植物篇-去太空中遨游的种子

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自从世界上第一颗人造卫星遨游太空以后,伴随着诞生了一门新的科学——空间生命科学。

起初,科学家仅是利用卫星进行植物生长发育和遗传变异的研究,其目的是为了探索空间条件下植物生长发育的规律,以解决宇航员的食品供应及生存安全。

1980年,美国科学家将西红柿种子作太空搭载试验,种植后增产30%~60%,表现出地面达不到的异常优势,引起了各国科学家的浓厚兴趣。

我国的太空育种一直处于领先地位。从1987年到1996年,我国共有8颗返回式卫星搭载了植物种子,已将51种植物、3000多个农作物品种的种子送上太空,获得了许多变异品种,并从中筛选出了数百个早熟、丰产、优质、抗病的新品种。江西省将搭载的“农垦58”水稻种子进行试种,不仅穗长、粒大,亩产达600千克,有的高达750千克,而且蛋白质含量增加8%~20%,生长期平均缩短10天。小麦经太空搭载处理后,具有了抗赤霉病的特性,而且蛋白质含量比原来提高9%,产量增长8%。红小豆每百粒重达24.7克,比原来增加69.2%。青椒比对照组增产120%。

那么,种子在太空为什么会发生变异呢?

科学家们认为,在自然环境中,植物种子发生变异的过程是缓慢的,然而,一旦处于空间微重力环境中,情况就大不相同了。在太空它们要受到各种物理辐射的作用,所以遗传性能必然受到强烈影响。植物种子被宇宙射线中的高能重粒子(HZE)击中后,会出现更多的多重染色体畸变。微重力对植物种子也具有一定的诱变作用,它使其他诱变因素的敏感性增大,并抑制脱氧核糖核酸的损伤修复,最终加剧了染色体损伤。同时,卫星等航天器发射及着陆时产生的强烈震动和冲力,也会促使植物遗传性能发生变异。

实践证明,通过太空遨游而培育成的作物新品种,既能提高农作物的产量,改良农作物的品质,缩短农作物的生育期,又能找到一些常规育种不易见到的变异。

还有,太空育种另一个特点是,育种时间短,只需花一年左右时间即可培育一个新品种。而采用常规育种的方法,则花费时间较长,要经过五六代甚至更多代数的连续选育,才能将优良性状稳定下来,如水稻、小麦等白花授粉作物,要育成一个优良品种,少则八九年,多则十几年。至于花木、果树类,它们生活周期长,采用杂交育种所需要的年数就更多了。

有人算了一笔账:如果一颗卫星搭载300~400千克的种子,经过地面选育,推广到1亿亩土地上种植,按亩产增加15%的保守数字估计,亩产可增加40千克,总产量可增加40亿千克,收益90多亿元,足够2000万人吃一年。这无疑是一种有巨大经济效益和社会效益的事业啊!