金聲

太空育種不是變魔術(shù)

由于工作關(guān)系，我問過幾位同學(xué)“你了解太空育種嗎？”同學(xué)們回答說：“植物的種子經(jīng)過太空旅行后，西瓜長得又大又甜，糧食能豐產(chǎn)，魚卵上天后魚長得個大，肉好吃……”好像種子到太空洗禮一次，就像舞臺上魔術(shù)大變活人一樣，老頭進去出來就成美女了！種子回到地面就可稱王了……簡直是天方夜譚！

太空育種是科學(xué)不是魔術(shù)，是集航天技術(shù)、生物工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)育種技術(shù)等于一體的農(nóng)業(yè)育種新途徑，是20世紀農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域最尖端的科學(xué)技術(shù)課題之一。目前，只有美國、俄羅斯、中國3個國家擁有返回式衛(wèi)星技術(shù)可以用于搭載太空種子進行科學(xué)實驗，中國在太空育種方面已經(jīng)走在世界的前列。

什么是太空育種

太空育種，也稱為空間誘變育種，就是將作物的種子或試管種苗用航天器（返回式衛(wèi)星、飛船、航天飛機）送到太空，利用太空獨特的、地面無法模擬的環(huán)境，即高真空、宇宙磁場、高能離子輻射、高潔凈、無菌的誘變環(huán)境，使作物種子產(chǎn)生變異。當(dāng)航天器返回地球后，通過農(nóng)業(yè)育種技術(shù)選育出新種子、新材料，培育新品種的育種新技術(shù)。

太空育種是使作物種子、試管苗在太空誘導(dǎo)環(huán)境中，經(jīng)過宇宙強輻射、微重力、高真空等綜合環(huán)境因素誘發(fā)種子的基因變異。億萬年來，地球上的生物形態(tài)、生理與進化始終受地球重力環(huán)境的制約，當(dāng)進入太空失重狀態(tài)，同時又受到宇宙射線的輻射作用等，使其可以獲得地面上難以產(chǎn)生的基因變異。這里筆者要向青少年朋友強調(diào)的是：不是所有種子都產(chǎn)生變異，而是只有極少數(shù)的種子產(chǎn)生了變異，不同種子中大約只會有0.03%？0.5%產(chǎn)生變異。這是因為生物億萬年形成的牢固基因一般情況下是很難改變的，大多數(shù)種子并沒有發(fā)生任何改變，當(dāng)然還有一小部分適應(yīng)不了太空環(huán)境而死亡了。即便是產(chǎn)生變異的那部分也是處于不可控的狀態(tài)，其中有的會向人們需要的反方向產(chǎn)生變異，你想讓它長果實它卻長了根，或是味道使人接受不了，只有極少數(shù)的一部分向人所需要的正方向變異。怎樣將這些向人需要的方向變異的種子挑選出來，這是太空育種的關(guān)鍵一步，一般都會有長達4？5年的育種過程。這樣在天上經(jīng)過洗禮的種子才能成“仙”。這個過程是一項非常艱苦且需要萬分仔細的工作。從太空回來的第1代種子從種到成熟需要對每一株作物的生長情況作觀察登記，記錄同樣條件下實驗地塊和對比地塊土壤、施肥、打藥、灌溉、耕作、管理等情況，2個地塊同等對待。第1年大部分性狀沒有什么改變，對于極少數(shù)出現(xiàn)向人們希望方向變異的植株種子進行2代、3代培育選優(yōu)，當(dāng)?shù)?代出現(xiàn)穩(wěn)定植株的作物種子經(jīng)過專家鑒定后才能稱謂“太空種子”。

太空育種具有有益的變異相對較多、變幅大、穩(wěn)定快、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、早熟、抗病力強等諸多特點。變異率是普通誘變育種的3？4倍，育種時間一般能從8年縮短到4年左右。

？我國太空育種成果簡述

1987年以來，我國利用返回式衛(wèi)星、神舟飛船、天宮1號目標(biāo)飛行器，先后進行了10多次種子搭載，有1 000多個品種的種子和生物材料到過太空。

由于生物種子體積小、攜帶方便，便于在航天器中搭載，因此在新品種選育方面有較大選擇空間。我國已經(jīng)太空搭載過的種子中，糧食作物類有小麥、水稻、玉米、大豆、綠豆、豌豆、高粱等；蔬菜類有青椒、辣椒、西紅柿、黃瓜、甜菜、茄子、蘿卜、綠菜花等；經(jīng)濟作物類有棉花、煙草、薰衣草等；花卉類有萬壽菊、三色堇、龍葵、荷花、百合等；中草藥類有黃芪、甘草、蟲草等；樹木種子有油松、白皮松、石刁柏、珙桐等；草類有木樨、草坪種子等。

我國經(jīng)過多年的太空育種工程，培育出了一批突變類型和具有優(yōu)良性狀的作物新品種。例如：水稻經(jīng)過太空育種選育出了植株高、分蘗力強、穗型大、籽粒飽滿和生育期短、抗病力強的性狀變異，可增產(chǎn)20%，單季畝產(chǎn)400？600 kg，最高可達750 kg。太空小麥培育出了矮稈、早熟、抗倒伏、抗病害的豐產(chǎn)類型，可增產(chǎn)15%左右。太空青椒枝葉粗壯、果大肉厚、免疫力強，單果重350？600 g，單季畝產(chǎn)3 500？4 000 kg，最高可達5 000 kg，比普通青椒增產(chǎn)20%？30%。太空黃瓜藤壯瓜大、瓜多，單果重850？1 100 g，抗病力強，特別是雌花開得非常多，是地面種子的1.5倍；只是皮厚了點，但瓜肉非常適口、汁多肉嫩。太空櫻桃西紅柿豐產(chǎn)、含糖量高出13%，比常規(guī)西紅柿增產(chǎn)15%？23.3%。太空搭載的蜀葵、矮牽牛、雞冠花、麥稈菊、萬壽菊等也都表現(xiàn)出了花多、花色變異大、花期長等特點。萬壽菊花期竟延長到6個月以上。上天“修煉”過的一頭大蒜能長到近250 g……

總之，太空育種工程的優(yōu)勢越來越明顯。對于我們這樣一個有著13億人口、可用耕地只占國土面積1/3的大國，百姓的米袋子、菜籃子，國家的糧食安全是重中之重的頭等大事。所以必須科學(xué)種田，航天育種是一條重要出路。

？太空育種的安全性問題

？我國青少年參與的太空育種實驗

隨著我國航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，青少年參與太空實驗成為可能。1999年，由北京景山學(xué)校4年級學(xué)生提出的“蠶在太空吐絲結(jié)繭”的實驗方案，其目的是研究蠶卵、蠶幼蟲、成蟲等在太空失重環(huán)境下所發(fā)生的一系列生理循環(huán)現(xiàn)象。當(dāng)年，該方案在眾多應(yīng)征方案中脫穎而出，入選美國NASA空間生物技術(shù)研究項目，并搭載2003年1月發(fā)射升空的哥倫比亞號航天飛機進入太空。在太空中蠶寶寶逐步適應(yīng)了太空失重環(huán)境有的結(jié)了繭，而其中有1條蠶沒有抓牢飄浮了，無法吐絲作繭而死亡。但實驗進入關(guān)鍵階段成果即將展現(xiàn)時，哥倫比亞號在返回途中爆炸失事，致實驗無果而終。

在社會各界廣泛關(guān)注下，中國航天科技集團決定利用我國第22顆返回式衛(wèi)星完成同學(xué)們的實驗。2005年，經(jīng)歷了18天太空洗禮的蠶寶寶順利返回地球。實驗證明了蠶是可以適應(yīng)失重環(huán)境的。2011年，中國科協(xié)、中國載人航天辦公室、中國航天科技集團在全國青少年中開展了“開啟天宮的夢想”活動，上海閔行3中高中2年級學(xué)生蘇燁、王匯盛、嚴鑫崽同學(xué)設(shè)計的“搭載瀕臨滅絕植物種子的探究”方案在“探夢天宮”青少年科學(xué)實驗搭載方案征集的3 000多件方案中拔得頭籌。2012年，珙桐、普陀鵝耳櫪、望天樹、大樹杜鵑4種木本植物種子，乘神舟9號飛船完成了在太空13天的洗禮?，F(xiàn)在學(xué)校在教學(xué)樓頂造了一座陽光大棚并在校園里辟出了一塊試驗園地，為這些瀕臨滅絕的“客人”建起了1座“諾亞方舟”。學(xué)校會像接力賽一樣用幾年到十幾年的時間精心養(yǎng)護這些尊貴的“朋友”。相信同學(xué)們會和這些小苗一起成長，必將長成茁壯的參天大樹，使這些瀕臨滅絕的樹木在校園、在祖國大地上成林成材。

我們有很多學(xué)校、同學(xué)在生物小組科學(xué)園地、在家庭種植了一些經(jīng)過選育已經(jīng)定型的太空種子。這些活動很好！但這還不是太空育種，只是用別人育出的種子進行種植活動。這項活動一定要有計劃、有組織，在老師或科技人員指導(dǎo)下進行。做好整地、施肥、下種、灌溉、除草、滅蟲、管理等工作，而且應(yīng)該注意寫好工作日記、觀察日記（生長記錄），還要留下各階段視頻資料，最后完成種植總結(jié)和撰寫收獲體會文章并配上圖片資料（注：如果有對比實驗地塊實驗會更完整）。

航天育種這門新興的科學(xué)必將造福于人類，推動社會進步與發(fā)展！