科學興農

專家在培育新品種的時候,都是通過特定的環境或者是方法來使種子產生一定的變異,再根據變異的結果進行研究培育,形成新的品種。太空水稻其實就是利用空間誘變育種的方式,將水稻的種子或者是誘變材料送到太空中,利用太空特殊的環境來進行誘變,使得種子產生某種變異,再返回地面培育作物新品種。
那么為什么要培育太空水稻,這些優良品種特性為什么是從太空而來?
之所以要進行太空育種,其實就是因為地面上根本無法模擬這種太空環境。我們都知道在宇宙中有很多離子輻射線和空間磁場,這都是地球沒有辦法進行模擬的,而且高真空高潔凈的宇宙環境也能夠讓種子產生一些變異。所以太空水稻培育出來的新型品種具有變異大、變幅大、穩定快以及高產優質早熟和抗病力強的特點。
這種水稻品種回到地面進行培育之后,能夠有效地縮短雜交育種周期。比如說,經過太空誘變培育出來的航育1號水稻新品種,其植株就比正常的要低14厘米左右,生長周期也縮短13天,而產量卻可以增長5%~10%。更矮的植株可以增強水稻的抗倒伏能力,而更短的生長周期可以減少溫差,提前收獲,并且還能夠增加產量。
之所以這些優點從太空中經過誘變而來,是因為太空中的輻射強度要比地球高得多,而且在微重力和高真空的環境下,種子的基因會產生很大的變異,畢竟億萬年來在地球上生長的植物,不管是形態、生理還是進化都受到了地球重力的影響,一旦進入到失重的狀態,再加上受到其他的輻射作用,可能就會產生一些本來在地面環境中難以產生的基因變異行為。而這種變異通過專家的研究和培育,提取其中有效有用的部分,在經過深入分析之后可以獲得更高的產量、更好的品質。
雖然很多專家對為何水稻能夠在復雜的太空環境中產生生理和遺傳性狀的改變,甚至對未來有何影響,都沒有辦法作出特別令人信服的解釋,但是隨著科學的進步和不斷探索,未來肯定會有更進一步的說明。畢竟人類的發展史就是一部對世界的探索史,現在地球是人類的家園,但是人類的夢想要向星辰大海出發,要去探索更遠的星空、更遠的未來。所以說太空水稻育種是一種集航天技術,生物技術和農業育種技術于一體的新途徑新方法,也是當今農業領域最尖端的科學技術課題。這不是一兩個人或者一兩代人就能研究透徹明白的事情,而是要通過不斷努力才能獲得更多的知識,才能獲得更加明確的方向。

太空水稻是利用太空較高的宇宙輻射、變化較為劇烈的溫度、微重力等處理水稻種子,雖然在太空中形成,但是產生變異的是生物本身,并不是水稻的“優點”來自太空。
太空育種運用的是生物進化理論原理,即生物會隨環境變化而演化。生物演化的基礎是種群,太空育種需要送一批種子或者胚胎進入太空,因為太空的高輻射等因素會使植物核酸等復制時出錯,而出錯的部分就可能成為對水稻在地球生存更有利的因素,比如使水稻產量更高或者使植株變得更高大根系更發達,這一過程是隨機的,并不能確定水稻到底會變成啥樣,而且不是每一粒種子遭受太空環境影響都一樣,所以這些種子拿回地球后并不能直接使用,
需要先種植下去觀察植物的性狀到底有沒有變化,這也使得在育種過程中需要開墾一些試驗田,然后初步選擇性狀發生了對人類有利的變化,然后還需要經過數代的雜交、回交等手段將植物的性狀固定下來,成為一種可以廣泛種植的優良農作物,在種子基地廣泛種植,然后收獲種子,不作為口糧,只為推廣太空水稻之類的農作物。這種變化是由于生物自身的改變,只不過外界條件是太空環境罷了。

隨著航天技術的發展,現在我國時不時地就會送一些植物上太空,讓它們經受太空環境的洗禮,然后培育出具有某種優良性狀的種子。但是這種培育方式效率也不是很高,所以現在還有雜交、基因編輯、嵌合體制造等生物技術。現代生物技術主要就應用在為人類找吃的以及為人類治病兩方面,雖然有時候會直接改造生物的基因,但是也是利用天然存在的生物基因,只不過加快了生物演化的自然進程,能使植物突然就有了某種性狀,比如抗蟲棉的抗蟲基因,就是利用生物載體植入的外來基因。
這些育種技術都是利用了生物的基本規律,基因是核心,控制著生物的性狀,加大植物環境選擇壓力,使植物能更快地演化出一種新的性狀,基本不必擔心新產生的農作物品種引發嚴重的環境問題。而這些技術也證實了現代生物進化理論的正確性,只不過仍是宏觀層面的,對某種生物性狀形成的具體原因,現代人類還是難以確定機理,就像長頸鹿的脖子為什么那么長,依然是一個謎。
對于育種家來說,能否選育出優良品種的關鍵就是是否具備優良的材料,為了創制優異的育種材料,育種家們最常采用的方法是選擇利用自然變異,然而這種變異的幅度實在是太小,一個非常大的群體中可能還無法選育得到一株符合育種理念的材料出來,大大制約了育種的進程。為了解決變異過小的問題,育種家會想盡一切辦法創制新的種質資源變異,比如說物理誘變、化學誘變等手段,此外還有一種誘變技術是結合航天技術發展而興起的航天誘變育種。
航天誘變育種則是通過利用太空微重力以及高輻射的特點,對種子形成誘變,產生新的變異,所以大家在談到太空育種選育出來的一些農產品的時候,并不是說作物進了太空就能夠出現優良性狀,性狀是相對性的,我們人類所認為的很多優良變異,其實對于作物來說都是違背自身的進化方向的。
這里可以給大家舉一個例子,在小學自然課本上有一個例子,說的是物種的繁衍生息,蒲公英種子風媒介傳播繁衍,而大豆、油菜在成熟之后角果炸裂而繁衍,其實無論是大豆還是油菜角果炸裂都是不利于我們種植收獲的,比如說如今人們在作物成熟時要采用機械收獲,角果容易開裂反而意味著在機械輕微碰到的情況下籽粒就會被彈出,造成產量損失,這是不利于產量提升的。如何破解這一難題呢?育種家會選育一些抗裂的品種,然而從自然進化的角度來說,這種抗裂的品種,成熟之后由于角果無法炸裂彈出籽粒,反而非常不利于其繁衍生息。
之所以要進行太空育種,其實就是因為地面上根本無法模擬這種太空環境。

太空誘變的結果也不一定都是好的,變異具備很大的不定向性,這個突變出來的方向對人來說可能是好的,也可能是壞的,對于育種家來說,可以利用起來的是那些優良的性狀,甚至可以說突變的性狀中十有八九是不如意的,真正能夠中意的真的鳳毛麟角。由于在媒體的報道中,一提到什么航天育種、輻射育種等一些所謂新奇、高科技的詞匯就忍不住的滿篇溢美之詞,其實成功了都會有無數的光環圍繞,而失敗了只是被歷史的車輪無情地碾壓過去罷了。
太空誘變這種沒有定向性的技術其實絕對不會成今后的發展方向,因為注定會被定向的技術所取代,比如如今興起的基因編輯技術,其能夠實現對目標性狀的定點性改良,這是物理、化學誘變所不具備的特點。
最后要說的是,大家不要一聽到航天、太空育種就覺得多么的高大上,同物理、化學誘變一般,都是誘變的一種,只不過市場上的一些產品一旦披上高科技宣傳的外衣,似乎就有點讓人亂花漸欲迷人眼了。
◎ 來源| 百家號