太空育种也被称为航天育种，科学的提法则是“空间诱变育种”，也就是将农作物种子送到太空，利用太空特殊的环境诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的育种新技术。它是综合了宇航、遗传、辐射、育种等学科的高新技术。

各国争相送种子上太空

空间诱变的研究工作始于20世纪60年代，苏联是第一个开展此项研究工作的国家，他们最早以风干种子作为研究对象，进行空间环境对植物生长发育影响方面的研究。1984年，美国将番茄种子通过太空飞行器送入太空，获得变异的番茄。该国同时将小麦种子放入空间站进行实验。苏联和美国空间植物学研究的主要目标定位在探索空间条件下植物生长发育规律，改善空间人类生存的小环境，解决宇航员的食品供给及生存安全等，这是为将来“太空里的人类”服务。美国国家航空航天局于1995年建立了引力生物学中心，重点研究植物对引力的感受和反应，其最终目标就是开发出更加适于太空旅行的植物。

在“863计划”航天领域支持下，中国科学院的科学家们于1987年利用我国发射的两颗返回式卫星搭载了30多种植物种子、无性繁殖材料等生物样品，返地观察后，初步发现了一些变化。考虑到农业新技术对我们这样一个农业大国有特别重要的价值，1988年在“863计划”航天领域空间科学有关专家的提议下，有关部门设立了“空间条件下植物突变类型研究”专门课题，组织有关专家探讨空间环境诱导突变的可能及应用前景，空间搭载了多种种子，返地后进行种植、选择。

自1987年以来，我国的空间诱变育种工作已经有20年的历史，成功进行了20多次空间搭载育种研究，相继进入空间的植物达50多种、500多个品种，包括水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、青椒、番茄、牧草及花卉等植物种子，育成了一批优质、高产、多抗、早熟的作物新品种或新品系;同时，还筛选了一些罕见的具有利用价值的突变体材料，有的已在生产中发挥了积极作用。2006年，我国还发射了一颗农业育种卫星。

在获得航天育种优良品种(系)的同时，中国科学院遗传与发育生物学研究所对空间搭载的水稻、番茄、甜椒、黄瓜等进行了系统的细胞学、生理学以及分子生物学的研究、检测。初步研究表明，空间诱变会使植物细胞器如叶绿体、线粒体的结构发生改变，从而影响了植物的光合作用、营养传导及新陈代谢。空间诱变还会使植物酶的活性发生改变，从而影响植物的生长发育。更重要的是，空间诱变使部分植物基因发生了改变。通过地面多年的选育，证明这些改变是可以稳定遗传给后代的。

太空环境使植物基因发生改变的原因是什么?太空环境是高能粒子辐射与微重力条件共存的，太空中高能粒子及微重力对高等植物会产生什么样的影响?如果产生基因改变，有没有变异规律?基因的变异位点在哪里?这些问题都值得探索和研究。

如果空间诱变机理不清楚，将会在一定程度上影响空间诱变成果的推广和应用。在一些有关我国航天育种的新闻报道中，存在着缺乏科学依据甚至片面炒作的个别情况，这也在某种程度上使得植物空间诱变技术受到质疑。此外，经过空间诱变的食品的安全性问题也与空间诱变机理不清紧密相关。因此，在深层次上开展空间诱变机理的研究至关重要。

植物空间诱变并不神秘

与常规的辐射诱变原理一样，植物空间诱变应当属于物理诱变中的辐射诱变，只是常规的辐射诱变是在地面上进行，辐射源一般是钴60照射，而空间诱变是在太空中微重力的条件下，辐射源是太空中的高能粒子。所以说，空间诱变育种并不神秘，它是辐射诱变育种的特殊形式，是常规辐射育种的又一补充。

对于空间环境中的高能粒子的辐射剂量，目前人类受到各方面条件限制，还不能使每次的辐射剂量保持一致，加上太空中随时可能出现的磁暴现象，辐射剂量是动态的，所以空间诱变辐射育种常常是随机的，重复性较差。目前，各国科学家正在探索辐射剂量与植物变异的关系，寻找空间诱变的真正诱因。如果人类最终可以找到辐射诱变的规律，进而可以在地面上模拟太空辐射，将为农业育种提供一条新的途径。

从目前全国各地的情况以及经验看，由于空间中的高能粒子辐射和微重力的环境，使植物基因组碱基变异，并造成DNA的断裂和重组，并且空间诱变育种的变异率明显高于一般的地面辐射育种，一般的地面辐射育种变异率在0.1%～0.3%左右，而太空育种的变异率是0.3%～12%。中国科学院遗传与发育生物学研究所蒋兴村研究员选育的太空水稻变异率曾达到12%。由于太空中高能粒子辐射的随机性，有时也会出现变异率极低的情况，甚至零变异，这可能与种子在空间飞行器内的位置和受到的辐射剂量有关。但是太部分结果是空间诱变率高于常规诱变育种。华南农业大学梅曼彤教授的研究表明，空间诱变率与高能粒子辐射在种子胚的位置和角度以及射线击中胚的次数有关。

植物空间诱变不仅可以改变果实的形状，而且大果型出现的机率高。所以，空间诱变中高产、果型大的现象较多，如中国科学院遗传与发育生物学研究所空间诱变选育的“航遗1号”黄瓜，平均单果重800～1000克，有的单果达到了1800克，平均亩产5800千克。空间诱变后选育的太空茄子，平均单果重1000克，最大单果达到2500克;空间诱变后选育的太空葫芦，平均单果重2000克，果长70厘米，最大单果重7000克，果长110厘米。这些大果型的出现比常规育种及地面常规辐射育种出现的机率要高。1988年，该所与广西农业大学合作，用卫星处理“包选2号”和“农垦58”水稻品种，在第二代和第三代中看到较多分离现象，且优良性状在4年的时间内很快稳定，并通过鉴定，江西种植的经空间处理的“农垦58'’水稻，于1993年获得了亩产600千克以上的一个新品种，还获得大粒型、大穗型、优质米、红米、黑米型的突变后代。这样大量的突变体出现，是一般常规育种中少见的现象。又如，2004年，中国科学院遗传与发育生物学研究所通过鉴定的“航遗2号”番茄，其番茄红素高达6.26mg/100g鲜重，是普通番茄的3倍;通过空间诱变获得的太空黄瓜“航遗1号”经中国食品检测中心检测，vc(维生素c)、铁和可溶性固形物含量均有所提高。该所选育的空间诱变的茄子、黄瓜出现了抗盐碱的新品系。因此，就目前空间诱变的现象来看，普遍的变异呈多样化的趋势。

空间诱变的诱因及机理

从目前研究的情况看，空间诱变的诱因主要是太空中的高能粒子辐射，同时还有太空中微重力的协同作用。

在空间诱变机理研究方面，我国科学家进行了大量研究工作。一些专家认为，空间环境可以引起生物基因组DNA碱基变异，并造成DNA的断裂和重组，因此诱发变异。随着基因组研究的深入发展，基因组序列测定表明，在植物基因组中存在大量转座子序列和逆转座子序列，太空环境有可能激活了这些转座子。活化的转座子通过易位、插入和丢失，可以导致基因的变异和染色体的变异。至于空间环境中的什么因素可以激活转座子?哪些部位的转座子易被激活?这些问题还需要人们去探索。从目前的研究结果来看，空间诱变是植物自身的基因组序列发生改变，没有外源基因的导入，所以，空间诱变育种后获得的食品不是转基因食品，它与常规辐射诱变育种获得的食品一样，是安全食品。

植物空间诱变不全是好的

植物空间诱变育种是一项科学性强的高科技育种手段，必须以科学的态度对待。

首先，空间诱变不全是正变异。目前，社会上在空间诱变育种中存在着一种错误说法，似乎种子一经太空搭载，就会出现大果型等优良性状，这并不符合客观事实。

另外，种子经太空搭载后返回地面种植第一代时，发生的变异可分为生理性变异和遗传性变异。由于太空环境对正常的种子、种苗来说是一个逆境环境，因此种子在搭载后在地面种植时，一部分会产生逆境生理性变异，如植株性状大小的改变等，但这种变化仅仅是生理上的变化，是不可遗传的，在种植一代后就会消失。另一种变异是遗传性变异，是由于DNA发生了断裂重组，这些变化是可以遗传给后代的。在地面种植第一代时，生理性变异与遗传性变异用肉眼很难区分，必须采用分子标记检测的手段加以区分。空间搭载的种子一定要经过地面不少于4代的种植，优良性状才可以基本稳定。这一点对于从事空间诱变育种工作至关重要，不能在第一代出现了变异植株就视为已获得了空间诱变的优良品种，这是极不负责任的，也是不科学的。 其实，空间诱变育种的选育方向是多元化的，比如抗性筛选、株型筛选、果型筛选，尤其是抗性筛选很重要。从我国一些地方空间育种的实验结果来看，就出现了抗盐碱、抗病等优良性状，但果型没有什么大的变化。

需要特别说明的是，空间诱变育种并不是唯一的育种手段，该项技术由于必须有卫星、飞船及高空气球的空间飞行条件，所以属于高科技育种手段，但又因为这种空间飞行机会较少，同时要受到重量体积等条件限制，所以不能广泛应用在育种工作中。这是空间诱变育种的缺憾。