科技攻关冲破传统育种瓶颈，孕育出田野里的新希望。
一粒良种从哪里来
文、图/《四川党的建设》全媒体记者 张微微
生核所科研人员在实验室里观察经过基因编辑后的红薯种子胚芽生长情况。
七八个月内就能创制数十万份育种材料，仅用2-3代即可完成目标品种的性状改良，三到五年便可推出具有优良特性的新品种……近年来，随着分子生物学、基因组学、大数据、人工智能等越来越多的科技成果不断进入育种领域，我国种业创新正跑出加速度。
种子是农业的“芯片”，小小的种子，紧密连着“国之大者”。作为农业大省、全国粮食主产省之一的四川，如何进行育种技术创新，并利用高科技育种方式，扛起端牢“中国饭碗”的大省担当？
航天诱变——
一场种质源头的“变革”
3月7日，记者走进位于成都市郫都区的四川省农业科学院现代高新技术示范园，只见300亩的试验田里，青青的麦浪随风起伏。生物技术核技术研究所（以下简称“生核所”）科研助理肖俊正拿着一个记录本，蹲在一尺来高的麦苗间，仔细观察记录着这些航天诱变后的小麦种子植株生长发育情况。
“航天诱变育种，就是将作物种子搭乘返回式卫星或高空气球送到太空，利用太空特殊的环境诱变作用，使其产生变异，返回地面后经人工选择进而培育作物新品种的育种技术。”肖俊一边作田间记录，一边对记者进行科普。
经过航天诱变的小麦有啥不一样？
“从植株外观上看并没有明显区别，但从产量、品质、抗病虫害等方面来看，航天诱变后代却有着显著的优势。”肖俊说，在这片试验田里，不仅种植航天诱变后的小麦，还会根据不同时节，栽种水稻、玉米、油菜等粮油作物的诱变后代。而这些作物的种源正来自生核所的实验室。
寻着种源，记者推开生核所全控人工气候室的门，扑面而来的温湿空气中，夹杂着一阵清甜的稻花香。这香味，正来自这里种植的若干株“太空水稻”。
“水稻是粮食安全的基石。别看现在四川杂交水稻种植面积全国靠前，水稻科研实力雄厚，但事实上，四川并非一直是水稻产量大省。”生核所副所长王平介绍，“水稻产量、米质的提升，需要从种质资源源头进行创新与改变。在自然环境下，稻种很难发生自然突变，从而实现增产。并且从品质上讲，多年前，四川优质稻米等级主要还停留在三级，一级稻米极为罕见。”
改变，源于2002年川稻种子的一次“上天”。
2002年，神舟三号飞船顺利返航，同时落地的，还有四川首批选育的900颗水稻种子。“航天诱变后，这些种子产生了红褐色标记性状，不仅提高了杂交水稻种子纯度，而且还能进行全程化机械制种。”王平说，航天育种，为四川水稻的增产提质提供了可能性。
然而，由于航天诱变种子的基因变异是随机的，加上四川盆地地形复杂多变，夏季高温寡照，要培育出真正适合本地生态条件的优良水稻品种并非易事。
但这并未阻挡王平团队毅然接过四川航天水稻育种“接力棒”，迎难而上的脚步。2011年，他们以四川航天水稻育种的首代亲本“花香A”作为亲本，培育出“花香7号”“太空水稻”，接下来的几年，又培育出“花优707”“花优683”“花香优872”等“太空水稻”新品种。这些“太空水稻”以其产量高、米质好、抗病性强和适合机插、直播等轻简化栽培方式的优势，不仅在四川广泛种植，还被成功地推广到全国各地。
“种子是农业现代化的基础，直接关系到粮食安全。如果一国的种子被‘卡脖子’，相当于被人卡住了饭碗。因此，只有掌握了种子的自主权，才能确保国家的粮食安全。”王平说，要在新时代打造更高水平的“天府粮仓”，育种工作绝不能缺席，航天育种更要在其中发挥关键性作用。
生核所科研人员在试验田里观察记录航天诱变小麦后代植株生长情况。
辐射诱变——
打破育种时空约束
“2006年，我们奔着‘早熟’的目的，将上千粒甜玉米种子送上了太空。经过五代筛选，从中找到了提早7天成熟、植株降低近30厘米的突变体。”常年从事玉米育种研究的生核所所长宋军告诉记者，而如今，这样的诱变，在生核所的农用核技术研究应用中心也能够模拟实现。
“钴-60”，一种放射性同位素，其发射的γ射线也是宇宙中射线的一种。记者了解到，如今，农用核技术研究应用中心通过一定剂量的“钴-60”释放离子辐射线模拟宇宙空间磁场，已经达到对多种农作物种子进行辐射诱变的效果。
“通过辐射诱变，生核所已成功筛选培育出川辐系列优质小麦品种、兼具高产与优质的糯玉米品种‘仲彩糯401’等。”宋军说，该技术的成熟，弥补了航天诱变的时间空间限制，再加上近年来生核所引进的一批批高科技设备，让筛选变异的效率提高到传统方法的10倍以上，大大提高了农作物品种优化效率和土地利用率。
不仅如此，记者还观察到，使用辐照技术的不仅有农作物，还有中药材、果树枝条等，它们被装进一个个特制的金属大箱中，通过传送带依次进入到辐照区。
“目前，生核所已将辐射诱变技术扩展至园艺花卉、果蔬苗木、牧草、微生物等领域，并建立起一套成熟的技术体系。”宋军说，比如将兰花进行辐照，可以使其叶片产生不同颜色的嵌合体，甚至开出不同颜色的花朵。
分子育种——
从“大海捞针”到“定向撒网”
无论是航天诱变还是辐射诱变，都仅仅是生核所建立的诱变育种体系的其中一环。
“唯有破解粮食基因密码，才能有效解除诱变育种长期以来成本高、效率低的难题。”宋军说，由此建立起“诱变+分子标记开发与检测技术+单倍体育种技术”分子育种体系，便是近年来生核所取得的最显著科技成果。该体系大大提高了种子基因纯合效率，将纯合稳定代系从之前的六代以上缩短到两代以内，仅去年，生核所就创制新的育种材料30多个，选育玉米、水稻新品种9个。
记者了解到，育种，其实就是将作物优秀的基因组合到一起的过程。在传统模式下，育种大多靠“拆盲盒”，需要通过观察性状田间表现，不断地筛选、组合，周期漫长，且充满偶然性。但通过分子生物学技术（如基因编辑、分子标记辅助选择等）对生物的遗传物质进行定向改造或筛选，让育种创新变成了一种可控、可预期的过程，从而实现快速、精准的品种改良。
如今，在生核所超级计算机、基因组测序平台、分子育种平台、高通量基因分型系统、全控人工气候室，再加上一支从事分子设计育种的专业技术团队，一系列先进优良的硬件、软件资源，正将川粮从实验室到田间的育种“高速公路”一步步打通。传统模式里“大海捞针”式的育种创新在这里变成了“定向撒网”，品种选育时间从之前的8~10年缩短到3~5年。
然而，成效还远不止于此。据了解，利用分子育种技术，科研人员还对普通农作物进行了品质优化。比如针对品质出现下降的某些作物（如红薯），在实验室进行“脱毒复壮”，便能恢复甚至提高原品种的品质。
那么，既然是基因工程，分子育种是否就是大众经常听到的转基因技术？
四川省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所科研人员作出解答：“作为生物育种的重要组成部分，分子育种是将分子生物学技术应用于育种中，在分子水平上进行育种，很明显不能等同于转基因。它是在不引入外源其它物种基因的前提下，通过物种内基因的优化重组而改良作物性状，或者仅仅是通过分子标记的方法筛选优良品种，不涉及基因调控。而转基因是一种外源基因转移，如果转入的新基因可以遗传，则会产生新的物种。分子育种手段筛选出的是新品种而不是新物种，它们的优良性状都是可以遗传的。”
那怎样才能保证研发出的新材料的安全性？
科研人员态度笃定：“研发出的分子生物技术试验材料（转化体）只是开始，还需经过中间试验、环境释放、生产性试验等多个阶段的安全评价，获得安全证书后才能申请品种审定。”
“生物育种是保障我国粮食安全的关键。今年的中央一号文件提出继续推进生物育种产业化，在日新月异的技术革新中，我们要做的就是紧跟品种迭代，不断完善生物育种安全检测技术，助力良种变丰田。”科研人员们纷纷表示。
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