5月24日，神舟二十三號載人飛船成功發(fā)射，水稻種子等實驗材料隨船飛赴中國空間站。后續(xù)，中國空間站將開展“空間水稻多代遺傳穩(wěn)定性與環(huán)境適應性調控的分子機理研究”實驗。
本次實驗將首次在軌實現(xiàn)兩代水稻培養(yǎng)，有望在太空完成從種子到種子、再到新一代種子的完整生長閉環(huán)，解析長期空間微重力環(huán)境對水稻遺傳穩(wěn)定性的影響。這意味著在未來深空探測的征程里將可能實現(xiàn)糧食原位生產(chǎn)。
這是第一次把水稻種子送上太空嗎？在太空種水稻和地球上有什么區(qū)別？本次實驗主要研究什么？為什么選擇將水稻種子送上太空而不是其他糧食作物？帶著上述問題，科技日報記者采訪了相關專家。
第一問：這是水稻種子第一次上太空嗎？
“這次將水稻種子送往空間站，并非我國首次在軌開展水稻實驗。”中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員鄭慧瓊介紹，早在2022年，水稻種子就曾被帶上太空，完成了從種子萌發(fā)、生長發(fā)育到收獲新種子的完整生命周期，所獲種子隨神舟十四號乘組返回地面。
此次送上太空的種子，包含兩類材料：一類是上次在空間站收獲的種子返回地面后連續(xù)種植兩茬所繁衍的后代，其“祖先”曾經(jīng)歷過太空環(huán)境；另一類則是從未上過天的普通種子。
本次實驗共設置4個單元，每個單元播下6?；閭浞莸姆N子。4個單元又分成兩組，分別對應水稻的兩種繁殖方式。其中一組將開展有性繁殖，讓種子成熟后收獲稻穗，再將稻穗轉移至新培養(yǎng)盒中進行二代種植，考察經(jīng)過有性過程的“跨代記憶”，即祖先上過天的種子是否比從未上過天的更能適應空間環(huán)境。另外一組則采用再生稻模式，在成熟后從根部割除地上部分，讓根茬重新萌發(fā)新稻，相當于延長同一植株的生長時間，比較營養(yǎng)繁殖與有性繁殖在空間環(huán)境下的適應性差異。
“與上次僅在軌完成一代繁殖不同，本次實驗的關鍵在于讓水稻在微重力條件下連續(xù)繁殖兩代，以此觀察重力環(huán)境變化對跨代遺傳的影響?！编嵒郗傉f。
第二問：太空種水稻和地球上有什么區(qū)別？
地球上所有生物都是在恒定的重力環(huán)境下進化而來的，從形態(tài)結構、代謝水平到遺傳機制都與這一恒定的重力相適應，例如植物總是莖向上長、根向下扎。而空間站的微重力環(huán)境使重力從“常量”變?yōu)椤白兞俊保锏拇x和生命活動會發(fā)生顯著變化，遺傳機制也可能隨之改變，但這種改變需要長期觀察。
鄭慧瓊解釋，地上發(fā)育的種子在空間站結出新種子后，如果新種子不返回地面接受重力刺激，直接在微重力環(huán)境下再繁殖一代，就可以清晰揭示重力變化在水稻世代繁衍過程中的作用。這不僅能增進對重力影響生命機制的認知，更關系到人類未來能否實現(xiàn)地外原位糧食生產(chǎn)。一旦離開近地軌道走向更遠的星球，靠地球補給糧食難以持續(xù)，必須利用農作物原位生產(chǎn)。
然而，如果太空種植的種子一代代退化，就無法保證優(yōu)良品種的穩(wěn)定供給?！耙虼?，在真正邁向深空前，需要利用空間站弄清楚水稻是逐漸適應空間環(huán)境，還是出現(xiàn)代際衰退，并探索維持品種穩(wěn)定可靠的措施?！编嵒郗傉f。
第三問：為什么選擇將水稻送上太空？
之所以選擇水稻而非其他糧食作物作為研究對象，鄭慧瓊說，主要基于4個原則：適應性強、生長周期短、產(chǎn)量較高、株型相對較矮但不至于影響產(chǎn)量。這次搭載的是我國自己的粳稻品種，屬于模式水稻，其基因和分子機制研究基礎都很扎實。
“在天上開展實驗本就充滿未知，如果選擇一個地面尚未研究清楚的品種，等于雙重未知，難以分析結果。而選用地面研究背景清楚的材料，一旦在太空出現(xiàn)變化就能快速識別，有助于取得清晰的實驗結論?！编嵒郗傉f，空間站種水稻最大的困難還是微重力。植物和人一樣會“暈”，水稻所反映出的普遍規(guī)律，一定程度上也可為其他植物提供借鑒。
本次實驗中，航天員不僅要采集稻穗和種子，還要將莖葉等樣品置于-80℃環(huán)境中凍存帶回。通過表型和分子層面的綜合分析，研究微重力引起的深層次變化，并探索能否通過生物技術手段對微重力的影響加以干預，為地外環(huán)境下的品種培育提供依據(jù)。同時，這類空間研究還能反哺地面農業(yè)。太空的極端環(huán)境相當于一種全新的脅迫條件，有可能促使水稻表現(xiàn)出在地面難以觀察到的性狀，發(fā)現(xiàn)新的基因資源，從而用于育種，培育抗旱、耐鹽堿等優(yōu)良品種。
（責任編輯：蔡文斌）
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