太空种子的奇幻之旅

互推小编 2023-12-17

航天水稻新品种“花优707”，获得四川省第七届“稻香杯”优质米评选一等奖。省农科院生核所供图

航天水稻种子（左，红褐色）与普通杂交水稻种子的对比图。

12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱成功着陆，跟随航天员一起回家的，还有在太空旅行了100多天的农作物种子。在这次太空旅程中，水稻在中国空间站内完成了从种子萌发、幼苗生长到开花结籽的全生命周期培养实验，这在国际上尚属首次。种子在太空经历了怎样的奇幻旅程？四川有哪些农作物种子上过太空？种子“下凡”后，要变成我们餐桌上的食物，还会经历哪些过程？□四川日报全媒体记者史晓露

太空“出差” 在空间站驻留达6个月

“这是了不起的突破。”看到水稻种子在中国空间站内繁育出种子的新闻视频时，四川省农科院生核所生物技术育种与资源研究中心主任王平研究员很激动。

空间站内没有阳光、重力微小，种子如何发芽生长呢？原来，科学家们在问天舱内为植物提供了一个人造环境——“生命生态实验柜”。实验柜里有人工光源，可以通过调控光源的强度和光谱，为植物提供充足的光照。还可以浇水、进行气体控制，满足植物生长发育需求。

太空种水稻意义重大。“这说明在太空中种粮食是可行的。”王平说，这为将来载人深空探测蔬菜和粮食生产提供了理论支持。因为人类要在太空长期生存，就必须要保证植物能在太空完成世代交替，成功繁殖种子。

种子太空旅行的意义远不止于此。大部分飞上太空的种子，其实并没有“露脸”机会，它们只是跟随飞船做了一次长途旅行。

不过，可别小瞧这趟旅行。“太空中的高真空、宇宙射线、微重力等特殊环境，会让作物种子发生基因变异。”王平举例，比如水稻种子，在株高、生育期、米质、抗病性方面都可能产生突变。变异后的种子回到陆地后，经科研人员多代选育，会育出特性稳定、优质高产的新品种，这个过程就是航天育种。

尽管神舟十四号上并没有搭载省农科院生核所选送的种子，但此前，该所选送的水稻种子，已先后7次搭载宇宙飞船和返回式卫星进行航天育种，培育出20多个水稻新品种。

“去年神舟十三号升空时，我们选送搭载的种子数量最多，在空间站驻留时间最长，达6个月。”王平介绍，为了更好地受到宇宙射线照射，当时他们还专门为搭载的种子买了一张“舱外票”，“进入太空的这包种子，没有放在飞船舱内，而是放在飞船舱外的一个专门储存空间里，这样可以尽可能多地暴露在宇宙射线中。”

除了水稻，小麦、蔬菜、园林植物、油料作物等也是航天育种的常客，不同品种的诱变效果也不一样。“蔬菜种子在太空中最常见的突变是畸形。”省农科院园艺所蔬菜研究中心副研究员李志介绍，早在2008年，该所就把黄瓜种子送入太空，种出的黄瓜体型明显变大。目前我们吃到的太空椒、太空番茄、太空西瓜都是航天育种成果，这些品种体型更大，口感也不错，增产效益明显。

有研究发现，太空青椒比普通青椒的维生素C含量增加20%；太空黄瓜，不仅个头比普通黄瓜大，口感也更鲜嫩多汁；太空小番茄、太空西瓜的含糖量也比普通品种更高。

“天稻下凡” 通过田间层层选拔

12月13日，位于海南陵水县的四川省农科院的南繁基地内，科研人员正在种植新一季的水稻试验材料。

海南是农作物育种“加速器”，这里四季如春，冬天也能种水稻，因此可以实现农作物加代繁殖，缩短育种周期。“从太空返回地面的水稻种子，需要种在田间，经过6至8代的筛选、培育，才可能选育出优势明显、性状稳定的新材料。”王平说，今年播种了1000余份水稻新材料和新组合，其中就有不少是航天育种的后代。

在幼苗阶段，发生基因突变的材料一般还看不出太大差异，但到了水稻成熟期，差异就比较明显了。在此前的一次航天诱变中，王平所在团队就得到了一个水稻种子界的“红孩儿”——水稻颖壳呈红褐色的突变材料。“普通水稻的颖壳是秆黄色的，利用这种颜色差异，就能降低杂交水稻制种过程中的去杂难度，也可以利用色选机去除父本种子，实现机械化制种，降低种子生产成本。”王平说，利用这个突变材料，团队还创制出了国内外第一个具有红褐色标记性状的优质香型航天水稻不育系花香A，并选育出长江上游第一个航天水稻“花香7号”；团队最新育成的航天水稻新品种“花优707”今年还获得了四川省第七届“稻香杯”优质米评选一等奖。

除了颜色上的变异，省农科院生核所于2003年搭载神舟四号上天的“川航恢908”水稻育种材料，在后期田间试验中发现，谷穗变大了，千粒重增加了，“相当于亩产提高了。”王平说。

不过，并不是所有太空旅行都有好结果。

“种子在太空旅行，产生变异具有不确定性，就像‘开盲盒’。”国家油菜现代产业技术体系岗位科学家、省农科院作物研究所研究员李浩杰介绍，诱变具有很强的随机性，产生的变异有有利变异和不利变异，且发生变异的几率只有百分之几甚至千分之几。

从遨游太空到地面选育，再到一个新品种的诞生，顺利的话至少需要8-10年。“回到地面后，要把种子种到田间，在地面选育后的第二代就要规模化种植，需要对上千株材料进行田间观察和筛选，从中发现优良性状。”李浩杰说，早在2006年，他们就选送了一批油菜种子进入太空，经多代筛选，获得一些多分枝性等产量相关的优良性状材料，这些材料的利用对提升油菜产量有一定帮助。

成果应用不仅好吃还好看

“从太空‘旅游’了一趟回来的水稻，确实不一样。”今年9月，成都市双流区彭镇的种粮大户张广德种植的350亩“太空水稻”喜获丰收，尽管水稻生育期比普通品种缩短了10多天，但亩产仍达600公斤。

张广德种植的是航天优质稻品种“锦优90”，该品种由省农科院生核所和四川省水稻航天育种工程研究中心共同选育，2021年通过四川省审定，生育期140多天，具有产量高、抗病性强、米质优等特点。

“这个品种利用了航天诱变衍生材料选育而成。”王平介绍，生育期缩短，水稻就能提早收获，不会影响下茬作物播期。

如今，不少航天优质稻品种得到了农民认可。“我们已培育出了20多个航天水稻新品种，今年又有三个新品种通过省级审定。”王平介绍，这些品种产量高、米质优，亩产可达到600-700公斤，已在四川、云南、贵州、重庆等地得到广泛应用。

不只是水稻，航天蔬菜也在多地推广。在德阳市中江县南华镇南山村，当地种植了“太空莲”。“六七年前，我们就从广西引进了‘太空莲36号’，全村种植面积已达100余亩。”南山村党支部书记吕勇介绍，“太空莲”花期长、花色艳丽，而且莲子产量高，每亩莲子产量可达300斤，仅莲子的纯收益就达2000-3000元。每年夏季莲花盛开时，还有大量游客前来观光，助推了乡村旅游业的发展。

新奇特的航天果蔬基地成了乡村网红景点。在遂宁市安居区常理镇海龙村的国家航天育种中心凯歌基地，种植了50多个太空蔬菜品种，白色的太空茄子、鲜艳的太空辣椒、大如磨盘的太空南瓜……蔬菜收获时，不少游人前来打卡，还成了青少年的研学基地。

其实，航天育种成果早已在农业生产中得到应用。资料显示，自1987年我国首次将水稻、辣椒等农作物种子送上太空后，我国已培育出700余个航天育种新品系、新品种，其中通过国家和省级审定的航天育种新品种超过200个，年种植面积3000多万亩。

航天品种的商品化、产业化仍有巨大发展潜力。“比如航天蔬菜品种，由于制种和生产成本较高，目前还属于小规模种植，价格也偏高。”李志介绍，一些消费者对食用航天蔬菜新品种也有顾虑，担心食品安全问题。其实，航天育种只是通过太空的特殊环境，为作物基因突变提供更多可能性，并没有将外源基因片段插入种子中，因此不会造成食品安全隐患。下一步，在增强消费者对航天新品种认识的同时，将建立更加完善的育繁推一体化的现代种业体系，以加快航天育种科技成果转化。

来源：四川日报

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