杏彩平台主管把种子送上太空,到底有啥用?

2021-12-06 10:35

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  927日下午,神舟十二号载人飞船返回舱在北京举行开舱仪式,航天技术人员取出了航天搭载物品。

  技术人员将这些上过天的物品一件件取出,其中包括搭载的特色作物种子,把这些上过天的种子移交给了云南省、宁夏回族自治区、航天育种产业创新联盟。

  航天技术人员取出搭载物品

  (来源:北京日报)

  从神州一号飞船到神州十二号飞船都会把种子带到太空中,这种“历练”有什么用呢?

  Part.1

  为什么要把种子送上太空?

  送种子上太空的航天育种思路源于电离辐射育种,其技术原理是利用γ射线、X射线或其他辐射源诱发植物种子的生物遗传物质发生改变,再通过人工选择性培育,按照人类的需求筛选出优良品种。

  航天育种是近几十年发展起来的一种新型育种技术,是航天技术、现代农业技术和生物技术相结合的产物。

  与传统育种技术相比,它能在较短的时间内大大提高农产品的品质,创造出许多新品种,在现代农业的快速发展中发挥重要作用,很好地解决了粮食短缺问题。

  太空中环境与地球上有着诸多不同,除了具有微重力、高真空的环境外,还有很强的太空辐射,尤其是γ射线、高能质子和宇宙射线,这些辐射是种子发生变异的主要因素,使得植株的生理特性和形态特性发生改变。

  Part.2

  “太空历练”的种子会发生啥变化?

  科学家们发现,经过太空历练的种子的发芽率、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。

  但其变化并没有什么规律,大都是随机性的,且太空育种并不能使每一颗种子都发生突变,据统计,对人类有益的突变也大约只占3%。

  不同植物或同一植物品种对太空辐射的敏感性是不同的。

  就种子发芽率而言,小麦、玉米、棉花、向日葵、大豆、黄瓜和番茄的种子经过太空辐射后,它们的种子的活力和发芽率都有所提高;而水稻、谷子、豌豆、青椒、烟草等植物种子的发芽率则与未上过太空的种子相比并无显著差异。

  除此之外,高粱、西瓜、茄子和萝卜的种子在经过太空历练后,发芽率甚至会降低,航天高粱种子萌发和幼苗生长受到强烈抑制,生育期推迟。

  因此,并不是所有植物都适合航天育种。

  我国对水稻、小麦、棉花、青椒和芝麻等作物利用太空育种的方式获得了一系列的新品种,其中已通过国家或省级审批的新品种和新组合超过30个。

  目前,在山东、河北、江苏等地都有太空蔬菜销售市场,太空蔬菜比普通蔬菜价格会贵一些。但太空蔬菜味道好、营养丰富,经国家相关机构对比,太空蔬菜比普通蔬菜的营养含量高约30%。

  说不定你家的餐桌上就会出现太空蔬菜——维C含量更高的甜椒、超级甜的番茄、五种颜色的玉米、胳膊一样粗的黄瓜、一米多长的莲藕。

  Part.3

  种子回到地球能直接投入市场吗?

  当然不能!

  上过天的种子有变好的也有变坏的,因此,还需要几年的培育进行定向筛选。

  以小麦的育种为例,需要以下4个步骤:

  1)观察一代种子。上过天的种子是一代种子,将一代种子种下去,科研人员任其生长不做筛选,只记录其一些变异性状。

  2)优选二代植株。将一代植株所结的种子继续播种,培养第二代植株,接着继续对二代植株进行观察,由于第二代植株的突变率增加,变异更明显,根据育种需求进行定向选择。如想要获得抗倒伏特性的小麦,则筛选变矮的植株;想要提高小麦产量,就筛选穗子变大的植株;想要一年多次收获,则筛选早熟的植株。

  3)确定植株稳定性。将上面筛选出的种子继续播种,让其自交繁殖,如此繁育3-4代后,观察这些变异的性状是否能够稳定遗传。

  4)群体比较和异地试种。对具有遗传稳定性的种子进行群体比较试验以及在不同地理位置的试种试验,从而确定其在不同环境下是否都能稳定地表现出优良的变异后性状。

  因此,每次上过太空的种子都要像这样通过几年的筛选,再经农作物品种审定委员会审定才可以被称为真正的太空种子

  Part.4

  太空育种植物是转基因?安全吗?

  部分公众会对太空种子种出来的太空蔬菜安全性提出质疑,觉得变异就是不安全。

  其实,太空育种不同于转基因,因为辐射诱变只是改变了种子的遗传序列,并没有引入新的外源基因。

  即便没有上过太空,在自然环境中种子也会发生类似的变异,但变异的速度时间是相当漫长的。

  太空育种可以理解为地面上的加速变异,因此太空繁殖是安全的。

  从太空返回地球的种子也要逐层测试,没有发现放射性物质,所以太空培育的作物是安全的。

  因此,大家可以对太空育种植物放心。

  如果你得到了一颗上过太空的种子,你会怎么种?

  本文专家: 杨超,中国科学院大学化学博士

  来源: 科普中国微信

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