事實上,此前 " 神舟 " 系列飛船曾多次搭載各類種質資源上天,進行太空育種。這次神舟十三號飛船在前往中國空間站的時候,也帶了不少種子一同上天。
那么,太空育種容易嗎?種子在太空中會發生怎樣的變化?江蘇省農科院的專家來為你解讀。
一. 8年前江蘇省農科院150克種子 " 上天 "
2013 年,江蘇省農科院的 150 克種子曾隨神舟十號上天,進行太空育種實驗。
150 克種子包括了蔬菜、油菜、水稻。其中,蔬菜有辣椒、番茄、西瓜、甜瓜、甘藍共 5 大類作物 20 多個品種;油菜選取了兩個品種,一個是常規品種寧油 20 號,另一個是一雜交品種的父本;水稻則選取了被譽為 " 江蘇最好吃的大米 " 南粳 46。
8 年過去了,這些上過太空的種子,它們發生過神奇的變化了嗎?
江蘇省農科院水稻育種專家王才林介紹,當年上過天的南粳 46 水稻種子不到 1000 粒。" 第一年我們就在海南進行了篩選育種,第二、第三年種植后沒有發現什么變異。" 前年,又有 1000 粒南粳 46 水稻種子被帶上了太空,回到地面后第一年發現有植株矮化現象,但到第二年種植時,這些矮化植株又沒有什么變異了。" 明年我們將繼續開展實驗,期待能有收獲。" 王才林說。
二. “太空出差三人組”有一項任務:太空育種
神舟十三號航天員乘組已經 " 出差 " 四十多天了,他們在太空環境中將進行類型多樣的科學研究和實驗,其中有一項就是太空育種。
太空育種一直是航天任務之一,神舟系列飛船曾多次攜帶著各類植物種子一起上天。這次的神舟十三號也不例外,與三名航天員一起飛往中國空間站的還有陜西的雞腰白豆子、子洲黃芪、樟子松,甘肅的天水元帥系蘋果、四川的 " 川恢 970" 水稻,黑龍江的甜瓜、白菜、板藍根 …… 種類繁多,糧食、蔬菜、瓜果、花卉、樹木、藥草等都有涉及。
這些種子抵達了空間站,也就進入了微重力、超潔凈、高真空的環境,而且會受到宇宙高能離子輻射、宇宙磁場等因素影響。" 太空中的輻射比較復雜,有很多人類暫時無法制造出的宇宙射線,對植物細胞中的基因會有誘變作用。" 江蘇省農業科學院糧食作物研究所研究員呂川根博士告訴記者,太空育種與在地面上進行的輻射育種原理相似,只不過利用太空特殊的環境進行育種,可以更快、更多地讓染色體發生基因突變,使得這些種子回到地面后,有更高的幾率發現有利變異,也可能會獲得在重力環境下誘變育種難以得到的有用性狀。
三. 像開盲盒上過天不一定全是驚喜
" 經過太空輻射后的種子,能直接使用的非常少。" 呂川根說。
回到地面后的太空種子,要經過科學家們的層層篩選,并進行培育觀察。只有符合育種目標且可以遺傳的性狀,才是有用的變異。而且,這些種子長期適應了地球環境,在太空中受到宇宙輻射之后,會一定程度上殺傷細胞,甚至是破壞染色體。細胞受損還可以通過營養吸附進行修復,但染色體受傷了就很難修復,因此,只有很少一部分種子能進行選育。
由于基因突變存在不確定性,常常會出現正向突變和負向突變同時存在的情況,這時候就需要通過雜交轉育的手段,將優異的性狀進行轉移,再通過培育形成新品種。
那么,哪些基因突變比較常見呢?呂川根告訴記者,從遺傳學角度來說,單基因控制的性狀發生變異較為常見,比如株高、生育期、果形等,就像我們常見的太空辣椒、太空南瓜,長得要比通常的品種大得多。而產量、品質這樣的性狀是綜合因素造成的,是由多基因控制的系統,要想全部發生正向突變,概率非常低。不過也不是沒有,福建省農科院培育出的 "II 優航 1 號 ",被稱為 " 超級雜交稻 ",其父本就是通過太空誘變育種得來的。