航天育种是神州人独创 专家解密太空菜是或不是安全

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经历过太空遨游的农作物种子,返回地面筛选、种植后,不仅植株明显增高增粗,果型增大,产量比原来普遍增长而且品质也大为提高。太空环境对植物基因产生影响已经得到各国科学家的证实,但是对太空育种原理的解释仍在争论之中。

  利用航天器研究植物生长发育及遗传变异的工作,已有30多年的历史。植物种子在外太空都会产生哪些微妙变化?

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科学家认为,太空育种主要是通过强辐射、微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异。由于亿万年来地球植物的形态、生理和进化始终深受地球重力的影响,一旦进入失重状态,同时受到其他物理辐射的作用,将更有可能产生在地面上难以获得的基因变异。综合太空辐射、微重力和高真空等因素的太空环境对植物种子的生理和遗传性状具有强烈影响,但是究竟主要是哪些因素产生影响,以及如何产生影响,至今还没有定论。来源:航天科技集团网站

今年年初,重庆大足县农民罗登强提供的荷花种子搭载返回式卫星飞入太空后返回了地面。现在在他的育种室里,这些种子中的一部分已经开出了美丽的花朵。但专门负责罗登强荷花太空育种的工程师在接受记者采访时说,150粒从太空返回的荷花种中,有近60粒没有成活,产生变异的数量也很少,但是他们打算继续这项工程,一直持续到2008年。今年5月,有消息称,中国,同时也是世界上首颗专门搭载农作物种子的返回式卫星即将于9月发射,这是我国太空育种发展具有开拓性的大手笔。消息一出随即引起关注。植物种子在外太空都会产生哪些微妙变化?太空育种如此大手笔能否达到预期的效果?近日,国内空间生物权威专家接受了本报采访。

2010年9月2日,在江苏省泰州市海陵现代农业科技示范园区,新采摘的巨型南瓜吸引了游人。南瓜直径近1米,高0.6米,重180公斤,是通过航天育种培育成的新品种。

特写 一个太空青椒的自述

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我原是一个最普通不过的青椒种子,但现如今我不但被科学家视为掌上明珠,百般地爱护,我结出的青椒还身价倍增,去过全国甚至世界各地大小展会。这些变化全都因为我有过一次太空之旅。除了杨利伟这些宇航员,“可上九天揽月”的就是我了,因此我的果实也有了一个新名字叫“太空青椒”。

新闻背景

说起那次旅行还是10多年以前,我和近千个兄弟被科学
家装在一个白色的小布袋子里,放在返回式卫星内的一个空余的小地方。
火箭发射,我们随着卫星被送上了距地面200千米到400千米的宇宙空间。

“神舟八号”飞船在与“天宫一号”成功完成两次对接试验后,预计将于明晚返回地球。人们在欢呼庆祝我国载人航天工程取得又一个重大技术突破的同时,注意到“神舟八号”飞船又一次进行了植物种子的空间搭载试验。这是我国自1987年开始利用返回式卫星搭载植物种子以来的第25次种子空间飞行航天育种试验。

宇宙空间可不比我们在地球上舒服,那里是真空环境,由于失重原因,我们都漂浮起来,高能粒子会穿过我们的身体。

中国科学家提出航天育种新思路

由于卫星一天时间内就要绕地球飞行几十圈,不停的日夜变换都让我们来不及调整时差,还好,卫星内的14―32摄氏度的温度还能保证我们勉强度日。

国家航天育种工程首席科学家、中国农科院航天育种研究中心主任刘录祥告诉记者,所谓航天育种,准确地讲叫航天诱变育种,是利用航天特殊环境因素诱变农业生物遗传改良,具体指利用空间环境的宇宙粒子、微重力、弱地磁、高真空等综合因素,在空间环境对农业生物的诱变作用来产生有益的基因变异,返回地面后通过进一步选育,创造农业育种材料、培育新品种的农业生物高技术育种新方法。

就是这样几天的旅行下来,我们都顾不上欣赏宇宙空间的景色,有些兄弟就因为敌不过这样的环境“阵亡”了。剩下的,有些还是精神百倍地回到地面,但还有包括我在内的一些种子的身体却悄悄发生了变化。当然这些变化都是我们回到地面后,在育种室里生根发芽后才能看到的。科学家把我挑出来,因为我结出的青椒比平时大三四倍,而且营养丰富,生长适应环境的能力强,在北方高寒、旱的环境中都能够保证高产。

1987年8月5日,时任国家863计划应用生命科学课题责任专家蒋兴村研究员,利用我国第九颗返回式科学试验卫星首次成功搭载了一批水稻和青椒等农作物种子。当时,搭载农作物种子的目的并不是为了育种,只是想看看空间环境对植物遗传性是否有影响。但是,科学家在实验中无意发现,极个别上过天的种子中发生了一些意外的遗传变异。后来人们开始考虑利用这种方式进行农作物航天育种。

最新研究进展

早在20世纪60年代初,前苏联及美国的科学家就开始将植物种子搭载卫星上天,在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。1996年至1999年,俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。到2009年底,美国国家航空航天局所属的作物生理学实验室已经筛选出适合空间站培植的超矮小麦、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品种或品系。目前美欧利用国际空间站进行的太空植物试验研究,最终目的要使宇宙飞船成为“会飞的农场”,培育和筛选适应航天环境生长的不同植物品种是国外航天生物工程研究的重要方向。迄今为止,国外尚未见到有关利用航天诱变进行农作物育种的研究报道。

据统计,一般种子太空中突变率仅在0.05%―――0.5%之间,一点变化都没有的种子有很多

只有百分之几的优异者才能叫“太空种子”

原中国科学院遗传所研究员,被称为“中国空间育种第一人”的蒋兴村告诉记者,太空育种主要是通过强辐射,微重力和真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异。由于亿万年来植物的形态、生理和进化始终受地球环境的影响,因此一旦进入太空将有可能产生地面上难以获得的基因变异。从卫星搭载回的物品中精选出优质的品种,植物的果实大小、营养物质的含量以及抗病虫害等方面均有显著改善。

刘录祥说,并非所有的种子只要上天一转,回到地面就会变得高产优质。卫星搭载过的种子只有百分之几甚或千分之几可能发生变异。尽管这一突变率较之传统的物理及化学诱变剂已相当突出,但仍有不少种子未发生任何突变或发生负效应突变。育种家往往要经历至少4至6年的时间,经过选择、淘汰、试种、审定,最终选育出优质高产的精品。因而,从众多空间飞行过的种子中筛选鉴定出有希望的真正“太空种子”,就成为一项艰苦复杂的工程。

植物的种子只要送上太空就能产生突变?种出的蔬菜瓜果就能增产吗?现在对于太空育种的宣传,往往让人对太空育种的神奇充满向往。大连海事大学环境系统生物研究所所长孙野青教授说,不是说只要种子上过太空,就一定会发生突变。并且不同品种其突变率也有很大差别。经过统计,一般种子突变率是在0.05%―――0.5%之间,一点变化都没有的种子有很多。在所发生的突变中,也并非全都是抗病能力增强、高产和早熟等有益变异,甚至从总体上来看,减产、抗病能力减弱等不利于生产的劣性突变表现得更多,因为太空毕竟是一种特殊的极端环境。

以小麦为例,我们可以在下面图表的流程中看到航天育种的全部过程。

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