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幸运的“神舟”游客:太空种苗

http://jczs.sina.com.cn 2002年4月18日 15:53 科技日报

  在世界各地,有很多人希望将来有一天能去太空看一看,实现自己的“太空梦想”。但是,目前除了技术因素外,最大的问题恐怕就是昂贵的太空旅游费用。在这一点上,或许你会非常嫉妒本篇文章的“主人公”———中国科学院遗传所的“太空种苗”。

  种苗首次遨游太空

  2002年4月4日,是一个令人难忘的日子,神舟三号无人飞船搭载的“乘客”———缩微芯片、鸡蛋空间孵化箱、康乐微素菌种及无核葡萄苗、兰花、树莓等10多种植物种苗在太空飞行了7天共500余万公里的行程后返回地面。

  近日,记者在中科院遗传所花卉园艺作物遗传育种项目主持人刘敏的组培实验室里,看到了这些幸运儿:绿油油的树莓苗、葡萄、兰花,特别招认喜爱。据刘敏研究员介绍,这些植物在太空舱内遨游7天后,这些天长得很好,变得更高了,最高的大概有6—7厘米。

  据了解,“神舟三号”飞船是第一次搭载试管苗,并且成功返回。过去,科学家也尝试在卫星上搭载相关种苗,但都以失败而告终。主要是因为这些卫星上的震动较大,致使装有种苗的试管内的培养液散开,甚至试管破裂。除此之外,温度、光照等方面都不能满足植物的生长需要,所以以前的太空育种实验都是选择搭载植物种子。这一次搭载种苗成功,说明“神舟三号”在稳定性方面有很大的进步,但还有少量的分化小苗倒着生长。

  刘敏说,这次共搭载了三大类六个品种的植物,包括美国无核葡萄,这是中国最近从美国加州引进的,分为神奇无核、菲红无核和红宝石无核三个品种。第二大类是树莓,也指蓝酶,是从欧洲引进的。可以用来做果酱、果汁、口香糖等,吃起来有一种非常清香的味道,其植株可以做垂直绿化。此外还有新加坡的兰花。

  特别值得一提的是,其中搭载的植物树莓,极其耐干旱,在130—180天干旱无水的情况下可以正常生长,可用于护路、护坡,非常适合在中国的大西北种植,对西部的环境起到积极的保护作用。这对我国目前的西部大开发战略和可持续发展战略意义重大,刘敏研究员在西安就有合作的农业种植基地。

  太空育种:农业育种的新途径

  自从开始太空探索以来,科学家们一直致力于研究太空特殊的环境条件如微重力、辐射等对各种生物系统的影响。这不仅有利于人类对空间环境因素作用特点的了解,从而有助于解决一些生物学上的基本问题,更重要的是这些研究结果将为保障征服宇宙空间的宇航人员的安全和健康提供必要的生物学基础和依据。20世纪60年代以来,国外科学家纷纷把动物、植物和微生物置于卫星、飞船、航天飞机中,以观察其变化。美国、欧洲等多以拟南芥、烟草等种子为材料,观察空间飞行对当代植株生长发育的影响及其下一代的变化,甚至进行系统的遗传变异分析。

  我国在这方面的研究始于1987年,在“863”计划航天领域的支持下,中国科学院的科学家们于1987利用我国发射的两颗卫星搭载了30多种植物种子及无性繁殖材料等生物样品,返地后观察发现了一些初步变化。如黑龙江农科园艺所与中国科学院遗传所合作,对1987年搭载的青椒纯系种子经地面多代选育,获得了太空椒87-2新品系。太空椒87-2与地面对照组龙椒2号相比,表现出果型大、维生素C含量高、早熟、抗病虫害能力强及风味优等优良特性。太空椒87-2平均单果重300克,最大可达500克以上,产量比对照龙椒2号高20%—30%,经过多年大面积栽培,高产优质等优良特性保持稳定。

  为了进一步证实太空椒87-2与地面对照龙椒2号在生理上以及遗传性状上存在的变异,刘敏及其同行们采用同酶和R APD分子标记技术对其进行了检测,获得了电泳照片及分子标记图片,从遗传学角度检测出太空椒与龙椒在生理水平及分子生物学水平方面的差异,从理论上进一步证明了太空育种确实是一条农业育种的新途径。

  太空育种是一种新兴的农业育种技术,通过返回式卫星将农作物种子带到离地面200-400公里的太空中再返回地面选育试种,这是航天技术与农业技术相结合的产物。由于空间环境中宇宙射线、高真空、微重力等综合因素的作用,使种子出现了某些地球上不能获得的且有利于人类需要的变异。

  太空育种食品真正的未来绿色食品

  记得前几年,不断有商家推出“太空纯净水”“太空啤酒”等,但都很快夭折,人们已渐渐将其忘记。或许过不了几年,您会在超市选购到真正的“太空葡萄”、“太空蓝莓”等太空食品。

  近年来,转基因食品的安全性引起了人们的很多猜测,我国也刚刚颁布了《农业转基因生物标识管理办法》。当记者问到,食用太空育种长出的树莓\葡萄等及其加工而成的食品是否安全时,刘敏说:

  “所谓转基因,就是以人为的方法改变物种的基因排列,通常涉及将某种生物的某个基因,从一连串的基因中分离,再植入另一种生物体内。例如,科学家看中了北极一种鱼类的基因,认为它有防冷冻的作用,就将其分离抽出,再植入番茄之内,制成新品种的耐寒番茄。转基因技术的好处显而易见,一个品种的特性按人们的意愿发生了变化,更适应环境,具有抗耐性,极大地满足了人们的某些需要,丰富了生物的多样性。“太空食品却不同,虽然有D NA变异,但只是内部的异位,也就是说,只是内部成员的位置发生了变化,基因还是那几种,并没有像转基因食品那样引入外来基因,而且太空种苗抗病虫害能力强,长出的果实大,营养成分高,维生素的含量增加,所以可以称得上是真正的绿色食品。我们会通过分子生物学、细胞学、生理学的方法进行检测,选择那些有利于人体的变异,几代育种后会得到更好的遗传变异。”

  刘敏还说,超真空、微重力和宇宙辐射这三个因素综合,使植物发生了一些地球上不可能模拟的变化,这些变化有些是好的变异,有些是有害的。通过在地面上进行不少于4代的选育,才能选出高产、优质、有特殊性状的新品系。我们的工作就是首先把这些经过太空遨游的种苗转移到普通的培养液中培养,让它长出许多新的小苗,从而筛选出好的个体嫁接到成熟的植株上。当年就可以结果,再分析出哪些是好的变异,哪些是不好的变异。我们这次的研究工作是在北京飞鹰绿色食品(集团)有限公司的大力支持下才得以逐步完善的。该公司还为我们提供几百亩的实验田,这对我们太重要了。

  据了解,关于航天育苗还有一定的争议,也有科学家提出反对意见。航天育苗是一个多学科相互渗透的过程,各界应给予理解和支持,说不定这种新兴的农业育种技术又是一个春天,为我国的“米袋子”、“菜篮子”作出应有的贡献。

  不管怎么说,开展空间植物学研究是当今植物学向纵深发展的重要标志之一,植物在空间生长发育是人类征服宇宙进入太空生活的需要,是我国航天技术又一新的突破。(聂翠蓉)


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