据有关媒体报道,11月1日,在海口举行的“实践”十九号卫星返回后海南搭载荷载交付仪式上,一批由水稻、玉米、火龙果、西番莲等约60个品类、重约50公斤的“太空种子”正式交付海南。后续,这些“太空种子”将由海南相关的育种单位,进行之后的“入地”繁育新“旅程”。
“实践”十九号卫星的“太空种子”试验
“实践”十九号卫星是我国首颗可重复使用返回式技术试验卫星,于2023年9月27日成功发射升空。该卫星的成功发射和运行,标志着我国在航天技术领域取得了重大突破,也为我国的农业科技发展带来了新的希望和机遇。
在实验开始之前,科研人员需要从众多植物品种中筛选出遗传性稳定、综合性状好的种子进行搭载。这些种子可能包括主粮作物(如水稻、玉米等)、经济作物(如果树、蔬菜等)以及微生物等。筛选出的种子会被搭载在“实践”十九号卫星上,随卫星一起进入太空环境。
这些种子在太空环境中经历了宇宙射线、微重力、高真空等特殊环境的淬炼,通过多因素、高强度的诱变,其基因可能发生了变异。
航天育种具有诱变效率高、育种周期短、有益变异多等优势。通过太空育种,可以快速获得传统地面诱变难以获得的新品种。这些新品种的培育和推广,有助于提高农业生产效率、保障国家粮食安全,并推动相关领域的科技创新。
“太空种子”基因可能发生变异的原因
“太空种子”基因可能发生变异的原因,主要归因于太空环境的特殊性,包括真空、失重(微重力)、强辐射等多重因素的共同作用。
太空环境是一个接近于绝对真空的状态,这种环境对植物种子的基因稳定性构成了一定的挑战。在真空条件下,种子内部的分子结构和细胞结构可能会受到一定的影响,从而增加基因发生突变的概率。虽然真空环境对基因变异的直接影响机制尚未完全明确,但已有研究表明,真空条件可以加速种子的衰老过程,进而可能引发基因层面的变化。
失重或微重力环境是太空环境的另一个显著特征。在地球上,植物的生长和发育始终受到地球重力的影响,这导致了植物在形态和生理上的一系列适应性特征。然而,在太空环境中,植物种子不再受到地球重力的束缚,这可能导致其内部的生长机制和基因表达模式发生显著变化。这些变化可能包括细胞分裂和增殖的异常、基因表达的调控失衡等,进而增加基因突变的概率。
太空中的辐射环境是诱发植物种子基因变异的主要因素之一。太空中的辐射主要包括宇宙射线和太阳风等带电的高能粒子。这些高能粒子能够穿透植物种子的细胞壁和细胞膜,直接作用于DNA分子,导致DNA链的断裂、碱基损伤等。这些损伤在DNA复制和修复过程中可能引发错误的修复或重组,从而导致基因序列的改变和基因突变的产生。
值得注意的是,太空环境中的真空、失重和强辐射等因素并不是孤立存在的,而是相互交织、共同作用于植物种子的基因。这些因素的综合作用使得太空育种具有高度的随机性和不可预测性。即使是相同的种子在相同的太空环境中进行诱变处理,其基因突变的类型和程度也可能存在显著差异。
“太空种子”后续繁育的重点
虽然太空育种能够诱发植物种子的基因变异,但并非所有变异都是有益的。因此,在地面繁育过程中,需要对这些变异进行严格的筛选和鉴定。通过选择那些具有优良性状(如高产、优质、抗病等)的变异植株进行进一步繁育和推广,才能够实现太空育种技术的真正价值。
对于这批由“实践”十九号卫星试验并带回的“太空种子”,海南相关的育种单位将进行后续的地面繁育工作,主要包括种子的播种、生长观察、性状测定等环节。通过这些工作,可以进一步筛选出具有优良性状的新品种,并为其后续的推广和应用打下基础。