空间是当今世界竞争激烈的新领域。开发空间资源、建立空间产业已成为21世纪人类进行空间活动的主要目标。40多年来世界空间技术与空间科学的众多突破，极大地促进和带动了空间应用与空间产业的迅速崛起和发展。当代空间技术的应用已不仅仅在军事和经济建设领域，而且已渗透到人们日常生活的方方面面，并且正在对社会经济和人们的生活产生深刻的影响。本文在简要概述空间技术发展特点与空间应用现状的基础上，重点分析了空间技术在农业育种中的应用现状与发展前景，提出了空间技术育种的产业发展对策和建议。

　　　　　　　　　　　　　　一、空间技术与空间应用

　　1.空间技术

　　空间技术是探索、开发和利用宇宙空间的技术。空间技术也称为太空技术或航天技术，主要由空间飞行器技术、运载器技术和地面测控技术三部分组成。空间飞行器技术是研究、制造能在空间完成各种任务的空间飞行器的技术。空间飞行器包括人造地球卫星、载人飞船、行星际探测器、空间站和空间运输系统等。运载器技术是研究、制造将空间飞行器送入空间并使其在预定轨道上运行的技术。空间飞行器要进入空间必须依靠运载器来实现。运载器包括大型多级火箭、航天飞机以及航天发射场等。运载器是空间技术的基础，并在很大程度上决定着空间技术的水平，集中地代表了一个国家的科学、技术和工业水平。地面测控技术是研究和实现对在空间运行的飞行器进行监视、测量、控制和管理的技术。地面测控技术要保证在轨道上运行的空间飞行器和地面之间的联系。

　　在过去30多年里，我国的空间技术得到了长足的发展［1、2］。截至2002年11月，我国共发射了53颗不同类型的国产人造卫星和飞船，飞行成功率达90%以上。目前已初步形成了返回式卫星平台、中等容量地球静止轨道卫星公用平台、太阳同步轨道卫星平台和小卫星公用平台。独立自主地研制的12种不同型号的长征系列运载火箭，适用于发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道卫星，已将27颗外国制造的卫星成功地送入太空，在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。目前，长征系列运载火箭共实施了69次发射，自1996年10月以来，已连续27次发射成功。特别是自1992年开始实施载人飞船工程以来，已成功地发射并回收了4艘“神舟”号无人试验飞船，标志着我国已突破载人飞船的基本技术，迈入载人航天领域，为新世纪中国航天的跨越发展奠定了重要基础。

　　2.空间应用

　　(1)卫星遥感

　　卫星遥感技术在农作物估产、国土资源调查、重大自然灾害监测和评估、城市规划、人口调控、地质地矿勘探、测绘、森林普查与规划、海洋监测与开发、交通规划与建设等方面都有广泛的应用。随着空间科技的商业化，国际上商业遥感卫星得到了迅速的发展。据预测，到2006年全球卫星图像市场收入可达15亿美元，其中分辨率优于1米的图像市场需求最大。

　　2002年10月27日由“长征四号乙”运载火箭发射升空的“中国资源二号”卫星是我国自行研制的第二颗传输型遥感卫星，标志着我国航天遥感技术日臻成熟。卫星遥感正在改变着我们的生活——我们每天不仅仅能从电视屏幕上收看到卫星发回的最新气象和海洋预报，而且还可以从因特网上检索到所需要的远洋渔业、全球气候变化、再生资源的丰欠情况，随时刷新大脑里的已存信息。

　　(2)卫星通信

　　卫星通信具有空间跨越、大面积覆盖、广播、非对称传输、直接到户等独特的功能。目前卫星通信可提供有关信息传递的100多种业务。国际通信卫星系统的每年业务活动效益超过100亿美元。我国在卫星通信、卫星电视广播业务方面，已经建立了卫星公众通信网；建立了银行、交通、海关、邮电、金融等几十个部门的卫星数据传输专用网，初步解决了国内边远省区和国际通信问题；建成了覆盖全球的卫星广播电视系统和覆盖全国的卫星电视教育系统。

　　互联网的发展为卫星通信提供了新的发展机遇。据估计，到2005年，卫星通信在宽带互联网中将占有10%的份额。根据DTT咨询公司最近的专题报告披露，过去两年里，卫星因特网产业的市场增长了858%，2000年用于ISP的转发器产值达到了8.48亿美元，而卫星因特网产值达到了7.11亿美元。可以肯定，未来的网络基础设施一定是天地一体的、无缝的宽带网络系统。

　　(3)卫星导航定位

　　目前，以全球定位系统(GPS)为代表的卫星导航应用产业已成为国际公认的八大无线产业之一。我国利用国外导航卫星，开展导航定位应用技术开发工作，并在大地测量、船舶导航、飞机导航、地震监测、地质防灾监测、森林防火灭火和城市交通管理等许多行业得到了广泛应用。特别是伴随着我国第一代导航定位卫星"北斗导航定位卫星"的成功发射，以我国自主的北斗导航定位系统为基础的卫星导航定位产业正在迅速崛起。据有关专家预测，到"十五"末期，我国卫星导航定位应用市场的总产值将达到70多亿元，导航定位运营服务产值将超过30亿元。

　　空间技术在科学研究等方面也发挥了十分重要和积极的作用。我国从二十世纪八十年代末开始利用返回型遥感卫星进行了多种空间科学实验，在空间物理学、微重力科学和空间生命科学等领域建立了具有一定水平的对外开放的国家级实验室，建立了空间有效载荷应用中心，具有支持进行空间科学实验的基本能力。近年来在作物育种、晶体和蛋白质生长、细胞培养等方面都取得了可喜的的成果。以下仅以与老百姓“米袋子”、“菜篮子”和“药罐子”等密切相关的空间技术育种为例展示空间技术及其产业发展的现状与前景。

　　　　　　　　　　　二、空间技术育种及其产业发展现状

　　1.空间技术育种的概念

　　空间环境的主要特征是：长期微重力状态、空间辐射、超真空和超净环境等。科学实验证明，空间辐射和微重力等综合环境因素对作物种子的生理和遗传性状具有强烈的影响作用，因而在过去的几十年里一直受到国内外研究者的广泛关注。经过我国科技工作者10多年的种子空间搭载试验，已经探索出旨在改良植物产量、品质、抗性等重要遗传性状的作物育种新方法，即空间技术育种，亦称太空育种或航天育种。所谓空间技术育种就是指利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境对作物(种子)的诱变作用以产生有益变异，在地面选育新种质、新材料，培育新品种的作物育种新技术。空间技术育种在有效创造罕见突变基因资源和培育作物新品种方面已发挥出越来越重要的作用，并突显良好的产业发展优势［3］。

　　2.空间技术育种的现状

　　早在二十世纪60年代初，前苏联及美国的科学家开始将植物种子搭载卫星上天，在返回地面的种子中发现了染色体畸变频率有较大幅度的增加。二十世纪80年代中期，美国将番茄种子送上太空，在地面试验中也获得了变异的番茄，种子后代无毒，可以食用。1996-1999年，俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。到目前为止，国外关于空间植物学的研究主要在于载人航天的需要，搭载的植物种子主要用于分析空间环境对于宇航员的安全性；其次是探索空间条件下植物生长发育规律，以改善空间人类生存的小环境，解决宇航员的食品自给问题，使宇宙飞船最终成为“会飞的农场”。迄今为止，国外尚未见有利用空间环境诱变培育农作物品种的研究报道。

　　自1987年以来，我国科学工作者富有独创地利用返回式卫星先后进行了8次70多种植物的空间搭载试验，诱变育成一系列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突破性影响的优良突变。例如，育成的“宇椒1号”青椒，亩产可达6000公斤以上，比对照品种增产25-30%，平均单果重达250克，果实中Vc及可溶性固形物含量分别高于对照20%和25%；“博优721”亚种间杂交水稻新组合，大面积亩产量达700多公斤，比当地主栽品种增产15%以上；优质、高产的水稻新品种“华航l号”、芝麻新品种“航天芝麻1号”、食用菌“太空金针菇”等均受到农业生产者的普遍欢迎。同时，利用航天诱变技术创造出了一批目前利用传统诱变育种手段较难获得的罕见突变材料，如特早熟优质小麦“SP8581”、特大粒莲子“太空莲3号”、特大粒红小豆突变系、特长角果双低油菜等，将对作物产量和品质等主要经济性状的遗传改良产生重大影响。

　　空间诱变改良微生物菌种的探索研究工作也取得可喜进展。他汀产品是至今为止研究最为深入、机理最为明确、功效最为肯定的降脂药物。我国采用空间卫星搭载筛选出的他汀和硒的复合体——“天曲”，并依此开发出中国第一批航天生物制品和拥有中国自主知识产权的天生他汀类物质——天曲系列产品，向心脑血管疾病发射了一枚重磅炸弹。此外，利用常规方法很难改良的抗生素庆大霉素生产菌棘孢小单孢菌，通过卫星搭载也获得了效价稳定提高18%的高产株系。

　　由于空间科学实验投资大，技术要求很高，实验机会十分有限。因此，探索地面模拟空间环境因素的试验研究工作，对于空间诱变机理的揭示、空间育种研究及其产业的持续发展意义重大。近年来，中国农科院空间技术育种中心在国家自然科学基金及863课题的资助下，在国内率先开展了利用高能加速器和零磁空间等地面装置模拟空间环境因素的试验技术与生物效应探索研究，取得良好进展，为建立作物空间技术育种创新技术体系奠定了基础［4、5］。

　　3.空间技术育种产业开发现状

　　应该说，目前我国空间技术育种整体工作仍处于探索研究阶段。虽然已经育成并通过审定了多个优良新品种，但由于缺乏对空间技术育种成果的集中展示和开发投入，空间技术育种产业示范与发展才刚刚起步，目前尚未发挥出其应有的生产力作用。

　　自1998年以来，全国范围内已相继建立了多个冠以“航天育种中心”或“航天育种基地”名称的产业化示范开发基地。这些“基地”的建立，无疑对于宣传空间技术育种成果，扩大空间技术育种的影响起到了积极的作用，但由于受品种类型和运作机制等方面的限制，目前尚没有一个真正有影响力的空间技术育种产业化经营实体。尽管如此，由于空间技术育种在增加作物产量、改进品质、美化环境及提高人民健康水平等方面明显的技术优势，特别是其产品(新品种)的高附加值优势，已经引起社会、政府部门及一些企业集团的关注和极大兴趣，这为空间技术育种产业示范开发提供了良好的外部条件。因此进一步加强对空间技术育种产业发展相关重大问题研究，加速空间技术育种的试验、示范和推广，以基地带动生产，提高空间技术育种的显示度，将有力推动空间技术育种产业化经营的步伐。

　　4.空间技术育成品种(食品)的安全性问题

　　目前国际上对转基因食品安全性的争论，使有些同志担心空间技术育种选育出来的产品是否也存在安全性的问题。实际上，空间技术选育出来的农产品，由于没有经过人为的方法将外源基因导入到作物中使之产生变异，而是经过微重力、宇宙射线等众多因素作用，使作物本身染色体产生缺失、重复、易位、倒置等引起遗传性变。这种变异本质上与生物界的自然变异没有任何区别。专门试验研究显示，即使太空飞行回来的当代种子(非直接食用)，经严格检测也没有增加任何放射性。因此，食用太空种子加工生产的粮食、蔬菜等不会存在不良反应。空间技术育成的新品种不存在基因安全性问题。空间技术育种产品是安全的。

　　　　　　　　　　　　三、空间技术育种发展前景

　　1.空间技术育种将成为促进新世纪农业持续增产和稳步发展的重要科技力量

　　作物育种的每一次具有革命意义的重大突破，无一不是以新的优异种质材料的发现或选育成功为前提，而这又无一例外地推动农业生产的重大变革。空间技术育种的最大优势，在于有可能在较短的时间里创造出目前其它育种方法难以获得的罕见突变基因资源，这就有可能彻底改变近10年来植物育种研究工作“艰难爬坡”的徘徊局面，培育出突破性的优良品种，直接服务于农业生产。另一方面，空间技术育种创造的各具特色的优异新种质、新材料可广泛应用于常规育种、杂种优势育种等，以培育更多高产、优质、抗性强的新品种，在更大范围内促进农作物增产和农业持续发展。国家航天育种工程项目的启动将使空间技术育种成为促进新世纪农业持续发展的重要科技力量。

　　2.空间诱变机理逐渐被揭示，空间飞行和地面模拟诱变相结合，大大提高植物空间技术育种效率

　　空间环境具有与地面条件完全不同的显著特点。虽然目前对空间诱变的作用机制并不十分清楚，但多种因素，尤其是宇宙辐射和微重力的综合作用是无可置疑的。可以推测，亿万年以来在恒定的重力场作用下生长于地球的植物(种子)，其形态、生理、行为和演化都一直受到1g重力的调节和影响，而且种族进化时间越长的植物受重力的影响越大。一旦植物(种子)处于空间微重力环境，同时受到各种物理辐射因子的作用，其遗传性必然受到强烈影响，很有可能出现在以往地面诱变育种中较难得到的遗传变异。在可以预见的未来5-10年，空间飞行条件和地面模拟能力将得到进一步加强。通过空间飞行器结构参数的变换设计和地面加速器单一或复合高能重离子生物效应的检测分析，空间环境因素诱变作物遗传变异的机理将逐渐被揭示。这样，一方面可以提高空间飞行诱变的效率，另一方面可以通过地面模拟，从而在一定程度上实现“定向”诱变，大幅度提高育种成效。

　　3.空间技术育种学科发展与产业开发并举，逐步形成具有自我发展能力的良性循环

　　空间技术育种具有国际先进性和创造性，是空间技术、工程技术应用于农业科学而形成的交叉领域。我国10多年来的探索研究为空间技术育种学科形成奠定了良好的基础。空间诱变机理和地面模拟试验研究等应用基础理论的深入研究及研究队伍体系的建设，将进一步促进空间技术育种学科的纵深发展，并有可能带动空间农学的创立。随着国家航天育种工程项目的实施，将在全国范围内形成一支多层次、跨学科、跨部门的空间技术育种研究网络，培植一大批乐于奉献的高素质专业技术人才。发挥研究网络各自优势，组织联合攻关，开展研究和培育适宜全国不同地区种植的突破性稳产、高产、优质和适应市场需求的粮食、经济和饲料牧草等作物新品种，创造各具特色的优异新种质，为农业持续增产做出贡献。

　　空间技术育种从一开始就把培育优良品种，服务农业生产作为主要目标。作为高技术应用学科，能否真正发展壮大，关键取决于最终能否实现产业化。空间技术育成品种的种子生产、加工、销售及其配套技术服务将成为空间育种产业形成与发展的重要动力。预计到2005年，在全国将建立3-5个集生产、试验、示范、开发为一体的现代化空间技术育种产业基地。在“十五”产业示范发展的基础上，预计在2010-2015年，即可创建年产值将达1-2亿元的中国太空种子集团(公司)，生产、加工、销售利用空间技术育成的农作物优良新品种，广泛开展国际合作业务，最终步入具有自我发展能力的良性循环。

　　　　　　　　　　　　四、发展我国空间技术育种的对策建议

　　1.加强基础研究，推动技术创新

　　作为一项极具发展潜力的高科技育种手段，我国的空间技术育种先后在著名的英国《自然》杂志和美国《科学》杂志等专门报道[6、7]，并首次在2002年10月于美国休斯顿举办第三次世界空间大会参展，吸引了世界科学家的关注。但以往8次卫星搭载仅限于种子搭载育种试验探索，基础理论研究十分薄弱，诱变机理尚不清楚，已严重制约空间技术育种工作的纵深发展。因此要大力加强空间技术育种基础研究，特别是空间环境诱变的分子机理与地面综合模拟技术等研究，推动空间技术育种学科理论体系建设和学科发展。国家和企业都要加大基础性研究的投入，鼓励和扶持源头创新和产业化发展。建议在国家“863”计划、“973”计划、攻关计划和国家自然科学基金中设立重大项目或重点项目，产业化项目也要向空间技术育种倾斜，促进空间技术育种研究开发水平的不断提高。

　　2.加强示范推广，促进产业发展

　　就整体而言，目前我国的空间技术育种研究尚处于起步阶段，研究工作带有一定的探索性。“九五”期间农业部已经委托中国农科院原子能所组织了全国农作物空间技术育种协作攻关课题，但经费和参加单位十分有限，总体上缺乏对全国空间技术育种研究工作的有效组织和协调，育成并通过审定的航天新品种的数量还不多。作为一项新的育种技术，所育成的品种还没有得到大面积的推广利用，航天新品种在农业增产、农民增收中的作用还远未充分发挥。建议从目前已经育成的航天新品种中选择市场应用前景好、具有后续产业化潜力的品种，纳入国家农业科技成果推广计划。委托重点科研与企业单位，精心组织，加速试验，集中示范和扩大推广，以基地带动生产，提高空间技术育种的显示度。通过企业化的管理机制，把示范推广和技术服务提高到科研、展示并重的地位，逐步建立集科研、开发、示范、推广于一体的空间技术育种研发网络，实现空间技术育种产业化。(中国农业科学院空间技术育种研究中心刘录祥研究员)

　　参考文献

　　［1］中华人民共和国国务院新闻办公室,中国的航天白皮书,北京,2001

　　［2］http://apply.cpst.net.cn/report/1028270415.shtml

　　［3］刘录祥，郑企成，空间诱变与作物改良，北京：原子能出版社，1997

　　［4］刘录祥，王晶等，零磁空间诱变小麦的生物效应研究，核农学报,16(1)：2～7, 2002

　　［5］杨俊诚，刘录祥等，7Li离子束生物诱变机理研究进展，核农学报,11(增刊)：7～11，1977

　　［6］David Cyranoski ,Satellite will probe mutating seeds in space, Nature 410, 857 (19 Apr 2001) News

　　［7］www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5574/1788