从神秘太空到广袤田野,从传统杂交育种的深厚积淀到航天育种新篇章,一粒粒承载着科研人员智慧与期许的“天选之种”破土而生,见证着新疆农业大学科研之路的硬核突破。
太空牧草开启地面选育新阶段
近日,在新疆农业大学三坪教学实践基地(陆港校区)牧草太空育种实验基地,3000株太空牧草苗株沐光而立。初夏的风裹挟着些许炎热,草业学院教授王玉祥轻捻叶片,仔细观察牧草长势:“这株就比没经过太空诱变的分蘖多……”
这些承载着希望的“天选之种”,曾搭载2024年发射的实践十九号卫星,在太空微重力环境中历经14天的基因诱变。经历实验室育苗、移栽后,它们正式在试验田“安家”,开启全新的生命旅程。
王玉祥介绍,这批从太空“出差”归来的种子,是新疆农业大学精心挑选的5个新疆自主培育草种:新牧5号紫花苜蓿、新雀2号无芒雀麦、新雀3号无芒雀麦、新农4号红三叶、莫钦乌拉新麦草。它们均具备强适应性、抗旱及耐盐碱特性,肩负着丰富草种基因库、助力选育优良品种的重任。
实验田里,每一行“太空牧草”苗株旁都种植着一行对照组苗株,用于进行差异比对。王玉祥说,每个品种随机选取600粒种子进行育苗移栽,移栽大田后采取不施肥、不铺地膜的管理方式,确保与对照组环境完全一致,目标是最终选育出可推广的优质良种。
苗株突变差异孕育育种新希望
自育苗开始,科研团队便为太空牧草建立了详细的成长档案。在团队成员、草业学院博士研究生杜雨的日志里,记录了一株特别的“叛逆者”:一株新牧5号紫花苜蓿太空种子萌发即现4片子叶,而通常苜蓿都是3片子叶。这个新发现让杜雨充满期待。
诱变后的多叶苜蓿
“扇形”苜蓿
叶片密生型苜蓿
叶片变大显著的红三叶
从实验室育种到移栽大田,经过科研团队60天的精心培育,一些可喜的变异现象已显现。经过太空诱变,紫花苜蓿植株出现了四叶、五叶、七叶甚至八叶的变异,与羽状三出复叶的对照组形成鲜明对比。除叶片变异外,植株株型也发生较大变化,部分植株只生长主枝,未生长分枝,株型形似“扇形”,并伴有主枝叶片密生现象。此外,红三叶叶片也观察到了变大的突变。
“差异就是希望!”在王玉祥看来,变异幅度越大,筛选出抗逆性强、生物量大的优质品种的概率就越高。
“这些显现特殊性状的植株,需经历至少三年地面选育,通过三代以上的稳定性测试,方能确证优异基因的可遗传性。”王玉祥表示,太空育种的核心挑战在于变异稳定性,只有锁定优良性状并确保其稳定遗传,才能真正造福农业生产。
科研团队加速牧草新品系培育
新疆作为我国五大牧区之一,同时也是沙化土地面积最大、分布最广的地区,盐碱土地面积约占全国的三分之一。优良牧草种子的培育和利用,对于释放盐碱地和戈壁沙漠的绿色潜能、提升畜牧产能至关重要,将对新疆乃至全国的畜牧业发展和生态环境保护发挥重大作用。
相较于传统杂交育种,航天育种的变异稳定快,育种周期可缩短约一半,大大提高了育种效率,能更快满足畜牧业对牧草新品种的需求。王玉祥介绍,航天育种有助于显著增强牧草的抗逆性,使其能在恶劣自然环境下生长,减少自然灾害影响,降低生产成本,并有效保护生态环境。
承担此项重任的是新疆农业大学草业学院的特色牧草种质资源收集评价与品种选育团队。该团队由靳瑰丽教授担任负责人,成员包括王玉祥教授、张万军教授、谷丽丽副教授等8位育种专业技术人员。团队依托西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室等科研平台,拥有良好的科研条件和深厚的学术积淀。
团队长期致力于新疆特色牧草种质资源的收集、评价与品种选育,目标是培育适应新疆特殊生态环境的优质牧草品种,满足当地畜牧业发展和生态环境建设需求。多年来,团队成绩斐然,已成功培育审定28个牧草品种。其中,“新牧4号”紫花苜蓿(杂交选育的高产、抗病品种)于2025年入选农业农村部主导品种;“新牧6号”黄花苜蓿(具有直根系、分枝多、叶片大、鲜草产量高、品质好、抗逆性强等优势)可用于天然退化草地生态修复和土壤改良;耐盐苜蓿新品系“新牧5号”也于2024年通过审定进入国家草品种区域试验。
团队还具备良好的科研传承和人才培养体系,众多学生在导师指导下深入参与科研项目。例如,王玉祥教授从本科到博士全程跟随张博教授研究并完成学位论文,最终留校任教,为团队持续发展注入了新活力。
万里长征第一步 绿意盎然可期
种子安全是产业发展的命脉。王玉祥表示,太空牧草种子育苗移栽大田,仅仅是完成了航天育种“万里长征”的第一步。接下来,团队将进行至少三年的地面选育工作,以期最终获得在产量、品质、抗逆性等方面表现优异的稳定突变体。
从育苗、移栽到茁壮成长,每一株“太空牧草”都凝聚着科研团队的心血与殷切期望。这些牧草的未来应用前景广阔:在畜牧业,可提升畜产品质量,促进牲畜生长并改善肉质,满足市场对高品质肉奶的需求;其优良特性将推动饲料产业升级,提高企业效益。在生态领域,其强大的固土降盐能力有助于改善土壤环境,恢复盐碱地生态,维护生物多样性。
当太空微重力叩开基因密码之门,当科研传承与创新激情碰撞,一粒种子正以航天速度改写牧草育种的未来图景。展望未来,团队将利用航天育种研究成果,结合现代加速育种手段,计划在3-5年内培育出产量更高、抗旱耐盐碱能力更强的牧草新品种,为新疆畜牧业可持续发展和生态环境持续改善奠定坚实的品种基础。
未来可期,惟愿每一粒深植大地的“天选之种”,都能长成撑起生态屏障与产业脊梁的参天绿意。