从浩瀚的太空到日常的餐桌,这个距离其实并不遥远,您或许还不知道,我们日常的食物中有很多都是用从太空回来的种子筛选、培育而成的。硕大的橘黄色南瓜、饱满的五彩辣椒……,餐桌上随意的一道菜,或许就培育自外太空。看似遥不可及的航天,其实离我们很近。
从“神一”到“神十”的太空旅途中,空间实验不胜枚举,种子却从未缺席。太空育种对我们的生活到底产生了哪些影响?对此,国家航天育种工程首席科学家、国家农作物航天诱变技术改良中心主任刘录祥为读者详细解读。
突破传统育种的限制
作物育种又称品种改良,其方法很多,航天诱变育种就是其中的一种形式。航天育种是利用太空中宇宙粒子、微重力、弱地磁等综合因素,诱变农业生物遗传改良,从而培养出产量更高、质量更好、抗逆性更强的农作物品种。太空育种不是用人工手段将外源基因导入作物中使之变异,而是让作物本身的染色体产生基因突变,这种变异在本质上和生物界的自然变异并无区别,只是改变了时间和频率而已,有的时候自然界几百万年才能完成的自然变异也许在太空中一瞬间就完成了。把种子搭载上天,在太空环境里经受了空间诱变,返回地面后再经过连续几年的培育和筛选,就可能形成有明显优势的新品种。
1987年8月,我国第9颗返回式科学实验卫星将一批农作物种子送向太空,由此揭开了航天育种的序幕。多年来,我国已先后20余次利用返回式卫星和神舟飞船,搭载了上千种作物种子和微生物菌种,获得了大量新性状品种并在农业生产中推广应用。据了解,今年的神舟十号飞船也搭载了包括人参、茶、茄子、番茄、黄瓜、西瓜、甜瓜等不同种类的种子进入太空,进行航天育种。目前,我国通过航天育种成功的农作物已有百余种。
太空育种不是一飞就好
种子在天上转一圈后,就会马上“华丽变身”并结出累累硕果吗?刘录祥说:“上天只是第一步,随后还要经过农业专家几年的地面培育、筛选和验证,经过重重选拔过后留下的种子才是真正的‘太空种子’。”据了解,从太空回来的种子,要“晋级”为名副其实的“太空种子”,至少也要经过4至6年的周期。
刘录祥说,太空育种,必须满足一些要素,首先要经过空间环境的飞行处理,种子受到宇宙粒子的辐射、失重等作用,使得基因发生改变。其次,种植几代后,选出跟搭载之前不一样的个体,这才是真正的太空育种。也就是说,只有改变、并且变好的种子,才能用来继续培育,才是太空育种。而无论是太空技术或是其他常规技术孕育的品种,如果通过了国家农作物品种审定委员会的审定,就表明它具备了某种优良的特性,比如产量提高了、品质改良了,否则不会通过审定。
刘录祥说:“现在人们的认知有一些误区,比如一些西瓜种子,在太空走了一遭后,回来就从20个到2000个、再到2万个的繁殖,然后贴上‘太空西瓜’的标签,这其实跟太空育种是完全不同的概念。因为相比搭载之前,种子没有经过筛选,就失去了太空育种的意义。有些消费者一看到贴上了航天的标签,就蜂拥而至,商家也大肆炒作太空概念,这大可不必。”
航天育种前景广阔
如今,航空育种基地已是遍地开花,大批优质的太空产品进入人们的日常生活。据不完全统计,全国各地航天育种推广种植基地大大小小的有100多个,推广种植面积累计近2000万亩。
在北京航天城旁,有一个航天蔬菜种植基地,“我们种植航天蔬菜有四五年了。”该基地的丁经理称,基地的一些作物种子,曾随神舟四号和神舟五号飞船上天。
该基地官网显示,出售的种子包括辣椒、茄子、番茄、豆类、瓜类、花卉,一袋种子的价格几十到几百块不等。“航天辣椒能长到30至40厘米,产量高,亩产达到万斤以上,且航天辣椒维生素C含量比普通辣椒高出不少。”丁经理表示,跟他们合作的大型农场居多。
其实人类目前对空间资源的利用非常有限。即便是空间诱变,也只是利用了其中一部分,因为空间环境的宇宙粒子很复杂,目前我们把种子放在返回舱里,这等于有一个很厚的保护装置,把很多宇宙粒子屏蔽掉了。如果把种子直接放在强的宇宙粒子下会有什么改变?还需进一步实验。
随着我国航天技术的不断提高,航天育种在未来将会有更多的品种来丰富百姓餐桌,更为重要的是将对我国农业发展带来深刻变革。
(邓琦)
新闻链接
1999年
神一:开启“太空诱变育种”实验
飞船搭载了一些农作物种子,包括青椒、甜瓜、番茄、西瓜、豇豆、萝卜及甘草、板蓝根等中药材,开启了神舟系列“太空诱变育种”实验,对后续研究影响深远。
2001年
神二:飞船变成首个“太空实验舱”
飞船变成了名副其实的“太空实验舱”,开展了植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应实验等。
2002年
神四:别开生面的“太空婚礼”
一对动物细胞——B淋巴细胞和骨髓瘤细胞、一对植物细胞——黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体,在飞船上“喜结连理”。在微重力条件下,细胞在融合液中的重力沉降现象消失,更有利于细胞间进行配对、融合等,此项研究将为空间制药探索新方法。
2008年
神七:将空间实验从舱内移到舱外
搭载物品包括微生物菌种和杂交水稻,进行了固体润滑材料外太空暴露实验,固体润滑材料实验装置是一件能可靠锁紧和便利解锁的锁紧机构,在发射阶段将样品台固定在舱外,航天员在出舱活动期间解锁并回收样品台。这项实验可为研发新一代高可靠性、长寿命空间固体润滑材料与润滑技术提供理论与技术支持。
2011年
神八:与天宫牵手,与国际合作
神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现太空“牵手”,完成我国首次空间无人自动交会对接。神八以空间生命科学实验为主,搭载了中德合作的有效载荷,在中国载人航天工程里首次开展空间应用科学领域的国际合作。搭载33种生物样品,包括桂花树、罗汉果、芦竹、葡萄种子和水稻品种。
2012年
神九:游天宫吃喝拉撒均为实验
神舟九号与天宫一号实现了我国首次载人交会对接,航天员在天宫里锻炼、吃饭、睡觉、打扫卫生,都是空间实验的重要内容。在组合体驻留期间,航天员共承担了包括航天飞行对前庭眼动、心血管及脑高级功能影响研究等15项航天医学相关空间实验。此外,神舟九号还首次搭载了活体蝴蝶(卵和蛹)升空,并把天宫一号上搭载的种子带回了地面。