跳转到路径导航栏
跳转到正文内容

“实践八号”携“客”归来

http://www.sina.com.cn  2006年12月25日 14:25  解放日报

  一颗肩负特殊使命的卫星,在太空遨游15天,经历900多万公里航程后,于昨日上午10时43分,准确地在四川遂宁落地回收。

  这颗名为“实践八号”的卫星,搭乘了2000多位特殊的“客人”,是中国,也是世界首次专门用作航天育种研制的返回式科学技术试验卫星。

  它和“客人们”的成功归来,不仅将惠泽我国现代农业的发展,也能为将来人类的太空开发,创造更多丰富的可能。

  “客人”出自九大“门派”

  “实践八号”育种卫星于9月9日15时在酒泉卫星发射中心发射升空,在近地点187公里、远地点463公里的近地轨道共运行355小时,圆满完成了诱变育种实验和机理研究等空间运行试验任务。

  民以食为天,农以种为先。从古代《天工开物》中庶民培育新种大麦,到现代袁隆平30多年育成超级稻,优良的农业品种,一直是促进农业发展的最重要因素。

  “实践八号”的目的同样在此。中国农业科学院航天育种中心主任、国家航天育种工程项目首席科学家刘录祥研究员介绍,“实践八号”卫星总长5144mm,最大直径2200mm,由返回舱和仪器舱组成,卫星上装载了粮、棉、油、蔬菜、林果花卉等9大类2000余份种子等生物材料。

  刘录祥说:“实践八号”所作的航天育种,“就是利用返回式卫星所能达到的空间环境,在宇宙辐射、微重力、弱地磁和高真空等综合条件下,诱导种子产生遗传性变异,再通过地面选育,继而培育出具备独特性状的优秀农业新品种。”

  还记得前几天本报报道的在太空开花的青菜吗?此次在卫星上搭载了一棵正开花的青菜,一棵正长叶的青菜和8颗发芽的青菜种子。就在“实践八号”返回舱重归大地时,它们还将在载重达半吨的留轨舱内,继续三天的太空生命之旅。

  中科院上海生命科学院植物生理生态研究所郑慧琼研究员等,通过一台特殊的相机和显微镜,对躺在卫星“保险箱”中的“青菜宝宝”不断拍照对比,发现在太空的青菜,无论开花、生叶还是萌芽,都要比在地球上慢。“古人说,天上只一日,地上已千年。而现在实际是,天上长一日,地上几小时。”

  此外,在一连串太空传真照中,种子培养盒里的8颗青菜种子,只有2颗正常朝上萌芽,其余6颗都“躺着”,小苗往哪个方向生长的都有;而叶子更是在碰到培养箱壁后,即原地自动卷起,而若在地面,它本该是换个方向继续生长。还有,青菜在太空中授粉不成功。郑慧琼说,初步推测,是因为花粉在失重条件下,又无虫媒、风媒的帮助,故不能传播。

  而所有这一切,都在为科学家们积累着太空种菜的经验。郑慧琼说:“比如,将来要在空间或外星球培养农作物,也许应有太空人的参与,或者加入风力;更重要的是,我们还将在分子细胞水平上找到那些对重力敏感的基因,通过对它们进行调控,今后我们就有可能培养出真正的‘太空青菜’,为人类将来长期驻留太空做准备。”

  一粒太空种子的诞生

  连同此次“实践八号”,我国至今已进行了16次农作物种子等生物材料的空间搭载试验。

  为何如此重视?实际上,不仅仅为了将来的太空开发。今天,航天育种的更大价值还在地球上。“传统农业育种一般需要8至10年,而航天育种有可能将时间缩短一半。”

  “试想,我国杂交水稻的成功突破,其关键就在于当时发现了来自野生稻自然变异的一个细胞质雄性不育基因。”刘录祥说,“而现在,我们试图将这种自然变异的几率大大提高。如果育种卫星仅15天的太空游,能使我们获得一些优秀的突变基因,其价值无法衡量。”

  “实践八号”成功回收了,但对于在太空“旅行”了15天的种子们,其“万里长征”才走完了第一步。

  “不是说只要种子上过太空,就一定会发生突变,一点变化都没有的种子很多。”上海大学射线应用研究所教授张圣君说。

  广东省农科院研究员杨护从2003年起就进行有关太空香蕉的培育。他告诉记者,向好的方向发生基因突变的比例,“往往还不到1%。”

  虽然属于随机事件的突变比例低、难控制,但要培育成功太空种子,却要从一开始就严格把关,像挑选宇航员一样千挑万选。“带上太空的种子必须是遗传性稳定、综合性状好的种子。”刘录祥说,其次,把种子带上太空前,研究人员还要在地面留下相关对照,之后要与从太空带回来的种子同时种植,平行进行,这样才能进行产量、品质、抗性等不同性状的对比。

  “种子上天,‘长征’的第一步才走完,更多工作要在地上进行。”从2002年开始种植太空作物的上海农科院园艺所研究员余纪柱说,“每拨去太空的种子都要至少经历3至5年,甚至7至8年的筛选鉴定,再经过农作物品种审定委员会的审定才能称其为真正的‘太空种子’。”

  余纪柱介绍,从太空回来的种子,由于变化发生在分子层面,起初并不清楚什么是好,所以必须先将它们全部播种,从第二代开始筛选,选出具有一定价值的,如早熟、抗病等性状的种子;再将它们全部播种,再筛选,以防一些隐性基因在早期无法显现。如此繁育三四代甚至六代,才有可能获得遗传性状稳定的优良种子。再经过至少2至3年的品种多点试验,报经有关部门认定为新品种,并指出适种区域后,才能进行推广应用。

  “就像一名学生要经历过无数次考试,才能一步一步走进大学,太空种子同样如此”,刘录祥说。

  灵感来自一个偶然?

  一个青椒一盘菜。

  上海嘉定区从2001年开始试验种植太空甜椒,“太空甜椒个头普遍比较大,最重可达500克,口感脆甜,维生素含量也更高”,上海市农技中心种子科科长刘康介绍。

  事实上,“发展航天育种的灵感,只是来自一个偶然。”刘录祥说。

  早在20世纪60年代初,前苏联及美国的科学家将植物种子搭载卫星上天,返回后就发现种子染色体畸变频率有较大幅度的增加。而在中国,1987年,“农垦58号”卫星首次带着一些水稻和青椒等种子飞向太空。“当时的目的并不是育种,只是想探测太空环境对植物遗传是否有影响。”然而事后,研究人员对种子培育后,却发现水稻和青椒种子发生了变化。这给农业专家以启示———太空环境能够使种子产生变异,有可能成为一种新的育种手段。

  从那时起,我国科学家利用返回式卫星、神舟飞船和高空气球持续进行试验,涉及70多种植物的1000多个品种。已育成通过国家或省级审定的新品种或新组合25个,包括水稻15个、小麦4个,番茄、青椒和芝麻各2个。中国农业科学院有关部门统计,近4年来,由航天育种培育出的农作物新品种已经累计推广850万亩,增产粮食3.4亿公斤,创造直接经济效益5亿元。

  其实,这还仅仅是个开始。刘录祥说,我国现有耕地三分之二为中低产田,粮食平均亩产不到400公斤,如果10%的耕地推广航天品种,那么每年水稻将增产25亿公斤,小麦产量增加14.4亿公斤。同时,我国有大量盐碱地、旱地,利用航天育种培育耐寒、耐旱、耐盐碱的农作物,对我国的低品质土地开发利用、改善环境将有更深远的影响。

  但航天育种毕竟只是众多育种方式中的一种,发射专门的航天育种卫星,需要花逾亿元的成本,能持续下去吗?刘录祥认为,“如果第一颗育种卫星的发射,能让我们积累一批科学的有效数据,对解决种子太空环境中基因诱变问题提供一种可能的话,我相信,第二颗第三颗有希望。”

  它不同于转基因食物

  为何太空转一圈,回来后它的后代就有可能备受人们青睐?究竟是什么让它们发生了这般不寻常的变化?“关于航天育种的机理,到底是哪一种因素起主要作用,学术界还没有定论。”张圣君说。

  宇宙辐射是太空环境的重要组成部分,而在地球上利用核辐射进行农业新品种培育,我国一直以来都走在世界前列,至今已经培育出650种农业新品种,占全球研制成功总数的1/3。

  余纪柱说,虽然具体机理尚不清楚,“但它并不像转基因,没有经过人为方法将外源性基因导入作物使之产生变异。而是一种诱变技术,使作物本身染色体产生缺失、重复、易位等基因突变。比如某植物的DNA基因排列本是‘1、2、3、4’,经太空育种后变成‘1、3、4、2’,尽管排序不同,但它和自然界的变异一样,只是速度和频率发生改变。”

  至于诱变机理,这次“实践八号”上还装载了诸如辐射计量仪、磁强计等7套仪器,用于探索太空空间环境下生物基因诱变的背景数据。“我们接下去的工作任务,将是更深层地研究基因诱变机理。”

  农业部航天育种研究中心负责人表示,农业部还将组织农业科研单位进行育种筛选,培育高产、优质、高效的优异新品种,进行推广和普及。

  太空中蕴藏着无尽的宝藏。利用太空的特殊环境进行育种,只是我们可以利用的众多太空宝藏之一。上海航天技术研究所研究员刘宗映说,“在太空人类可以进行许多地球上难以进行的重要科学实验,使人类获得财富和资源。”

  比如,太空冶炼,将地球上无法融合的金属成功铸成合金。刘宗映介绍,早有外国宇航员在太空中打造出合金的手镯。而外国科学家们甚至在空间站或航天飞机上生产半导体、光学玻璃、陶瓷和超纯蛋白,或进行航天生物技术药学研究。

  著名的宇宙学者霍金断言,21世纪是属于太空的世纪。

  而太空,正在这样人类多样的探索中,逐步向我们绽开它无尽的美丽。

Powered By Google ‘我的2008’,中国有我一份力!

新浪简介About Sina广告服务联系我们招聘信息网站律师SINA English会员注册产品答疑┊Copyright © 1996-2008 SINA Corporation, All Rights Reserved

新浪公司 版权所有