2023-03-27 14:55:26
關注真相，一問到底。此時此刻，在距離地球400公里的太空中，中國空間站正在繞地飛行。23日，中國載人航天工程辦公室一則公開征集航天育種實驗搭載項目的消息引發(fā)關注。只要是具備相應科研能力的企業(yè)、科研院所、高校等，特別是在農(nóng)業(yè)、林草業(yè)、中草藥和工業(yè)微生物等領域的育種技術前沿的實施單位，都可以通過“航天育種搭載實驗”項目，有機會讓“良種飛天”。目前，中國空間站全面建成進入應用與發(fā)展階段，神舟系列載人飛船作為空間站天地往返運輸系統(tǒng)，將以平均每年2艘的頻度實施發(fā)射，具備持續(xù)開展航天育種搭載實驗的能力。
征集航天育種 “太空種子”有何神奇之處？
到底什么是航天育種？目前已經(jīng)有多少種子開展過太空之旅？如何才能成為一顆合格的“太空種子”？有哪些作物種子上過太空？航天育種就是“太空種菜”嗎？我們又為什么要鍥而不舍地開展航天育種實驗？帶著這些問題，進入今天（3月25日）的一問到底。
什么是航天育種？為何要進行航天育種？
我們先來看看什么是航天育種？我們又為什么要持之以恒地進行航天育種呢？
航天育種，就是將農(nóng)作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無法模擬的環(huán)境，如高真空、微重力、宇宙高能離子輻射等的誘變作用，使種子產(chǎn)生變異，再返回地面選育新種子、新材料，培育新品種的作物育種新技術。航天育種具有有益的變異多、變幅大、穩(wěn)定快以及高產(chǎn)、優(yōu)質、早熟、抗病力強等特點。其變異率較普通誘變育種高3—4倍，育種周期較雜交育種縮短約一半，由8年左右縮短至4年左右。
與傳統(tǒng)育種技術相比，它能在較短的時間內(nèi)提高農(nóng)產(chǎn)品的品質，創(chuàng)造出許多新品種，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
一顆“太空種子”是如何煉成的？
航天工程系統(tǒng)復雜程度高、技術跨度大，荷載容量彌足珍貴。那么，什么樣的種子才能獲得太空之旅的入場券？落地之后到成功育種又要經(jīng)歷哪些考驗？來了解一下。
被選中的種子一般要具備兩個條件：一是遺傳性穩(wěn)定，二是綜合性狀好。能夠獲得太空之旅資格的種子可謂“天選之種”。
據(jù)統(tǒng)計，一般種子在太空中的突變率僅為0.05%—0.5%，沒有變化的種子有很多，只有被宇宙粒子擊中的“幸運兒”才會在返回地面后被挑選出來。同時，由于基因突變具有不定向性，并非所有的種子都往好的方向突變，因此，只有符合要求的種子才能留下來。
挑選出的種子要進行多代篩選培育，同時還要經(jīng)過風、蟲、旱的考驗，只有通過這些嚴苛的試驗并得到權威部門審定的種子才是真正合格的太空種子。
“上天入地” 航天育種實驗如何開展？
航天育種看似只是航天員在實驗艙里培育植物的一個過程，但實際上卻是一個非常復雜的過程。那么，航天育種實驗到底是如何開展的呢？種子上天之前和進入太空之后，科研人員都要做哪些研究和準備工作呢？
在中科院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心有這樣一個儀器，專門用來模擬植物在微重力情況下的生長。
中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：這就是一個回轉器。它的作用是模擬空間微重力效應，因為空間的實驗機會畢竟是非常珍貴的，要在天上做一次實驗，要等很長時間，所以在地面我們就制造出來這么樣一個儀器來模擬，失去了方向以后對植物的影響。但是地面畢竟重力還是存在的，只能模擬空間的部分效應，所以最終要了解空間環(huán)境對植物的影響，還必須要上到太空去。
問天艙作為專門的實驗艙，裝備了專門的存儲區(qū)，包含4℃、-20℃、-80℃等多個溫區(qū)，這也是生命科學實驗比較常用的三個溫區(qū)，可以滿足不同特點、不同周期的實驗存儲要求。除此以外，問天實驗艙搭載了實驗柜，所采集的數(shù)據(jù)不僅量大，還需要實時傳輸。因此，航天科研人員用光纖在艙內(nèi)打造了一個帶寬更大、速率更快的局域網(wǎng)，再通過中繼衛(wèi)星傳到地面，便于科研人員開展研究。
中科院空間應用工程與技術中心研究員 郭麗麗：其實我們有很多地面系統(tǒng)，我們叫有效載荷運行管理系統(tǒng)，科學家利用這套系統(tǒng)可以去監(jiān)視。因為我們會對天上的數(shù)據(jù)進行接收，接收完之后會處理，呈現(xiàn)給科學家，科學家可以根據(jù)這些數(shù)值數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)去判斷載荷的健康狀態(tài)和科學實驗的進展情況，同時也可以通過這套系統(tǒng)的控制指令，時時干預科學實驗的進展情況，包括調參數(shù)、調模式。
航天育種就是“太空種菜”嗎？
神舟飛船成了“太空帶貨小能手”，一批批的作物種子接二連三地被送上太空。有人把航天育種理解為“太空種菜”，確實有種菜，但可不僅僅是種菜這么簡單。我們先來看看都有哪些作物種子上過太空？據(jù)了解，神舟十四號和神舟十五號載人飛船搭載了一百多家單位的千余份作物種子、微生物菌種等航天育種材料。神舟十二號和神舟十三號載人飛船返回艙則帶回了88家單位上千件（份）的作物種子和微生物菌種，從小麥、玉米、大豆到南瓜、水稻、番茄，還有魔芋、辣椒、棉花，甚至連處于休眠狀態(tài)的烏雞蛋都有。
去年的12月4日，神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，隨艙返回的還有水稻和擬南芥種子。此次空間科學實驗，是國際上首次開展水稻“從種子到種子”全生命周期空間培養(yǎng)實驗，這個項目共在軌開展實驗120天，完成了擬南芥和水稻種子萌發(fā)、幼苗生長、開花結籽全生命周期的培養(yǎng)實驗。這一成果也為進一步開發(fā)適應空間環(huán)境的作物提供了依據(jù)。
中科院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：我們進一步認識到了重力或者空間微重力對植物生長發(fā)育的影響，比如說葉子的夾角影響種植密度，種植密度影響單位面積產(chǎn)量。另外，一株里面發(fā)出很多小側枝，這個數(shù)目在天上是比較多的，這個也是影響農(nóng)業(yè)性狀的。我們進一步分析它的分子生物學機制，能找到這個關鍵基因的話，將來我們可以利用基因的變化來改造農(nóng)作物。
我國航天育種已取得哪些成果？
我國自1999年神舟一號飛行任務開始開展航天育種搭載實驗，多年來，我國開展的航天育種實驗都取得了哪些成果呢？最新數(shù)據(jù)顯示，自1999年11月神舟一號首飛及其后的歷次飛行任務中，累計為國內(nèi)400余家科研機構和高等院校搭載航天育種實驗項目3000多項，創(chuàng)制出4萬余份空間誘變種質材料，育成水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油料、蔬菜等新品種460多個，顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質。林草、花卉、中草藥和優(yōu)質牧草等，也有眾多載人航天工程支持的航天育種研究與應用成果。而中國空間站已步入應用和發(fā)展階段，目前也有大量的生物樣本正在空間微重力環(huán)境下開展實驗，我們也期待這些航天育種為我們帶來更多神奇。
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