“太空鲜花”首次大规模售出,有什么神奇之处?且看一粒种子的“太空之旅”
转自:彭薇
近日,太空育种鲜花入驻中国电商平台,首批上线的有山丹丹、月季、康乃馨等品种,这也是国内太空育种鲜花首次大规模面市。植物在外层空间的生长,一直是科学界非常感兴趣的课题。一粒种子被带入太空,再回到地球,会经历怎样的历程?作为世界上为数不多的国家掌握的技术,“太空育种”有哪些神奇之处?
种子进入“超级实验室”
都说种菜、种花是刻在中国人骨子里的天赋,种养一盆太空育种的鲜花,将是怎样的体验?首批上线的太空育种鲜花,以山丹丹为例,它原本在陕西延安一带种植,适应15℃—30℃之间的温度,而经过太空育种培育出来的“延丹1号”,耐高温和低温,即使零下30℃也能正常过冬。一个冬天不见水也能开花,在酸碱性土壤中都可种植。再比如超市里售卖的“太空番茄”“太空西瓜”,它们不是来自外太空的植物,而是土生土长的地球种子。只是被送往太空接受宇宙射线照射,再随着卫星或飞船返回地球,在地面进行杂交和筛选。这项神奇的技术被称为“太空育种”,也叫“航天育种”。通俗地说,就是种子被宇航员带入太空,经历一段太空环境后,再返回地球进行培育。这是一种将辐射、宇航、育种和遗传等学科综合起来的高新技术。
在国内外农业育种过程中,辐射育种十分常见。对种子来说,太空就是一个超级实验室,是提供辐射的绝佳场所,因为它具备了微重力、弱地磁、强辐射、高真空、极洁净、超低温等极端条件,在这个环境中引起植物基因变异的概率更高、程度更彻底、周期更短,因此太空育种的鲜花花期更长、花朵更鲜艳,而育种后的蔬菜更加高产优质,口感也更好。种子的“太空之旅”是伴随现代航天事业的发展而实现的。目前,世界上只有美国、俄罗斯、中国三个国家拥有返回式卫星技术。第一批进入太空的生物体是1946年7月由美国发射的,具体的物品是“特别开发的种子”,但是样品没有回收。所以真正的太空育种是从20世纪60年代开始的。1966年,美国发射了第一颗专用生物卫星,开始在上面搭载植物和植物种子。后来,又利用其他航天器搭载了燕麦、小麦、扁豆、松树等植物的种子、幼苗,进行研究实验。中国的太空育种始于1987年。当年8月,我国第九颗返回式卫星搭载精挑细选的小麦、水稻、青椒等百余个品种的农作物种子,顺利完成首次“太空之旅”。返回地球后,它们经过杂交培育,诞生了大豆“铁丰18”、棉花“鲁棉1号”等一批获得国家发明奖的优良新品种。我国先后30多次利用返回式卫星、神舟飞船、天宫空间实验室和其他返回式航天器搭载植物种子,培育了700多个太空育种新品种,不仅有粮食、蔬菜、水果、油料等农作物品种,还有林草花卉、中草药等新品种。
不是所有种子都能完成使命
一颗种子要完成太空育种的使命,并不是一件容易的事。种子要经过层层筛选,而且还带了几分“开盲盒”的幸运色彩。什么样的种子才会被带入太空?比如,神舟六号携带秋海棠、苦苣苔和灯盏花等植物种子,神舟七号搭载80多个品种的蔬菜种子,神舟八号携带红豆杉、橄榄等种子,神舟九号和神舟十号则分别携带云南普洱茶种子和人参种子等。载人航天工程的载荷资源十分珍贵,种子要经过纯度、净度、发芽率等标准严苛的筛选,只有果实饱满、活力好且遗传稳定性高的种子,才可能随宇航员一同在太空“出差”。即使进入太空,能顺利完成基因突变的种子比例可能不到10%。在科学家看来,航天诱变和“开盲盒”有几分相似。因为一些种子在宇宙环境里并不会发生变化,或者发生的变化毫无意义或只产生倒退的变化(结果实率降低、甜分流失、成熟期延长等)。种子在诱变过程中,其遗传物质哪部分发生变化,如何变化,这其中存在极大的随机性和不可控性。所以,进入太空的种子,只有发生良性基因改变的才能被留下,成为“天选之种”。它们再被送往全国各地多个生态区进行筛选、繁殖、培育,成为高产优质的新品种,最终进入市场和餐桌。整个过程需耗时6年至8年。
实验证明,并不是所有植物都适合太空育种。以发芽率来说,小麦、玉米、棉花、向日葵、大豆、黄瓜和番茄等是有所突破的,其种子经过太空辐射后,活力和发芽率都有所提高。而水稻、豌豆、青椒等种子和未上过太空的种子相比没有多大差异。科学家发现,经过太空历练的种子,其发芽率、作物产量、抗病性、抗虫性、养分含量以及植物花朵的颜色、高矮等性状都会发生改变。但这样的变化并没有规律可循。据统计,对人类有益的突变约占3‰。如今,全国多个省市都有太空育种蔬菜销售市场。经国家相关机构检测,太空育种蔬菜比普通蔬菜的营养含量高30%左右,所以价格也较普通蔬菜略贵。
变了模样的太空蔬果安全吗
地面上普通的番茄、黄瓜、青椒种子,去太空转悠一圈,回到地球便变换了模样。对于太空育种的蔬菜、水果,有人担心安全问题,这些东西可以放心食用吗?从原理上来看,太空育种和常规诱变育种一样,都是植物自身的基因组序列发生改变,没有增加任何放射性。早在20世纪80年代,世界卫生组织、国际原子能机构、联合国粮农组织共同认定航天育种产品是安全的。经过太空育种的番茄仍然是番茄,大豆还是大豆,并没有外来生物基因导入与整合,其物种并未发生本质的变化。这就好比,DNA的基因排列是“1、2、3、4”,经过太空育种后的基因排列是“1、4、3、2”,只是排序发生变化。
从实际培育情况来看,经过太空育种的蔬果,味道、口感和营养都比普通蔬果更好。比如,太空黄瓜除了个头比普通黄瓜要大,味道更加鲜嫩多汁;太空小番茄比普通番茄的含糖量更高,吃起来更香甜;太空紫薯更加甜糯,还有水果的清香;太空土豆的外皮呈黑色,内里是紫色,富含花青素,有美容保健的作用等。
中国对太空育种展开研究已有30多年。2006年9月,我国发射了首颗航天育种专业卫星——“实践八号”,这意味着我国的农作物种子第一次拥有了太空专属“座驾”。“实践八号”搭载了粮、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大类、152个品种、2000多份种子等,推动我国太空育种研究实现跨越式发展。
目前,中国空间站已经全面建成,将会有更多的种子进入“太空之旅”,也会诞生更多优良的新品种。种子寄托了人类追求美好生活的愿景,期待它们在太空遨游后给我们带来更多的惊喜与变化。
(图片来源:新华社)