神舟二十三号乘组最近在空间站又有了新收获——完成了新一批水稻实验样品的采集、播种与存储。
这批样品,来自“空间水稻多代遗传稳定性与环境适应性调控的分子机理研究”项目。等它们随返回舱回到地面,科学家将进行表型和分子层面的综合分析,解析长期空间微重力对水稻遗传稳定性的作用机制。
中国空间站“太空水稻”采样
空间站里,太空水稻已经繁育多代:从2022年的59粒第一代种子,到获得丰收的第三代,太空水稻在空间微重力条件下,种子胚胎不仅发育正常,后代植株的分蘖数显著多于地面对照组,葡萄糖、果糖、蛋白质等营养成分含量显著高于地面种子。
除了空间站的这方“稻田”,还有一大批种子,曾飞入太空。
一粒种子,为什么要上天?
航天育种,是指种子等植物材料,搭乘返回式卫星和载人飞船等航天器进入太空,利用空间环境的宇宙射线、微重力、高真空等综合因素,诱发种子基因变异,返回地面后,再筛选可遗传的优良变异,培育优质、高产、多抗的新品种。
航天育种
对种子来说,太空就是一个“超级实验室”,在微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等多诱变因素环境下,有可能获得传统地面诱变得不到的变异。
但想上天,门槛不低。“天选之种”要满足两个条件:遗传稳定、综合性状好;还要活力强、发芽率高。
种子上天之后,也不是“躺赢”——因为不是每粒种子都能被宇宙射线击中,也不是所有被击中的种子都会发生基因变异,更不是所有突变都是有益的。返回的种子只是基础材料,要经过地面多轮筛选、验证、培育,最后通过专业机构鉴定的小部分种子,才能叫“太空种子”。
从一颗种子“上天”,到新品种上市,往往要经过8到10年,其产量、抗性、品质,每一项都要过关。
嫦娥五号上的“重磅乘客”
2020年12月17日,嫦娥五号结束为期23天的太空之旅返回地球,带回1731克月球土壤样品,完成了中国首次月球采样返回任务。与它一起归来的,还有30余种种子。
这一次搭载与过去任何一次都不同——这是我国航天育种首次完成深空空间诱变试验的搭载,一次独一无二的绕月深空诱变研究。
研究人员插种嫦娥五号搭载的太空稻秧苗
为什么这些种子能赢得“遨游太空”的机会?
先看紫花苜蓿。它高蛋白、高产、抗疫,对我国畜牧产业发展意义重大。但苜蓿生产也是我国农业产业的短板,目前每年要进口苜蓿130万到150万吨。让苜蓿种子搭上探月工程,对加快我国苜蓿育种进程大有益处。
再看兰花。嫦娥五号搭载了国兰、绍兰和兜兰的种子,选择它们主要是因为兰花是中国的传统名花,文化意义深远。此外,兰花的种子大部分没有胚乳,在外太空容易实现变异。
还有竹子。作为重要的生态产品和食物,我国目前对竹子育种的开发水平还有待提高,把竹子与航天育种结合,实现种业原始创新,意义重大。
种子是农业的“芯片”,关系着中国人的饭碗。补上种业自主创新的短板,才不会让“米袋子”“菜篮子”受制于人。
放心,这不是转基因
有人会问:上过天的种子,种出来的东西安全吗?
答案很直接:安全,可以放心吃。
航天育种靠的是宇宙环境让种子自身的基因发生改变,就像自然界生物进化过程中自然发生的基因变异一样,不是转基因。一粒太空种子从“上天”到“入地”,直到端上餐桌,中间要经过8到10年“优中选优”的地面筛选、试验和审定。
联合国粮农组织、世界卫生组织、国际原子能机构,早在20世纪80年代就联合认定:这类通过辐射诱变培育出来的种子是安全的。
太空种子早已“飞”入千家万户
这条路,中国走了近40年。
1987年,我国第九颗返回式卫星首次搭载水稻、辣椒、莲藕等种子进入太空,开启了中国种子的“太空之旅”。2006年,实践八号卫星成功发射——这是全世界第一颗专门用于农业育种目的而发射的返回式卫星,一次搭载2000多份、200多千克种子材料,堪称“种子专列”。
截至目前,我国已开展航天育种搭载实验4000多项,育成主粮审定品种260多个,年增产粮食20多亿公斤,创造直接经济效益逾千亿元。
“鲁原502”小麦:解决了重穗型品种易倒伏的难题,成为全国主导品种,累计推广1亿亩;
“航麦802”小麦:耐盐性、综合抗病性突出,2022年秋在迟播一个月的情况下,亩产仍达500公斤以上;
“阜航麦1号”小麦:它的种子2013年曾搭乘神舟十号飞船在太空遨游15天,2021年成为安徽省首个利用航天诱变技术自主育成的小麦新品种,2023年秋种在安徽、河南、江苏累计推广40万亩。
除了粮食,“来自星星”的花卉也在绚烂绽放。
“太空莲36号”:首批太空育种的代表,累计推广面积超2000万亩,占全国子莲种植面积八成以上,亩产较传统品种翻番,成了实实在在的“致富莲”;
太空花卉“延丹1号”:以陕西延安山丹丹为原型,花期更长、花香更浓,上架不到2天,首批产品便已售罄。
在国际诱变育种数据库中,共登录3400多个突变品种,其中来自中国的约占三分之一。
航天育种的下一站
香甜的太空水稻只是这条长路的一个序章。育种科学家们正在考虑开发空间辐射生物学舱外暴露装备与技术,让太空育种、太空种粮汇入“航天生物+新业态”,成为太空经济的一部分。
编辑:李 芊、李再泽
校对:徐 峰
监制:弋 璘、熊 攀
推荐阅读
股票
板块
用户
资讯
评论 (0)