此次試驗搭載的萬州古紅桔
5月8日13時49分,長征五號B運載火箭搭載的載人飛船試驗船返回艙安全著陸,這意味著近千種包括林草種苗在內的植物材料結束了為期3天的太空之旅。
此次太空育種搭載林草花卉、中草藥、農作物等植物種子和生物菌種等試驗樣品988件(份)。媒體公開報道的主要品種如“贛州油”系列油茶,炎陵黃桃,小櫻桃,萬州古紅桔,云南高原特色觀賞園藝植物,“喜哈拉”甜葉菊,白黃瓜,黃精花楸肽,食用菌種,菌絲,周和平人參果,“農信農業”火龍果、“圣天寶地”谷子等。
此次試驗搭載的“贛州油”系列油茶
此次遨游太空的炎陵黃桃種苗
其中引人注目的還包括華東理工大學的微生物采油菌種。微生物采油是利用微生物自身有益活動或代謝生物表面活性劑等產物,來提高原油采收率、延長油田開發壽命的新技術,目前為國際上油田開發領域研究熱點。
長征五號試驗船接受的空間總輻射劑量和微重力環境均與以往神舟飛船、天宮實驗室和返回式衛星所經歷的空間環境不同,為開展空間輻射生物學研究、空間誘變和航天育種研究與實驗提供了前所未有的寶貴機會。
神奇的“太空變”:可能變好,也可能變壞
太空育種也稱航天育種,就是將農作物種子或試管種苗送到太空,利用太空特殊的、地面無法模擬的環境誘變作用,使種子產生變異,再返回地面選育新種子、培育新品種的育種新技術。
我們送上去的物種,有的變得更好,有的變得更糟,有的是不變,但是我們需要的是變得更好的,能夠為人類服務的。從太空回來的種子經過培育,挑選出的優良品種要經過不少于4代的種植和篩選。
自神舟一號開始,中國載人航天工程辦公室在每次飛行試驗任務中都安排太空育種搭載項目,先后搭載農作物、林草、花卉、野生菌、中藥材、經濟作物等近千個品種的籽種、種苗和生物菌種,如油松、白皮松、石刁柏、毛果蕓香、云南特色花卉、咖啡、龍膽草、一串紅、核桃、辣木、松茸、黑牛肝、甘草、黃芪、煙臺紅富士、彩色苗木、草坪種子,以及各種農作物。
人類仍無法控制太空育種的變異方向
太空育種具有有益的變異多、變幅大、穩定快,以及高產、優質、早熟、抗病力強等特點,其變異率較普通誘變育種高3-4倍。
科學家認為,太空育種主要是通過強輻射,微重力和高真空等太空綜合環境因素誘發植物種子的基因變異。由于億萬年來地球植物的形態、生理和進化始終深受地球重力的影響,一旦進入失重狀態,同時受到其他物理輻射的作用,將更有可能產生在地面上難以獲得的基因變異。綜合太空輻射、微重力和高真空等因素的太空環境對植物種子的生理和遺傳性狀具有強烈影響,但是究竟主要是哪些因素產生影響,以及如何產生影響,至今還沒有定論。
經歷過太空遨游的農作物種子,返回地面種植后,不僅植株明顯增高增粗,果型增大,產量比原來普遍增長而且品質也大為提高。在我國,人們培育出了更豐產的水稻、小麥,高產、優質、抗病的的青椒,胳膊一樣粗的黃瓜,可一人熊抱的西瓜,籃球一樣大的茄子,更大更甜的草莓,花更大花期更長的牡丹,香味更濃的花卉……俄羅斯曾把做圣誕樹的青桿或白桿(松科冷杉亞科云杉屬植物)帶上天,從太空回來的圣誕樹長得非常高大。
到目前為止太空育種取得了不錯的成效,但仍無法控制種子的變異方向,只能是任其發展,這是當今世界的科學空白區,等待著科學家們去做進一步的探索。
太空變異本質上與自然變異一樣
太空食品是否安全?專家普遍認為,太空育種并沒有將外源基因導入作物中使之產生變異。作為誘變育種技術,太空育種可使作物本身的染色體產生缺失、重復、易位、倒置等基因突變。這種變異和自然界植物的自然變異一樣,只是時間和頻率有所改變。太空育種本質上只是加速了生物界需要幾百年甚至上千年才能產生的自然變異。
林木太空育種為何進展緩慢?
早期太空育種多集中于農作物,現今已經延伸至林業中的用材林木、城市森林景觀的園林植物,還有當今被稱為能源植物的油料植物,其中部分品種已經大面積推廣,特別是在廣西、福建、甘肅都有大面積種植。
專家們越來越期待通過林木種子上天,來改變林木種子的質量性狀,如色彩和粒性等由單基因控制的性狀,以期在林木遺傳育種領域尋求新的突破。
過去人們對林木的期待,更多的是對數量性狀的要求,特別是生長量的要求,而這是由數量基因控制的。根據微效多基因假說,林木的數量基因是眾多的,其中某個或某幾個基因的改變對提高林木數量性狀的效益并不顯著。專家所做的大量試驗已證明了這一點,這可能正是長期以來,林木太空遺傳育種并沒有取得農業上那樣喜人成果的原因之一。
但現在,隨著人類對樹木多種價值的探索利用,太空育種技術無疑會給林木遺傳育種帶來更多新期待。
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