专家解析航空育种原理 回应对航空育种质疑

　　隐藏在异形蔬菜背后的秘密

　　选择合适的太空育种品种，经过四五年进一步的培育、栽培，方可形成商品生产能力。目前我国已有20种左右的太空蔬菜产品。

　　航空育种目前已经进入到实际运用阶段，媒体上不时有太空蔬菜、太空水果的报道。那么这些形态各异的蔬果是怎样形成的呢？

　　尽管航空育种的原理还没有定论，甚至还有一些质疑。但接受本报采访的专家均表示，这将是以后太空研究的一大新领域。

　　太空环境影响生物DNA

　　太空中由于存在宇宙射线、超真空、微重力等与地面截然不同的环境，会使种子产生生物学效应。长久以来，科学研究人员对航天育种的原理做出了种种科学探索。

　　一种解释认为航空育种作用机理与常规辐射相似。

　　太空中存在各种高能粒子，而高能粒子能穿透飞行舱。

　　搭载作物在太空环境下就有可能被各种高能粒子击中后，由此引起生物遗传物质DNA的断裂、损伤。若损伤不能及时修复，便会导致生物产生可遗传的变异。这种学说进而引发了对飞行时间、飞行器的飞行角度、太空射线类型是否相关等问题的争议。

　　此外，有些研究人员认为微重力对植物形态和生理代谢会产生影响，因为微重力可能干扰DNA损伤修复系统的正常运转，即阻碍或抑制DNA链断裂的修复。

　　“宇宙射线、超真空、微重力这些都是宇宙太空存在的客观条件，由此目前我们一般会将航天育种所引发的基因突变、变异归结到此类导致因素上。”李春华这样表示。

　　刘录祥指出这个原理正是此次育种卫星发射所要探索的科学问题。近几年，科学研究人员已从粒子生物学、物理场生物学和重力生物学等不同角度研究了高能单粒子、混合粒子、零磁空间和微重力等航天环境各因素的生物诱变特性，开创了地面模拟航天环境因素诱变作物遗传改良的新途径、新方法，然而“空间环境中存在的类似宇宙射线、微重力等影响因素，究竟如何导致了种子基因发生遗传变异，都是育种卫星要做的科研。”

　　为什么“变好”的比“变坏”的多？

　　然而，这种常规太空的客观存在条件，也导致了一些学者对航空育种的质疑。

　　反对者认为种子的遗传基础由于辐射发生了变异，按照辐射破坏DNA的原理，大量的变异应该是“变坏”的，变好的变异应是极少的。几十年来在地面上一直进行的用放射性来诱导变异的辐射育种一直未有好的成功例子，就说明了这一点。

　　而在航空育种中所搭载的种子数量是有限的，但我们看到的却往往是变好的性状。

　　对此，大连海事大学环境系统生物学研究所所长孙野青教授指出，诱变存在着变好与变坏这几种情况。就航天育种来说，也有变坏的。

　　在所发生的突变中，并非全都是抗病能力增强、高产和早熟等有益突变，甚至从总体上来看，减产、抗病能力减弱等不利于生产的劣性突变表现得更多。因为太空毕竟是一种特殊的极端环境。只是由于航天育种将用于进一步的生产试验，因而“变坏”了的个体就不会用于实际应用研究。

　　同时，孙野青还指出，“变好”、“变坏”判断带有主观性。比如曾经被认为是“变坏”的水稻“矮化”现象，现在有些研究人员认为是“变好”了，有利于水稻的生长。

　　“变好、变坏都是航天育种中可能出现的，同时一点变化都没有的种子也有很多，”孙野青指出这种“不变”同样也具有重要的研究价值，航天育种要研究的不仅是哪些因素导致种子遗传性状发生改变，还要探索为什么不同植物或同一植物不同品种对空间飞行的敏感性存在差异、不变的种子在基因修复机制上是否存在超乎寻常的修复能力等等疑问。

　　太空食品不存在安全性问题

　　除了“变好”缘何多于“变坏”比率的质疑，还有公众对太空

　　刘录祥的回答是，航天育种并未向作物导入任何外源基因，它只是利用了宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导，使作物染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变。“人工诱变有很多种，而且我们一直也在从事这方面的研究。航天育种加速了作物产生变异的速度，在正常情况下产生这些变异往往需要成百上千年的时间，因而并不存在安全问题。如果说未来作物的遗传性状会发生改变，那我要说的仅仅是任何生物都将面临这种可能，并不针对于航天育种而言。”

　　对此，李春华表达了类似的意见：“这种育种手段是利用空间诸多特有条件使作物种子或苗木的染色体发生变异，与化学诱变以及利用基因工程创造

　　◇放眼

　　各国正在展开空间生物学的赛跑

　　宇宙生命现象一直是热门的探索研究话题。上世纪五六十年代，美苏多次发射返回式航天器，并搭载植物种子等以探测空间环境安全性。刘录祥指出国外研究的目的主要是为载人航天准备数据。而在此太空研究方向之外，还有对物种适应空间生长所发生的一些变异性状所做的研究。

　　“航天育种属于空间生物学范畴，是我国开创的。不过对于空间生物学的研究却是各个国家都在进行的研究项目。”李春华指出国外对空间生命投入了很大的精力。1987年7月，法国MATRA公司在返回式卫星第9次飞行中进行了藻类空间生长试验；1988年8月，德国INTOSPACE公司在第11次飞行中进行了蛋白质空间生长试验……

　　不过国外对空间生命科学的研究主要针对生物生长变化，却并未对农作物的产量进行研究。而我国在空间生物研究领域范畴内，还进行了提高农作物产量、品质方面的研究。

　　“航天育种是我们对空间生命科学研究的一个新领地。对于何种因素导致了种子产生遗传变异的解答，将有助于我们解开宇宙生命的一些谜底，并为人类探索太空提供更多可能性。”李春华对此不无憧憬与期待。

　　◇应用

　　五花八门的太空蔬菜

与普通的红椒、丝瓜相比，太空红椒、太空丝瓜的体形明显变大。

　　与普通的红椒、丝瓜相比，太空红椒、太空丝瓜的体形明显变大。

　　太空蔬菜是通过太空育种、育苗过程而培育的作物、蔬菜品种。太空蔬菜的变异往往是五花八门的，例如北京大兴试种的“天种”西瓜(由我国第17颗返回式卫星搭载)，开始结果时有的长出了黄色瓜皮，有的由圆形变成了椭圆形，有的单个果实变大了，有的则变小了等等。

　　选择期望的变异，加以进一步的培育、栽培，使之形成商品能力。

　　这个过程大约需用四五年、五六代的选育，方可培育出性状稳定的品系。

　　据不完全统计，到2003年初，已有青椒、西红柿、西瓜、水稻、小麦、大豆、棉花等17个太空品种通过了国家有关部门的鉴定认可，可以大规模栽培并上市销售，另有香菇、金针菇、茄子、油菜、葫芦、高粱、绿豆、牡丹等50多个品系尚在实验或小规模培育阶段。

　　(专题采写：本报记者李健亚)