SpaceX CRS-27 貨運飛船將 IAEA 和 FAO 的種子從國際空間站運到地球，并在美國加利福尼亞州佛羅里達州的海岸附近進行了降落傘輔助濺落。(照片：美國宇航局)

去年送入太空的種子今天返回地球，這是國際原子能機構 (IAEA) 和聯合國糧食及農業組織 (FAO) 共同努力的新里程碑，旨在開發可幫助提供充足糧食的有韌性作物地球升溫。

植物自然進化以在周圍環境中茁壯成長，但作物一直在努力跟上當前氣候變化的步伐。世界變暖，全球人口不斷增加，導致世界各地的農民都在努力滿足糧食需求。為了支持這些農民并改善全球糧食安全，原子能機構和糧農組織通過其糧農組織 /原子能機構糧食和農業核技術聯合中心，將種子送入太空，以探索宇宙輻射對加速許多自然遺傳適應的影響需要的莊稼。他們返回地球為科學家開始分析結果鋪平了道路。

擬南芥和高粱種子于2021 年 11 月 7 日從美國弗吉尼亞州的 NASA Wallops 飛行設施發射升空，并在國際空間站 (ISS) 待了大約 5 個月，之所以被選中，是因為已經有大量科學數據可供比較。 4 月 15 日 17 點 05 分，SpaceX CRS-27 貨運飛船從國際空間站釋放，并于 22 點 58 分在美國加利福尼亞州佛羅里達州海岸降落傘輔助濺落。他們現在將開始返回位于奧地利塞伯斯多夫的糧農組織/原子能機構聯合中心實驗室的旅程，在那里將對他們進行篩選和分析以獲得理想的特性。

“宇宙作物項目是一個非常特殊的項目。這是一門可以在不久的將來對人們的生活產生真正影響的科學，它可以幫助我們種植更結實的作物并養活更多的人，”原子能機構總干事拉斐爾·馬里亞諾·格羅西說。“IAEA 和 FAO 的科學家們可能已經用輻射突變種子 60 年，并創造了數千種更強大的作物供世界使用，但這是我們第一次在天體生物學這樣令人興奮的領域進行試驗。”

“現在種子回到了地球，我們可以看到宇宙輻射、微重力和極端溫度的影響，并將它們與我們聯合實驗室中產生的結果進行比較。這項開創性的實驗可以幫助開發能夠適應氣候變化和促進全球糧食安全的作物，”糧農組織總干事屈冬玉說。

種子將經過植物檢疫進口流程，這是植物材料跨境運輸的標準要求，以在最終到達實驗室之前最大限度地降低引入新害蟲的風險。

實驗室中的輻射通常發生在使用伽馬射線或 X 射線的機器中，這會加速自發遺傳變異的過程。科學家們致力于確定受輻照種子的積極特性，并將該特性傳給后代。通過這種方式，植物進化得更快，具有理想的品質，包括抗病性和耐旱性。太空中廣范圍和較重的輻射與微重力和溫度等其他極端因素相結合，可能引發地球上輻射源通常不會遇到的基因變化。

“這是 FAO 和 IAEA 的第一項可行性研究，旨在確定宇宙輻射、微重力和極端溫度對植物基因組和生物學的影響，以產生足夠的遺傳變異以增強對氣候變化的適應性，”該部門科長 Shoba Sivasankar 說。糧農組織/原子能機構聯合中心的植物育種和遺傳學。

擬南芥是一種水芹，種植起來既簡單又便宜，而且能結出許多種子，將測試其對干旱、鹽分和高溫的耐受性。高粱是一種營養豐富的谷物，可以在干旱的土地上生長并且能夠適應氣候變化，將測試其適應氣候變化的理想特性。這兩種種子都將在性狀選擇之前培育到下一代，隨著擬南芥生長速度的加快，這取決于它們何時到達塞伯斯多夫的實驗室，初步結果可能會在 2023 年 10 月公布。

在這兩種作物中，將提取 DNA 并測序，以比較在實驗室中接受過輻射的種子、位于國際空間站內的種子以及位于國際空間站外并完全暴露于宇宙輻射的種子之間的變化、微重力和極端溫度。這些比較，連同植物生物學的比較分析，將有助于了解惡劣的太空條件是否對作物改良具有獨特的有價值的影響，并可能使地球上的人們受益。

背景

近 60 年來，位于奧地利維也納的糧農組織/國際原子能機構聯合中心一直在加快利用輻射開發新農作物品種的植物育種研究。在植物農業的歷史上，自然選擇或進化育種，也稱為突變育種，一直是作物馴化和植物育種的驅動力。它們負責植物對不斷變化的環境的遺傳適應，并導致作物的改良。迄今為止，已經利用輻射誘導的遺傳變異和突變育種開發了 210 多個植物物種的 3400 多個新品種——包括 70 個國家的農民使用的眾多糧食作物、觀賞植物和樹木。