航天種子的“上天入地”之旅

◎本刊綜合

航天員上天時，常會邀請一些特殊的“伙伴”一同前往，它們是被賦予特殊使命的種子。隨著我國不斷加大育種創新攻關力度，一批批“希望的種子”乘著神舟系列飛船升空、跟著嫦娥系列航天器繞月，實現批量化航天育種。

不僅要帶上去，還得飛回來?；氐降孛婧螅谔毡慌嘤姆N子會完成一項項特別的任務，發揮重要的作用。皮薄汁多的“航小瓜”、口感像獼猴桃的番茄等就是其中的成果。

種子“既要上天，也要入地”，接下來我們就跟隨航天種子“上天入地”，開啟奇妙之旅，感受航天育種的科技魅力。

什么是航天育種

航天育種，又稱空間植物誘變育種或太空育種，是讓種子搭乘返回式衛星、飛船、空間站等航天器，到太空“出差”，利用空間強輻射、微重力、弱磁場、高真空等空間特殊環境的誘變作用，使其產生變異，再返回到地面，經過科學家多代篩選培育，最終形成特性穩定的新品種。

圖1 航天育種技術流程（圖/《農民日報》）

比一比

提到育種技術和太空，我們會想到轉基因育種和太空種菜，它們與航天育種有什么不同呢？

“飛天”不簡單

和航天員一樣，種子也得滿足條件才能獲得“太空入場券”。有機會遨游太空的種子必須是遺傳性穩定、綜合性狀好的種子。

在太空環境中，密集而強大的宇宙射線猶如“子彈”一般，能輕而易舉地穿透種子。一旦種子的遺傳物質受到“子彈”的攻擊，種子內部就會啟動修復機制，嘗試自愈，這使得染色體片段有插入、倒置、移動等突變機會。也就是說，通過輻射外力，強制染色體重新洗牌，由此讓種子發生變異。

相比地面普通的誘變育種技術，航天育種能讓種子加速變異，縮短育種周期，提高品質。

綜上所述，本地區以MP、IFB和PIVS為呼吸道感染的主要病原體，感染在性別、年齡層次和季節上的分布與其它地區存在一定差異，數據結果對于臨床經驗診斷和用藥有一定幫助，也便于社區呼吸道疾病的預防性管理。

這些種子上過太空

1987年，我國首次將水稻、辣椒等農作物種子送上天。從那時至今的三十多年里，我國先后進行了數十次返回式衛星或載人航天器搭載千余種植物上天實驗，其中有小麥、高粱等糧食作物種子，有黃瓜、番茄等蔬菜種子，有甜瓜、櫻桃等水果種子，還有紅景天、鐵皮石斛、五味子等中草藥種子和紫花苜蓿、白三葉等牧草種子。

比如：神舟六號載人飛船搭載了秋海棠、苦苣苔和燈盞花等植物種子；乘坐神舟十三號載人飛船上天的“乘客”有紫花苜蓿、燕麥、生菜等各類植物種子；木芙蓉種子搭載神舟十五號載人飛船進入太空，在那里經過5天輻射后，由神舟十四號載人飛船帶回地面；神舟十六號載人飛船搭載了玉米、藜麥、高粱等作物的種子。

圖2 隨神舟十六號載人飛船上天的桉樹育種實驗種子（圖/央視新聞）

圖3 神舟三號飛船搭載選育的“中天1號紫花苜?！?圖/新華社）

“入地”有成效

很多同學認為，把種子帶上天再帶回來，作物就能豐產，果實就能變大。其實不然，“太空旅行”只是第一步，回到地面后，種子還要經過層層考核與選拔。

1.“拆盲盒”體驗

并不是所有的種子都有機會被宇宙射線擊中而產生變異，種子在太空中的突變率為0.05%～0.5%，只有“幸運兒”才會在返回地面后被挑選出來。

基因變異會讓種子后代的抗病能力、生長周期、果實的個頭等發生變化。這種變異具有不定向性，有的種子會往好的方向突變，有的則相反。只有符合要求的種子才會被科學家留下來。選種的過程就如同“拆盲盒”，或許驚喜不斷。

圖4 北京市通州區的航天育種核心示范基地內的工作人員正在開展航天種子選育研究工作（圖/中國新聞網）

2.選育

選育過程并不簡單。科學家會先將上過天的種子統統播種下去，再將一代植株結出的種子播種，培養第二代植株，然后根據育種需求對第二代植株結出的種子進行定向選擇，再播種、篩選，之后讓它們自交繁殖，如此繁育三四代后，才有可能獲得遺傳性狀穩定的優良突變系。

神舟系列載人飛船搭載的蔬菜種子中選育出優良變異株系5000多個，育成了數十個航天系列辣椒、航天特色番茄等蔬菜新品種。

種出的果實“不一般”

經歷太空遨游的農作物種子，大多數都發生了遺傳性基因突變。返回地面種植后，不僅植株明顯增高增粗、果型增大，產量比原來普遍增長10%～20%，而且品質大為提高，作物對病蟲害的抗逆性特別強。

2021年至2023年，航天小麥新品種——“阜航麥1號”畝均產量超過800千克。太空西瓜味道更加沙甜可口。太空紫薯更香甜軟糯。玉米從太空“出差”回來后，果實從黃色變成了貴族般的紫色，具有抗氧化功效的花青素含量提高了6至8倍。

圖5 通過航天育種培育出的小番茄（圖/央視新聞）

種植新體驗

2019年，山東省陽信縣第一實驗學校申請獲得航天種子，同學們與航天種子的奇緣便開始了。

在今年升級的勞動教育基地——萌園中，同學們在老師的指導下進行航天種子種植活動。學生李恒謙、劉國暢和光翊然都喜歡吃辣椒，于是決定對比種植航天辣椒和普通辣椒。讓我們來看看他們的種植經歷吧。

辣椒成長記

◎山東省陽信縣第一實驗學校 李恒謙 劉國暢 光翊然

4月初，我們開始種植辣椒。我們先用多菌靈粉劑對土壤進行消毒，之后浸種催芽：將航天辣椒種子和普通辣椒種子浸泡在干凈的常溫水中約8小時，并輕輕洗掉種皮外的黏液，用細沙與種子混合后撒播。

播種后，我們在土壤上蓋上大約1 cm厚的土，噴灑適量的水，讓土壤保持濕潤。然后，覆上塑料薄膜。

經過幾天的耐心等待，辣椒種子陸續發芽了。再過幾天，幼苗長高了些，油亮的嫩葉上沒有一點泥土，如同荷花那般“出淤泥而不染”。航天辣椒植株明顯比普通辣椒植株高且粗。

一個星期后，辣椒幼苗長到了四五厘米高，我們進行移苗。幾天后，辣椒幼苗適應了新的環境，開始茁壯成長。航天辣椒幼苗長得比較快，也比較粗壯。我們利用課余時間除草、施肥、澆水，促進幼苗生長。

圖7 航天辣椒幼苗（左）和普通辣椒幼苗對比

圖8 航天辣椒幼苗茁壯成長

5月底，航天辣椒開出了白色的花朵，散發出淡淡的香味，而普通辣椒還只有花骨朵。我們進行人工授粉——拿棉簽或毛筆把雄蕊的粉蘸到雌蕊上。二十多天后，航天辣椒結出了果實。

圖9 航天辣椒開出的白色花朵（左）和普通辣椒的花朵

航天辣椒在不同的生長時期顏色不同：剛開始是綠色的，再是米黃，然后是紫色，變成橙黃，最后變成紅色。這挺有意思的。

待普通辣椒成熟后，我們將航天辣椒和普通辣椒進行對比。航天辣椒“身材苗條”，有點卷曲，一般能長到三十多厘米，最長的可達到43厘米，個頭飽滿，顏色鮮艷，比普通辣椒大兩到三倍，籽少肉厚。而普通辣椒只有十多厘米長，個頭小很多。

我們在老師的指導下進行航天辣椒與普通辣椒維生素C含量的對比實驗，發現航天辣椒維生素C的含量高一些。不止維生素C，航天辣椒中可溶性固形物、銅與鐵等微量元素的含量都比普通辣椒高7%～20%。

看到大而漂亮的航天辣椒，我們不禁好奇地問老師：“航天辣椒能放心食用嗎？”老師笑著告訴我們：“太空誘變的植物品種是安全的，而且口感好。你們就放心地吃航天辣椒吧。”

航天辣椒不僅生長速度快、果實大、營養價值高，還是綠色蔬菜，我們種植航天辣椒，很有成就感，對比實驗也很有意義。

圖10 航天辣椒結果啦