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太空育种怎么进行?专家:像开盲盒

2021-12-09 16:31     来源:现代快报     航天育种宇宙射线
12 月 9 日 15:40,天宫课堂开讲。" 太空出差三人组 " 翟志刚、王亚平、叶光富在空间站授课。他们授课的项目中," 太空细胞学研究实验展示 " 引起了网友们的大猜想。有网友说," 植物由细胞构成,要是研究实验成功,航天员们是不是可以在空间站种蔬菜自力更生了。"

事实上,此前 " 神舟 " 系列飞船曾多次搭载各类种质资源上天,进行太空育种。这次神舟十三号飞船在前往中国空间站的时候,也带了不少种子一同上天。


△太空育种

那么,太空育种容易吗?种子在太空中会发生怎样的变化?江苏省农科院的专家来为你解读。

一.  8年前江苏省农科院150克种子 " 上天 "

2013 年,江苏省农科院的 150 克种子曾随神舟十号上天,进行太空育种实验。

150 克种子包括了蔬菜、油菜、水稻。其中,蔬菜有辣椒、番茄、西瓜、甜瓜、甘蓝共 5 大类作物 20 多个品种;油菜选取了两个品种,一个是常规品种宁油 20 号,另一个是一杂交品种的父本;水稻则选取了被誉为 " 江苏最好吃的大米 " 南粳 46。


△南粳 46

8 年过去了,这些上过太空的种子,它们发生过神奇的变化了吗?

江苏省农科院水稻育种专家王才林介绍,当年上过天的南粳 46 水稻种子不到 1000 粒。" 第一年我们就在海南进行了筛选育种,第二、第三年种植后没有发现什么变异。" 前年,又有 1000 粒南粳 46 水稻种子被带上了太空,回到地面后第一年发现有植株矮化现象,但到第二年种植时,这些矮化植株又没有什么变异了。" 明年我们将继续开展实验,期待能有收获。" 王才林说。

二.  “太空出差三人组”有一项任务:太空育种

神舟十三号航天员乘组已经 " 出差 " 四十多天了,他们在太空环境中将进行类型多样的科学研究和实验,其中有一项就是太空育种。

太空育种一直是航天任务之一,神舟系列飞船曾多次携带着各类植物种子一起上天。这次的神舟十三号也不例外,与三名航天员一起飞往中国空间站的还有陕西的鸡腰白豆子、子洲黄芪、樟子松,甘肃的天水元帅系苹果、四川的 " 川恢 970" 水稻,黑龙江的甜瓜、白菜、板蓝根 …… 种类繁多,粮食、蔬菜、瓜果、花卉、树木、药草等都有涉及。


△编号 Y2 的寿仙谷铁皮石斛种子

这些种子抵达了空间站,也就进入了微重力、超洁净、高真空的环境,而且会受到宇宙高能离子辐射、宇宙磁场等因素影响。" 太空中的辐射比较复杂,有很多人类暂时无法制造出的宇宙射线,对植物细胞中的基因会有诱变作用。" 江苏省农业科学院粮食作物研究所研究员吕川根博士告诉记者,太空育种与在地面上进行的辐射育种原理相似,只不过利用太空特殊的环境进行育种,可以更快、更多地让染色体发生基因突变,使得这些种子回到地面后,有更高的几率发现有利变异,也可能会获得在重力环境下诱变育种难以得到的有用性状。

三. 像开盲盒上过天不一定全是惊喜

" 经过太空辐射后的种子,能直接使用的非常少。" 吕川根说。

回到地面后的太空种子,要经过科学家们的层层筛选,并进行培育观察。只有符合育种目标且可以遗传的性状,才是有用的变异。而且,这些种子长期适应了地球环境,在太空中受到宇宙辐射之后,会一定程度上杀伤细胞,甚至是破坏染色体。细胞受损还可以通过营养吸附进行修复,但染色体受伤了就很难修复,因此,只有很少一部分种子能进行选育。


△水稻收获

由于基因突变存在不确定性,常常会出现正向突变和负向突变同时存在的情况,这时候就需要通过杂交转育的手段,将优异的性状进行转移,再通过培育形成新品种。

那么,哪些基因突变比较常见呢?吕川根告诉记者,从遗传学角度来说,单基因控制的性状发生变异较为常见,比如株高、生育期、果形等,就像我们常见的太空辣椒、太空南瓜,长得要比通常的品种大得多。而产量、品质这样的性状是综合因素造成的,是由多基因控制的系统,要想全部发生正向突变,概率非常低。不过也不是没有,福建省农科院培育出的 "II 优航 1 号 ",被称为 " 超级杂交稻 ",其父本就是通过太空诱变育种得来的。

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