解锁基因密码的太空种子

从20世纪50年代人类发射第一颗人造地球卫星以来，如何利用植物保障人类在地外环境中生存所需要的食物、氧气和纯净水，就成为空间生命科学关注的问题之一。

历经30多年的发展，我们的航天育种技术产业，已经取得了丰硕的成果，走入千家万户，相信在不久的将来，会有更多飞向太空历练的“太空种子”们，为我们带来航天科技的福利。

“东川种子”飞上天

2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。

此次飞船上还搭载了一些特殊的“乘客”，它们是由航天科工组织云南省林科院、云南昆明市东川区精心挑选出的竹叶花椒（青花椒）种子，一共两个品种，分别是竹叶花椒、无刺青花椒,共计3220颗，66.83克。

它们将接受为期5个月的太空辐射诱变。这也是国内首次开展青花椒“太空育种”试验。

东川区因山地面积广，在种植花椒方面有得天独厚的优势，典型的立体型气候为种植不同品种的花椒提供适宜的生长环境。近年来，东川区积极探索花椒产业发展，种植面积达10万亩，培育35个花椒种植专业合作社，建成5个花椒初加工工厂。

目前，花椒已成为东川区“一县一业”主导产业。

这些种子经历“太空育种”后，返回地面，航天科工将发挥超临界萃取等技术优势，帮助东川发展花椒深加工产业，助力实现产业振兴，带动村民增收致富，为乡村振兴提供强大内生发展动力。

除了花椒外，神州十六号载人飞船还搭载了吐鲁番葡萄、台州柑橘、山西玉米、单县西红柿、广西桉树等多种农作物种子。

“太空种子”的升级之路

航空育种的首要前提就是“太空种子”的挑选。

这些种子一般具有两个条件：一是稳定性好，二是综合性状好。这样的种子可谓是“天选之种”。然而，这些种子仍不能被称为太空种子，搭载飞船上天只是成为“太空种子”的第一步——搭载种子。

由于一般种子在太空中的突变率仅为0.05%—0.5%，很多种子在太空中不会发生变化，只有被宇宙射线击中的“幸运儿”才会在返回地面后被挑选出来。同时，由于基因突变具有不定向性，只有往好的方向突变并且符合要求的种子才能留下来接受之后的“历练”。

留下来的种子需要进行多代的筛选培育，经过风、虫、旱的考验，只有通过这些严苛的试验，并得到品种审定委员会审定的种子才是真正合格的太空种子。

航天育种效益多

有人把航天育种理解为“太空种菜”，确实有种菜方面，但并不仅仅是种菜这么简单。

航天育种，是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境，如高真空、微重力、宇宙高能离子辐射等的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。

航天育种具有有益的变异多、变幅大、稳定快以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率比普通诱变育种高3—4倍，育种周期比杂交育种缩短约一半，由8年左右缩短至4年左右。

与传统育种技术相比，它能在较短的时间内提高农产品的品质，创造出许多新品种，在现代农业的快速发展中发挥重要作用。

回顾过往，神舟十二号和神舟十三号载人飞船返回舱则带回了上千份的作物种子和微生物菌种，从小麦、玉米、大豆到南瓜、水稻、番茄，还有魔芋、辣椒、棉花，甚至连处于休眠状态的乌鸡蛋都有。神舟十四号和神舟十五号载人飞船搭载了1300余份作物种子、微生物菌种等航天育种材料。

太空水稻也“吐水”

北京时间2022年10月12日16时01分，“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来一场精彩的太空科普课，这是中国航天员首次在问天实验舱内进行授课。

在太空课堂上，陈冬直播空间站科学实验操作——采集拟南芥样本。

采集样品时，陈冬先把盖子打开，拿上小剪刀，把样品削出来放进冻存管中。这些冻存管会放到-80摄氏度存储区，等待之后带回地球交给科学家研究。

在问天舱的生命生态实验柜里，除了拟南芥，还培育了另外一种植物——水稻。

经过70多天的培育，太空中的水稻种子已经长成了一颗颗水稻植株。

在水稻培育过程中，航天员们发现了一个奇特的现象。

“在刚刚萌发的水稻叶尖上，出现了一个晶莹的小水滴，并且小水滴会越变越大，直到贴到生长盒的壁上。”刘洋描述说，这是水稻的“吐水”现象，在太空微重力环境中更容易观察得到。

“非常期待能够在中间站收获我们自己种植的粮食，说不定在不久的将来，在月球甚至在火星，我们都能实现袁隆平院士的禾下乘凉梦。”陈冬憧憬道。

2022年12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，水稻种子和拟南芥种子随舱返回。

此次空间科学实验，是国际上首次开展水稻“从种子到种子”全生命周期空间培养实验，这个项目共在轨开展实验120天，完成了拟南芥和水稻种子萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养实验。这一成果也为进一步开发适应空间环境的作物提供了依据。

“太空蔬菜”购买自由

在种子“上天”之后，我国还建立了多个太空育种基地，让“太空种子”实现规模化种植。

在海南，我国已经建立了太空作物的种植基地，海南航天育种中心的科研成果也已走进消费者的生活。在新疆布尔津县，也建有太空育种蔬菜种植基地，该基地已引进了西瓜、蜜瓜和羊角蜜等瓜类种苗，还有十五六种太空蔬菜苗进行培育。

目前，蔬菜、瓜果、咖啡、茶叶、菌种、中药 材等食品品类都有了“太空后代”。超市常见的太空椒、太空西瓜便是太空育种的成功品种。

不仅如此，从淘宝等一些知名电商平台，也可见太空育种的火热发展。

618前夕，一家名为“新航天星空实验室”的店铺在淘宝低调开业。这家以太空育种为特色的店铺，前期商品以“太空育种产业园规划”服务为主，下半年将推出各地太空育种产业园的新品种。

新航天星空实验室创始人、航天育种高级工程师张传军表示，他们已与浙江、山东、内蒙古、广东、辽宁等多地政府部门合作，建立航天育种成果产业园，目前这些太空果蔬长势喜人，最快在今年秋天，各地太空育种产业园的首批瓜果蔬菜及米、面、油，有望大规模上架淘宝。“除了口感上变好以外，太空培育新品种的安全新都经过国际组织认定”。

我国进行太空育种已经有36年的历史，通过强辐射，微重力和真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异。种子返回地球后，需经过多代的地面培育，形成稳定优良的新品种，才能推向市场。

近年来，各级政府对航天育种基地布局热情高涨，通过淘宝店来展示太空育种产业的最新成果，以此连接地方政府、企业，通过专业的航天育种团队的规划和技术指导，引领地方产业发展，实现农产品产业升级，探索中国航天探索与电商平台一起助力乡村振兴的新路径。

“太空育种” 无限可能

我国自1999年神舟一号飞行任务便开始开展航天育种搭载实验。

多年来，我国开展的航天育种实验取得了不斐成就。最新数据显示，自1999年11月神舟一号首飞及其后的历次飞行任务中，累计为国内400余家科研机构和高等院校搭载航天育种实验项目3000多项，创制出4万余份空间诱变种质材料，育成水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油料、蔬菜等新品种460多个，显著提高农作物产量和品质。

中国空间站已步入应用和发展阶段，目前也有大量的生物样本正在空间微重力环境下开展实验，航天育种打开了农业“芯片”的密码，为农业插上了飞天的翅膀，我们也期待这些航天育种为我们带来更多的神奇。