“太空牧草”:可能无限,期待无限——走进新疆农业大学牧草种植试验田,看“天选之种”如何在这里扎根
新疆农业大学草业学院草业科学2022级学生朱文煜正在点苗。 (受访者供图)
新疆农业大学草业学院学生正在田间搬运牧草种苗,准备移栽。(全媒体记者江斌伟摄)
在移栽过程中,全媒体记者全程参与,体验将牧草种苗种进土里。 (受访者供图)
在移栽过程中,新疆农业大学草业学院教授王玉祥正在用打洞“神器”打洞挖坑,准备移栽牧草种苗。(全媒体记者江斌伟摄)
新农4号红三叶茁壮生长。(全媒体记者江斌伟摄)
新疆网讯(全媒体记者江斌伟 王艳红)5月14日下午,日头高悬,拂面的风裹挟着些许炎热,正是适合草苗移栽的好天气。
在新疆农业大学三坪牧草及草坪草自治区草种质资源圃试验田(以下简称“新疆农业大学牧草种植试验田”)里,20多名师生紧张劳作,正在移栽一批特殊的牧草。
“这批可是‘太空牧草’,草种去年‘飞天’,今年3月开始育苗,这是它们第一次在这里‘安家’。”新疆农业大学草业学院教授王玉祥说。
航天育种(又称空间诱变育种),是指科研人员利用航天器将植物种子或其他有生命的材料送入太空,在空间辐射、微重力、地球磁场、高真空等空间特殊环境的综合作用下诱导基因产生可能的变异,再返回地面人工培养、观察,从中选育出优良的新种质、新材料,航天育种是航天技术、生物技术与农业育种技术相结合的育种新方法、新技术、新途径。
记者了解到,通过层层筛选的“天选之种”从太空“出差”回来后,只是完成了航天育种“万里长征”的第一步。随后,科学家们还要进行地面选育,如经历大浪淘沙般筛选、淘汰与精心培育,留下品质最优异且能连续向下遗传的“太空种子”。
此次,曾搭乘卫星遨游太空的种子,经过育苗、移栽后,正式在试验田里“安家”试种,将开启全新的生命旅程。
精细育苗
每株幼苗都有“成长日志”
“通常苜蓿都是3片子叶,但有一粒从太空返回的苜蓿种子,刚发芽时就是4片子叶,这次新芽和以往不一样,更让我充满期待。”5月13日,新疆农业大学草业学院草学博士生杜雨翻开自己的育苗日志,上面记录着这样一段话。
从育苗、移栽到茁壮成长,每一株“太空牧草”都承载着科研人员的心血与期待。
时间回溯到2024年9月27日,在酒泉卫星发射中心,实践十九号卫星搭载着30份草类种子飞向太空,其中就包括新疆农业大学精心挑选的5个草种: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。
它们均为新疆自主培育,具备强适应性、抗旱及耐盐碱特性,肩负丰富草种基因库、助力选育优良品种的重任。
这批牧草种子历经14天宇宙漂泊,在零重力等特殊环境下完成“蜕变”。“飞天”归来的种子于2025年3月5日在北京市方圆公证处监督下,由新疆农业大学草业学院执行院长张万军签收,并于今年3月启动育苗。
王玉祥介绍,这些种子“飞天”时每个品种选10克至15克种子。每个材料随机选600粒种子进行育苗移栽,第一批3月15日开始育苗,第二批在3月20日至30日育苗。
在新疆农业大学草业学院的一间温室,3月育苗的首批“太空牧草”幼苗长势良好,这里恒温恒湿,光照精准调控,宛如幼苗专属“成长舱”。
育苗温室里,监测“太空牧草”幼苗的生长数据,是杜雨等人的日常。他们紧盯穴盘,记录下每一株幼苗的细微变化,从叶片的舒展角度到根系的生长方向,都被详细记录在案。
这些数据不仅是科研成果的重要支撑,更凝聚着整个团队的期待。
王玉祥说,自开始育苗,科研团队便忙碌在实验室,主要研究空间诱变对种子萌发和幼苗生长的影响。初步观察发现,与普通同类种子相比,诱变材料在苗期的生长势差异较大,生长速度、茎秆颜色、分枝/蘖数等方面都大不相同,这为筛选优良性状提供更多可能。
“这种差异越大,筛选出优良性状材料的可能性就越高。”王玉祥说,比如新牧5号紫花苜蓿,就展现出株高较高、生物量大的优势。
精准移栽
3000多株幼苗“安家”
5月进行移栽,是科研团队经过深思熟虑的选择。王玉祥解释道,若移栽时间过早,由于气候温度较低,即便将幼苗栽入大田,其生长也会受到抑制,难以茁壮成长;若是移栽过晚,随着气温升高,天气炎热,幼苗生长速度会明显放缓,且极易因高温等因素导致死苗;同时,种子育苗时间也至关重要,若育苗期过短,幼苗生长不够充分,根系和植株都较为脆弱,难以适应大田环境。
而前期在室内萌发并育苗60天左右的种子,根系发达、植株健壮,加上5月中旬气温适中,此时幼苗移栽到大田后,能更好地适应外界环境,从而提高成活率和生长质量。
此次移栽试种的幼苗每个品种有600多株,总共有3000多株,种植在两亩多的试验田里。移栽时,采用“深开沟、浅覆土”的方法,边移栽边浇水,并覆盖遮阳网保湿,同时要为每株苗编号,并安排专人负责田间检测,确保每株苗都能得到精准监测和悉心照料。
在14日的幼苗移栽现场,有的学生操作着地钻,机器声响中,一个个规整的坑洞在土地上排开。新疆农业大学草业学院2023级草学专业研究生韩萧,则手持白色标线绳,专注地在土地上丈量、标记,“草苗间距得精确到厘米,这样每株草才能‘喝饱光’。”韩萧说。
新疆农业大学草业学院草科2102班的热则耶·如则麦麦提,在王玉祥的指导下,弯着腰半蹲在田垄边,双手像捧着珍宝般小心翼翼地将草苗从培育箱中取出,她仔细比对事先标记好的种植间距,确保每一株草苗都能拥有适宜的生长空间,随后缓缓将根系舒展的草苗植入提前挖好的土坑中央。植入后,她先用指尖轻轻扶正微微倾斜的草茎,再双手捧起细碎的土壤,从草苗四周均匀洒落,待土壤覆盖至根茎交界处时,又改用手掌轻轻压实表层,让草苗与土壤紧密贴合。过程中,她不时观察王玉祥的示范动作,遇到拿捏不准的地方,便立刻停下手中动作,认真聆听指导,确保每一个种植步骤都精准到位。
“要边栽边浇水,保证草苗成活。”王玉祥说。
移栽完成,苜蓿苗嫩绿的叶片在微风中颤动;无芒雀麦细长的叶子舒展着,似在拥抱阳光;红三叶幼苗圆润,新叶层层展开;新麦草身姿挺拔,宽厚叶片充满韧性。
谈及未来规划,科研团队有着清晰的路线图。5月完成移栽并采集数据;7月至8月根据监测分类材料;9月对优质材料扩繁并开展室内抗逆性评价。计划在3年内培育出产量更高、抗逆性更强的品种,抗旱、耐盐碱能力达到二级以上,产量提升10%以上,为新疆的畜牧业和生态环境改善带来新的希望,也为我国牧草科研领域树立标杆。
当然,航天育种偶然性带来一定挑战,像突变性状不理想、伴随不良性状或不稳定等问题,但科研人员将其视为机遇,借助智能筛选和精准育种技术,努力将“意外”转化为育种突破。
新疆农业大学科技处处长、草业学院院长颜安认为,对新疆和全国来说,这项研究意义深远,不仅能缓解牧草短缺问题,还是推动农业低碳转型、保障国家粮食安全的关键力量。
精心选育
“太空牧草”助力产业协同发展
新疆农业大学牧草及草坪草自治区草种质资源圃是一座“绿色宝库”,此处于2023年开始建设,圃内汇聚紫花苜蓿、无芒雀麦等十多种草类的超200份种质资源,涵盖牧草与部分生态草,是草类植物的珍贵家园。
如今,从太空返回的牧草种子在这里“安家”,为资源圃带来新契机。
科研人员将借助多种前沿技术,全力筛选适应恶劣环境的优质牧草。比如借助显微镜深入观察细胞结构变化,利用AI算法精准分析海量生长数据等,精心选育出高品质牧草。
新疆是我国五大牧区之一。同时,新疆也是我国沙化土地面积最大、分布最广的地区,盐碱土地面积约占全国盐碱土地面积的1/3。优良牧草种子的培育和利用,能够让盐碱地和戈壁沙漠释放更多绿色和畜牧产能,将对新疆乃至全国发展畜牧业和生态环境保护起到重要作用。
此前,神舟十四号载人飞船搭载的新疆牧草种子种植已初显成效,产量提升、抗逆性增强。颜安分析,太空环境可改变牧草种子基因,产生多叶、早熟、抗性增强等新性状,有望转化为优良特性。与传统育种相比,航天育种变异频率高、育种周期短。若“太空牧草”培育成功并推广,将给新疆畜牧业带来诸多积极影响。
在畜牧业领域,“太空牧草”营养丰富,能加快牲畜生长速度、改善肉质,提升畜产品质量,满足市场对高品质肉奶的需求。
在饲料加工方面,其优良特性有助于开发高效饲料产品,推动产业升级,提高企业效益。
在生态保护上,“太空牧草”发达的根系能固土保水、降低土壤盐分、改善微生物环境,恢复盐碱地生态功能,为生物创造生存条件,维护生物多样性。
目前,新疆在政策和科研投入上大力支持航天育种。颜安认为,“太空牧草”规模化种植可优化农业产业结构,带动种植、加工、养殖等产业协同发展,助力农民增收和乡村振兴。
“这些‘太空种子’承载着无限期待,在一批批科研人员的共同努力下,它们将在新疆大地茁壮生长,成为畜牧业繁荣、生态美好新画卷上崭新的一笔。”颜安说。
多说一句:“太空种子”擦亮新疆“草业芯片”
航天育种,是科技与自然的美妙邂逅。3000多株“太空牧草”在试验田稳稳扎根,它们不仅承载着科研人员的智慧与汗水,更寄托着新疆畜牧业升级、生态环境改善的殷切期望。
在广袤的新疆大地,水资源短缺、土地盐碱化等问题制约着牧草产业发展,而经历过宇宙“淬炼”的“太空牧草”,成为新疆“草业芯片”的“新军”,被寄予厚望。
科研人员精心育苗、精准移栽,用专业与耐心探索着新的可能。从实验室到试验田,每一个环节都凝聚着科研人员对科技创新的执着。
航天育种变异频率高、育种周期短的优势,一旦成功转化,不仅能为新疆畜牧业提供优质饲料,加快产业升级,还能通过生态修复改善脆弱的生态环境。这不仅是一次牧草品种的改良尝试,更是农业科技迈向新台阶的新机遇,期待“太空牧草”在新疆大地茁壮生长,书写航天育种助力新疆农业发展的新篇章。(全媒体记者江斌伟)