国航天育种在农业上应用的现状及取得的成就。简述了航天育种的机理,从辐射遗传学、辐射剂量和基因安全等方面说明了航天育种的生物安全性。阐述了航天育种的特点,并对航天育种的发展提出了新的展望。

第4代航天育种白芷的FTIR分析

针对植物航天育种变异大的特点,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二阶导数谱对第4代航天育种白芷与地面组白芷从整体上对主要组分进行测定和对比分析。结果表明:太空白芷主要活性成分香豆素类组分(1 741cm-1)含量增加,蛋白质(1 459,1 419cm-1)和脂肪(930cm-1)组分含量略有增加;而淀粉、膳食纤维(1 152,1 105,1 080,1 050cm-1)的含量大幅度降低。二阶导数谱中峰强差异更明显,1 279cm-1处揭示出太空白芷含有胺类组分。航天育种有利于选育出变异幅度大的特异质白芷新品种。

航天育种第4代白术的XRF和PXRD分析

用X射线荧光(XRF)和X射线衍射(PXRD)技术对第4代太空组和地面组白术中元素种类、含量及主要化学组分的微结构进行测定并作对比分析。结果表明,太空组比地面组白术少了Na和Ti两种元素,K和Mn的含量分别提高到1.16和1.15倍,其他元素含量有不同程度的下降,尤其是Si和P,分别下降了82.1%和71.2%;在地面组白术中鉴别出含有一水草酸钙和菊糖,而太空组白术中不含菊糖,一水草酸钙的含量比地面组明显减小。航天育种有利于选育出变异幅度大的特异质白术新品种。这两种技术配合使用适宜对变异幅度大的航天育种药用植物的元素和主要组分微结构的分析。

水稻恢复系航天育种的研究

通过航天育种途径对中稻恢复系明恢63、838、752等进行改良,选育出航98、SP90010、SP134、SP143等强优恢复系,并与不育系配组育成了SP优Ⅰ98、丰优航98、中九优10、G4优10等高产、优质、抗性强的杂交组合。

浅谈我国航天育种研究

文章从航天育种的诱变机理、航天育种的特点、所取得的初步成果、存在的问题与前景展望等方面系统探讨了我国航天育种技术的研究进展。