此次试验搭载的万州古红桔
5月8日13时49分,长征五号B运载火箭搭载的载人飞船试验船返回舱安全着陆,这意味着近千种包括林草种苗在内的植物材料结束了为期3天的太空之旅。
此次太空育种搭载林草花卉、中草药、农作物等植物种子和生物菌种等试验样品988件(份)。媒体公开报道的主要品种如“赣州油”系列油茶,炎陵黄桃,小樱桃,万州古红桔,云南高原特色观赏园艺植物,“喜哈拉”甜叶菊,白黄瓜,黄精花楸肽,食用菌种,菌丝,周和平人参果,“农信农业”火龙果、“圣天宝地”谷子等。
此次试验搭载的“赣州油”系列油茶
此次遨游太空的炎陵黄桃种苗
其中引人注目的还包括华东理工大学的微生物采油菌种。微生物采油是利用微生物自身有益活动或代谢生物表面活性剂等产物,来提高原油采收率、延长油田开发寿命的新技术,目前为国际上油田开发领域研究热点。
长征五号试验船接受的空间总辐射剂量和微重力环境均与以往神舟飞船、天宫实验室和返回式卫星所经历的空间环境不同,为开展空间辐射生物学研究、空间诱变和航天育种研究与实验提供了前所未有的宝贵机会。
神奇的“太空变”:可能变好,也可能变坏
太空育种也称航天育种,就是将农作物种子或试管种苗送到太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的环境诱变作用,使种子产生变异,再返回地面选育新种子、培育新品种的育种新技术。
我们送上去的物种,有的变得更好,有的变得更糟,有的是不变,但是我们需要的是变得更好的,能够为人类服务的。从太空回来的种子经过培育,挑选出的优良品种要经过不少于4代的种植和筛选。
自神舟一号开始,中国载人航天工程办公室在每次飞行试验任务中都安排太空育种搭载项目,先后搭载农作物、林草、花卉、野生菌、中药材、经济作物等近千个品种的籽种、种苗和生物菌种,如油松、白皮松、石刁柏、毛果芸香、云南特色花卉、咖啡、龙胆草、一串红、核桃、辣木、松茸、黑牛肝、甘草、黄芪、烟台红富士、彩色苗木、草坪种子,以及各种农作物。
人类仍无法控制太空育种的变异方向
太空育种具有有益的变异多、变幅大、稳定快,以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点,其变异率较普通诱变育种高3-4倍。
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。
经历过太空遨游的农作物种子,返回地面种植后,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。在我国,人们培育出了更丰产的水稻、小麦,高产、优质、抗病的的青椒,胳膊一样粗的黄瓜,可一人熊抱的西瓜,篮球一样大的茄子,更大更甜的草莓,花更大花期更长的牡丹,香味更浓的花卉……俄罗斯曾把做圣诞树的青杆或白杆(松科冷杉亚科云杉属植物)带上天,从太空回来的圣诞树长得非常高大。
到目前为止太空育种取得了不错的成效,但仍无法控制种子的变异方向,只能是任其发展,这是当今世界的科学空白区,等待着科学家们去做进一步的探索。
太空变异本质上与自然变异一样
太空食品是否安全?专家普遍认为,太空育种并没有将外源基因导入作物中使之产生变异。作为诱变育种技术,太空育种可使作物本身的染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变。这种变异和自然界植物的自然变异一样,只是时间和频率有所改变。太空育种本质上只是加速了生物界需要几百年甚至上千年才能产生的自然变异。
林木太空育种为何进展缓慢?
早期太空育种多集中于农作物,现今已经延伸至林业中的用材林木、城市森林景观的园林植物,还有当今被称为能源植物的油料植物,其中部分品种已经大面积推广,特别是在广西、福建、甘肃都有大面积种植。
专家们越来越期待通过林木种子上天,来改变林木种子的质量性状,如色彩和粒性等由单基因控制的性状,以期在林木遗传育种领域寻求新的突破。
过去人们对林木的期待,更多的是对数量性状的要求,特别是生长量的要求,而这是由数量基因控制的。根据微效多基因假说,林木的数量基因是众多的,其中某个或某几个基因的改变对提高林木数量性状的效益并不显著。专家所做的大量试验已证明了这一点,这可能正是长期以来,林木太空遗传育种并没有取得农业上那样喜人成果的原因之一。
但现在,随着人类对树木多种价值的探索利用,太空育种技术无疑会给林木遗传育种带来更多新期待。
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