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新知 | 一粒种子到太空“出差”后……

水稻在太空结穗了!

近日,

一个激动人心的消息

从远在太空的中国空间站传来。

在中国空间站的生命生态实验柜中,水稻和拟南芥正在茁壮成长,目前水稻可以看到一些绿色的小穗。对于水稻而言,在太空完成从种子到种子的全生命周期培育,在国际上还是第一次。

都说种地是刻在中国人基因里的天赋,如今更是将地种到了“宇宙的尽头”。网友直呼:太空种粮真的实现了!

事实上,种子上天、太空种菜这样的“硬核”操作,早在1957年人类发射第一颗人造卫星就已开始。航天育种作为现代育种技术的一种,已在农业生产上广泛应用。“太空椒”“太空番茄”“太空西瓜”等产品,在一些超市不难见到。

种子去太空出趟“差”,回来就能大变样?航天育种的原理是什么?航天育种的农产品能不能放心吃?……接下来,一起来看看,一颗种子“出差”的全过程,带您一起揭开航天育种的神秘面纱。

01 种子上天犹如“开盲盒”

11月3日,梦天实验舱完成转位,中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。自中国空间站实施建造以来,航天员开展了多项科学技术试验研究,并取得了多项研究成果。在中国空间站的生命生态实验柜中,水稻和拟南芥正在茁壮成长。从7月底注入营养液以来,水稻和拟南芥经历了萌发、生长,并进入到成熟阶段。

“空间站提供了长期实验的环境,后续的种子、叶片,我们会进行收集,带回到地面上,进行更深入研究。”针对此次在太空结穗的水稻后续科研工作,中国科学院空间应用中心研究员集成技术中心副主任张璐在接受媒体采访时这样说道。

这也就意味着,送种子“上天”,只是航天育种的第一步。航天育种也称空间诱变育种,是将作物种子搭乘返回式航天器送到太空,利用太空特殊的环境诱变作用,使种子产生基因变异,再返回地面,经过选育,形成特性稳定的新品种。

之所以选择“上天”,是因为自然界的基因变化发生非常缓慢,而太空为基因变异提供了一个绝佳的辐射场所。宇宙的环境远比地球复杂,拥有宇宙射线微重力和高真空度等,在这种环境中引起植物基因变异的概率更高、程度更彻底、周期更短,可以为科学家们提供尽可能多的基因源材料,为育种按下“快捷键”。

而种子在太空发生的一切反应,对科学家来说就像是在“开盲盒”。

因为在这趟种子们的“出差”过程中,哪颗种子能被宇宙射线击中?基因将如何改变?这些都是未知数。只有将经历了太空旅行的种子带回地球进行后续观察,一些种子的后代可能会长得又快又好,或者在病虫害方面的抵抗力大幅提升。科研人员再根据其中“优等生”的性状表现,从中筛选出变异基因,并培育成为新品种。

02 被宇宙粒子击中的“幸运儿”

“普通杂交稻需要150多天成熟,而‘锦优90’生育期缩短了10多天,依旧可以做到优质高产。”10月中旬,成都市新都区马家镇的稻田一片金黄。经过农业专家现场测产,这个由四川省农业科学院生物技术核技术研究所和四川省水稻航天育种工程研究中心共同选育的航天优质稻新品种的表现十分出色。

Δ航天优质稻“锦优90”测产。 

在甘孜巴塘,同样有过星际旅行经历的航天育种土豆新品种“红美微”在这里落地生根。这种土豆看起来像红薯,但鲜嫩多汁,削皮后就能吃,像水果一样清香微甜,口感爽脆。

Δ航天育种土豆新品种“红美微”。 图源康巴传媒

Δ航天育种土豆新品种“红美微”。 杨丹 摄

由此可见,航空育种的成果已在我们的生产生活中广泛应用。而一粒种子经过太空旅行,再来到老百姓的餐桌,这个过程并不容易。

由于载人航天工程的载荷资源非常珍贵,种子必须经过纯度、净度、发芽率等标准严苛的筛选才能成为“天选之子”,跟随着宇航员一同在太空“出差”。上了天的种子也不见得都能顺利完成任务,根据统计,能顺利完成基因突变的种子可能不到10%。有些种子在宇宙环境里并不发生变化,有的甚至会发生结实性降低、成熟期延长、甜份流失等负面的变化。

而那些被宇宙射线击中且发生良性基因改变的“幸运儿”,回到地球后有时还要被送到全国各地多个生态区进行筛选、繁殖,再经过多年、多个生态地点的测试,连年优秀者经过专门审定委员会的鉴定,才能最终来到市场,整个过程可能耗时6到8年。

资料显示,自1987年中国首次将水稻、辣椒等农作物种子送上太空后,目前我国已培育出 700 余个航天育种新品系、新品种,其中通过国家或省级审定的超过200个,年种植面积3000多万亩,社会经济效益显著。目前,我国太空育种的育成品种数量和推广应用范围处于世界第一位。

03

航天育种的农产品

能放心吃吗


磨盘大的南瓜、比拳头大的彩椒、又大又甜的太空草莓……有人担心,太空育种的农产品,经过太空辐射变异之后还可以放心吃吗?会不会有辐射残留?

“当然安全。”航天育种产业创新联盟秘书长赵辉表示,上过天的植物种子虽然发生了变异,但并没有外源基因的导入,仅仅是提高了变异频率,这些变异与自然变异无异。同时,科研人员也通过相应的品质检测和多年的品种应用证明了航天育种的安全性。

与此同时,由于搭载空间实验的机会有限,通过在地面模拟航天诱变、核辐射诱变技术育出的农产品也越来越多。育种家在地面利用高能加速器、核辐射技术开展种子的诱变工作,补充了航天育种的局限性,实现一年多次实验培育新品种。

也有观点认为,航天育种的终极目标并不在地球之上,而是为了实现“在火星种土豆”的愿望。

事实上,“在火星种土豆”与航天育种是两个不同的目标和方向。航天育种是利用空间环境诱变种子,致力于服务地面人类,培养产量更高、质量更优、抗逆性更强的农作物品种。而在太空种植农作物则是为人类逐梦深空提供空间生命支持系统,抢占未来太空长期居留和科技生活制高点。

种子是农业的“芯片”。目前我国农业育种面临着拥有自主知识产权的种质资源匮乏的难题,制约着农业经济的发展。而航天育种作为航天技术、生物技术与农业育种技术相结合的高科技育种新途径,已经在种质资源创新和“攥紧中国种子”方面发挥着越来越重要的作用。

我们的目标,是星辰大海。

来源:四川日报农村版


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