一粒太空草种改写盐碱地增产答案

——航天诱变苜蓿在东营创下全国中重度盐碱地亩产干草最高纪录

8月5日，东营市利津县国家盐碱地综合利用技术创新中心中重度盐碱地试验验证基地，热浪蒸腾。中国苜蓿科技创新领头团队带头人、国家盐碱地综合利用技术创新中心牧草育种团队首席科学家、中国农业大学领军教授王涛带着研究生们，正在实验园中查看苜蓿长势。

两个多月前，两年生苜蓿在这里完成头茬测产——折合干草每亩475.4公斤，创下全国中重度盐碱地苜蓿亩产最高纪录。而在这些苜蓿的“族谱”上，赫然写着：曾搭乘神舟飞船、天舟货运飞船，或随嫦娥五号完成绕月探测。

从1998年扎根苜蓿育种，到2020年开启航天育种，今年已是王涛和团队深耕苜蓿科研的第28个年头，也是从事航天育种的第七年。他们致力于苜蓿育种方法创新和育种效率提高，创制了全球首套基于核不育的三系配套杂交育种体系，从7万余株航天诱变植株中选育出的多叶型新品种，已获国家林草局植物新品种权授权。

“牧草之王”紫花苜蓿，何以借力航天诱变实现产业突围？

寻常苜蓿背后

藏着一道中国农业“必答题”

走进基地，目之所及是成片的碱蓬和半人高的茵陈蒿，甚至有的地块寸草不生。而在两步之外的芦苇丛中，苜蓿正顽强生长，开着鲜艳的小紫花。

“这里的土壤盐渍化程度在5‰至20‰，紫花苜蓿能在这种环境下与盐生植物芦苇共舞，它们正是我们想要的‘天选之才’。”王涛说。

紫花苜蓿是全球最重要的高蛋白饲草，粗蛋白质含量达16%，氨基酸种类齐全，维生素和矿物质丰富。这种原产于小亚细亚地区的植物，自张骞出使西域以来便在中国落地推广种植。

然而，一个尴尬的现实是：我国苜蓿育种起步晚、品种少、单产低、品质不稳。截至2024年，美国登记在册的苜蓿品种有1738个，中国仅128个；截至2025年，美国苜蓿种植面积最多时达到1.5亿亩，中国苜蓿种植面积约为3000万亩。

差距背后，是一道关乎国家粮食安全的“必答题”。

王涛说，随着居民膳食结构从“吃得饱”向“吃得好”转型，肉蛋奶需求持续增长，带动饲料蛋白需求快速增长。我国年产玉米3亿吨，七成以上用于饲料，但普通玉米蛋白含量仅为8%左右，远不能满足畜禽高效生长需求。大豆是蛋白饲料的主要来源，我国大豆进口量常年保持在8000万吨以上，对外依存度超过80%。

如何在不触碰18亿亩耕地红线的前提下，找到豆粕替代品？蛋白含量超玉米一倍的紫花苜蓿，承载着“大食物观”的希望。

但要培育出适合中国盐碱地的苜蓿新品种，谈何容易。1998年，王涛在了解到中美苜蓿产业的巨大差距时，便扎根苜蓿杂交育种研究。同源四倍体的紫花苜蓿，基因组结构远比二倍体水稻复杂，严重制约了功能基因挖掘和分子育种进程。找文献、分析基因组序列……王涛时常熬夜到凌晨三四点。

经过数年攻关，团队终于完成了世界首个达到金标的苜蓿参考基因组，发表在《Molecular Plant》，建立了全球首个基于细胞核不育的苜蓿杂交育种体系，并于2022年发表于《植物生物技术杂志》。“利用不育系的育种技术，可将常规育种的12至15年缩短至6至7年。”王涛说。

但国内育种主要依靠传统育种方法，周期长，效率低，和美国等发达国家存在代差，要追赶与发达国家数十年的差距，他们需要一条更高效的路径。

借力太空

六年“拆盲盒”筛选“天选牧草”

2020年，一个大胆的想法浮出水面。“航天育种高效经济、优势突出，是性价比极高的育种路径。我国返回式航天器技术成熟，航天领域也积极推动航天技术赋能农业育种，双方一拍即合。”王涛说。从此，团队在常规育种、分子育种基础上，开启了航天育种的新赛道。

6年间，他们先后借助嫦娥五号、天舟系列货运飞船等航天器，将累计7万余粒苜蓿种子送入太空。“太空特殊环境相当于天然‘基因突变加速器’，种子变异概率、变异幅度都远超地面人工诱变。”王涛介绍。

所有太空返回的种子落地育苗后，共培育出7万余株性状各不相同的变异单株，在黄三角农高区盐碱地试验示范基地和利津县中重度盐碱地试验验证基地历经6年“大考”。

田间育种筛选，如同拆开海量植物“盲盒”。

2020年，第一批搭载嫦娥五号升空的5克约3000粒紫花苜蓿种子在太空停留20余天，经受高能粒子辐射。2021年1月种子取回，当年7月10日田间试验便迎来重大发现：常规紫花苜蓿一个叶柄仅生3片小叶，诱变后竟出现五叶、七叶突变单株。

“多叶性状意味着单位面积苜蓿粗蛋白含量可大幅提升，看到这个突变株，我们都十分振奋。”王涛说。这个品种正是获国家林草局植物新品种权授权的“京苜优2号”，已于去年年底已在云南实现良种繁育。

6年系统鉴定评价，是一轮又一轮的淘汰与晋级。团队从7万多株变异苗中筛选出1000余份优良单株，再获500个遗传稳定株系。今年，继续优中选优，最终筛选出35个性状优异、表型整齐一致的核心优良株系。

这35个株系，是从7万株中杀出来的“精锐”。而往深处看，团队已成功挖掘到2个与耐盐性显著关联的候选基因和优异单倍型，并利用基因编辑技术创制了隐性细胞核雄性不育系——这是为未来苜蓿杂交育种铺路基。

通过黄三角农高区种植筛选，再到中重度盐碱地试验验证，团队收获了亩产约1000公斤的耐盐碱苜蓿新品系。这标志着航天诱变技术在苜蓿新品种培育领域取得实质性突破。

但“突破”二字，不是写在论文里的，是砸在地里的。

千次田间试炼

一粒草种撑起盐碱地多元版图

“俗话说得好，是骡子是马你得拉出来遛一遛。”王涛常对学生说，“育种要站在地上说话，踩在泥里说话，成果要砸到地里才算数。”

他将育种总结为“五力合一”：天力、地力、天地合力、人力、技术力。6年间，7万株变异苗，历经五种力量层层叠加筛选，盐、旱、涝、台风多轮选择，存活约60%。“这些都是天选之才，我们还要不断按目标筛选，找出适合中国盐碱地的多抗高产苜蓿新品种。”

“从事育种工作，要耐得住寂寞、耐得住失落，更要耐得住辛苦。”为了尽快筛选出耐中重度盐碱地的苜蓿新品种，自今春以来，64岁的王涛10次驱车从北京赶赴东营。

同样64岁的信阳农林学院教授、返聘专家、中国苜蓿科技创新领头团队成员梁本国，几乎每天扎根试验田逐株观测。他随身常备的6本记录本，细致记录着每十株苜蓿的株高、叶形、花期、抗倒伏能力等十余项关键指标。

2024年春天异常干旱。站在试验田中，王涛心情复杂——既担心苜蓿旱死，又期待通过干旱筛选出抗干旱的优质苗种。2025年，一场秋汛让几十亩试验田的积水没过苜蓿头顶。“苜蓿本不耐涝，连续半个月降水有可能毁了一年的收成，甚至是多年的航天育种成果。”得知消息的王涛彻夜难眠，连夜和老梁商量办法，梁本国带上农工扛起铁锹，硬生生给几十亩地挖出了排水沟。

历经旱涝、台风轮番侵袭，滨海盐碱地上的苜蓿终于筛选出多抗高产新品系。

今年5月30日，山东农学会组织专家对验证基地耐中重度盐碱苜蓿材料进行测产验收，头茬苜蓿折合干草达到每亩475.4公斤；6月24日二茬282公斤；7月20日三茬173公斤。三茬合计930.4公斤/亩。“东营一年能收割四茬苜蓿，亩产超1000公斤不在话下。”而在黄三角农高区试验田中，普通苜蓿品种干草产量约为800公斤/亩。专家评价：这是我国中重度盐碱地的最高产纪录。

“这就是通过航天育种筛选出的多抗高产苜蓿新品系。”王涛异常欣喜，“明年申请区域试验，尽快通过国家测试，申报新品种。”

这不仅仅是一个数字。“我国盐碱地面积约15亿亩，如果大面积推广耐盐碱苜蓿新品种，将提升我国苜蓿产业国际竞争力和产业自给能力，改变国际依存度高的短板，打开‘大食物观’的新空间。”王涛说。

优质苜蓿是畜牧业高产高效的核心基石。我国常年进口苜蓿干草约180万吨、种子5000至6000吨，干草到厂价每吨三四千元，远超特级面粉。一个自主耐盐碱高产品种，既能为种植户和种业企业带来直接收益，更能为奶牛、肉牛肉羊养殖提供稳定低价的蛋白饲草。“就本次测产品系而言，亩产1000公斤左右，直接收益2400至2600元，对滨海盐碱地开发利用经济价值巨大。”

种植苜蓿对改良盐碱地更具生态意义。苜蓿是多年生草本植物，寿命可达20年至30年，最长可达45年。它可有效控制盐碱地春季返碱，强大的根瘤固氮功能可改善土壤结构、提升肥力，实现“以草改土、以草肥地”的生态作用。

不仅如此，苜蓿还广泛应用于人类健康、医药和保健品领域。苜蓿含有异黄酮、多糖、叶黄素等功能成分，可延伸至食品添加剂、宠物饲料等领域，形成黄金产业链。王涛团队已开始和企业合作开发苜蓿面条、饮料、饼干等深加工新食品。

28年攻关，他们终于破解了耐盐碱苜蓿育种的密钥，构建起理论、技术与育种实践“三位一体”的育种体系。

今年6月底，王涛团队在新疆举办了第四届全国苜蓿生物学大会，4年来累计开展百余场专题报告，覆盖分子设计育种、抗逆机制、栽培调控、草畜一体化全链条。为提高中国苜蓿育种的整体水平和育种效率，王涛牵头全国18家育种单位成立了“全国不育系育种联盟”，并将团队多年的研究成果“苜蓿的基因编辑工具”分享给20多家同行。

截至目前，王涛团队已系统收集评价全球近3000份苜蓿种质资源，从中筛选出180余份兼具多重抗逆性的优异种质。今年又从2000多份种质资源中筛选出多个高抗蓟马的资源，仅航天育种项目就覆盖黄三角农高区120亩核心试验示范基地、利津县30亩中重度盐碱地验证基地，累计保存航天诱变材料8万余份，打造了我国最大的苜蓿育种技术创新和繁育基地。

一个关于种子、土地与家国情怀的故事，正在黄河三角洲徐徐展开。

来源：大众日报