研究人員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下培育的太空玉米苗。

　　河北工業(yè)大學(xué)兩次選送種子搭借神八神十飛船進(jìn)行太空之旅，探索具有太空印記的生命變化—

　　7月16日，經(jīng)過公證等一系列手續(xù)后，河北工業(yè)大學(xué)生物物理研究所常務(wù)副所長耿金鵬博士在中國空間技術(shù)研究院，領(lǐng)取了搭借神舟十號(hào)飛船進(jìn)行太空輻照試驗(yàn)的生物育種材料。涉及花卉、蔬菜、水果、農(nóng)作物等大類的36個(gè)品種、共計(jì)135克的生物物種，在經(jīng)過15天太空之旅后，開始走上從太空到百姓生活的新旅途。

　　事實(shí)上，2011年，河北工業(yè)大學(xué)的一批種子就曾搭借神舟八號(hào)進(jìn)行航天育種試驗(yàn)。近日，筆者走進(jìn)該校生物物理研究所，探究包括仙客來、牡丹、玉米、葡萄、辣椒、茄子等8類58個(gè)品種“太空種子”不同尋常的神奇變化。

　　種子上天

　　物種基因變異幅度更大速度更快

　　“這是我們?cè)谏裰郯颂?hào)搭載的四季薰衣草種子，別看它的外表和普通種子沒有什么不同，但里面基因卻發(fā)生了不同程度的變化。”7月10日，在河北工業(yè)大學(xué)生物物理研究所，安海龍博士對(duì)他們的“太空種子”視如珍寶。他告訴筆者，去年他們種下了36粒四季薰衣草太空種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一粒種子在株高、花產(chǎn)量、葉型等方面都有不同程度的變異。“我們正對(duì)種子進(jìn)行基因方面的研究，看到底是哪方面的基因發(fā)生了變化。”

　　一直在地球上生長、繁衍的生物物種，其形態(tài)、生理和進(jìn)化始終受地球環(huán)境影響。“而生物種子一旦通過航天器進(jìn)入太空，就處于高真空、微重力的環(huán)境下。”安海龍說，再加上地磁場俘獲的各種宇宙射線輻射，就會(huì)對(duì)生物種子的生理和遺傳性狀產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，也更有可能產(chǎn)生在地面上難以獲得的基因變異。

　　在搭借神八返回的“太空種子”中，張家口農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的仙客來花卉變異最為明顯。“花色、花型、花朵數(shù)量都有很多變化。”安海龍向筆者介紹，有的花瓣變得褶皺，有的一個(gè)花朵變成兩種顏色；而最為好看的一種變異是每個(gè)花瓣都有一條白邊，像是給花瓣鑲嵌了銀線。“另外，邯鄲永年農(nóng)作物研究所的玉米、懷來的葡萄、遷安的百喜草和黃菥草也與普通品種有較多差異。”

　　“航天育種試驗(yàn)中，真空、粒子輻射、微重力和地磁場是關(guān)鍵的空間環(huán)境資源。”安海龍表示，地面模擬方式無法全部實(shí)現(xiàn)太空的復(fù)雜環(huán)境。在地面，可以創(chuàng)造條件讓物體處于失重狀態(tài)，也可以通過使用大型核離子加速器等方式讓物種處于某一種粒子輻照的狀態(tài)，但都是單一的，只能先做輻射試驗(yàn)，再做失重試驗(yàn)，很難同時(shí)滿足多個(gè)條件。“而飛船在軌階段，位于高度在500千米以下的近地空間區(qū)域，這一太空區(qū)域存在與地球環(huán)境具有較大差異的環(huán)境要素。”

　　據(jù)了解，目前各國科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)太空環(huán)境對(duì)植物基因產(chǎn)生影響，但太空環(huán)境對(duì)植物基因哪些方面產(chǎn)生影響，其誘變機(jī)理是什么，一直是個(gè)世界難題。“這次我們把神八帶回來留檔封存的太空種子拿出一部分，搭借神十第二次送上太空。這些種子在太空接受兩次微重力和輻射等環(huán)境因素作用，肯定會(huì)有不同的基因變異，但會(huì)變成什么樣子，還有待于繼續(xù)觀察分析。”安海龍表示，希望通過這種方式，能夠發(fā)現(xiàn)其中更多的變化規(guī)律。

　　種子落地

　　培育成新品種還需四代

　　“一份放在-4℃的特制冰箱里留存，一份送到育種基地進(jìn)行培育。”7月16日，安海龍把剛剛領(lǐng)取的搭借神舟十號(hào)飛船的生物物種，按照每一個(gè)品類分成了兩份。

　　雖然航天工程育種能在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)誘變、創(chuàng)造大批變異材料和品種，但安海龍說，上天只是第一步，隨后還要經(jīng)過農(nóng)業(yè)專家?guī)啄甑牡孛媾嘤⒑Y選和驗(yàn)證。

　　目前，他們已經(jīng)和遷安市政府、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)、張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、永年縣農(nóng)作物研究所、懷來縣夾河葡萄專業(yè)合作社等單位合作，建立了6個(gè)航天育種培育基地。搭借神舟八號(hào)飛船的“太空種子”正在各個(gè)基地進(jìn)行培育試驗(yàn)。

　　“進(jìn)行航天育種要經(jīng)過嚴(yán)格篩選。我們一定要選擇適合我省種植、能產(chǎn)生較大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的種子進(jìn)行搭載。”在這次選擇神州十號(hào)飛船搭載物種時(shí)，安海龍征求了培育基地的意見，對(duì)物種進(jìn)行了更換。“因?yàn)檫w安鹽堿地多而且一些尾礦需要綠化，我們就根據(jù)遷安的提議選擇了酸棗種子。如果能培育出適應(yīng)性強(qiáng)、能在這種貧瘠的土壤環(huán)境下成活的酸棗新品種，將能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。”

　　據(jù)介紹，通過飛行器搭載回來的種子叫作第一代種子，安海龍說：“第一代植株有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出一些生理變異性狀，但科研人員只是觀察記錄下來，不做任何篩選。”經(jīng)過第一代所收獲的種子全部再種下去，長出來的叫第二代種子。安海龍解釋,“由于變異是隨機(jī)的，有的變好，有的變差，可以根據(jù)育種目標(biāo)進(jìn)行定向選擇。比如篩選變矮稈的，以便增強(qiáng)抗倒伏性能；篩選穗子變大的，以提高產(chǎn)量；篩選變?cè)缡斓模蕴嵩缡斋@期等等。”

　　安海龍介紹，第三代種子主要是穩(wěn)定性觀察，將第二步篩選的種子繼續(xù)播種，查看這些突變性狀是否真正能夠穩(wěn)定遺傳。第四代是群體比較和異地試種，對(duì)具有遺傳穩(wěn)定性的種子進(jìn)行一定規(guī)模的群體比較試驗(yàn)，以及多省市異地試種鑒定，以確定其在不同環(huán)境下是否都能表現(xiàn)出優(yōu)良性狀。

　　“目前，太空種子的變異還在培育觀察階段，因?yàn)樘瘴锓N所有變異都有‘返祖’現(xiàn)象，第一代作物的新特征，到第二代作物的時(shí)候又恢復(fù)了普通特征。”安海龍表示，根據(jù)他們的研究，一般“輻射育種”作物，經(jīng)過四代種植，變異的特征基因就能延續(xù)下去。

　　根據(jù)以前的成功經(jīng)驗(yàn)，安海龍介紹，航天育種使物種基因變異的幅度更大、類型更豐富。經(jīng)歷太空育種技術(shù)選育的品種，不僅植株明顯增高增粗，果型增大，產(chǎn)量增加，而且作物機(jī)體也更加強(qiáng)健，對(duì)病害的抗逆性特別強(qiáng)。“不僅如此，航天育種還使育種周期大大縮短。”安海龍以玉米為例向筆者介紹，運(yùn)用普通育種方式培育一個(gè)新品種至少需要10年時(shí)間，而采用航天育種時(shí)間可減少一半，由10年縮短至5年左右。“我們正在努力研究，相信很快就能培育出河北自己的太空新品種。”

　　太空果蔬

　　不是轉(zhuǎn)基因可安全食用

　　隨著我國對(duì)太空認(rèn)識(shí)和探索的加深，航天育種正悄然走進(jìn)尋常百姓的生活，讓我們不知不覺享受著這些太空探索帶來的“福利”。據(jù)了解，我國從1987年開始將蔬菜等農(nóng)作物的種子搭借衛(wèi)星上天，相繼進(jìn)入太空的生物物種達(dá)50個(gè)大類、400多個(gè)品種。如今，一部分通過航天育種培育的青椒、櫻桃、番茄等果蔬，還有水稻、玉米等作物，開始走上人們的餐桌。“航天育種生產(chǎn)出的水果、蔬菜看上去更大更粗，口味也與普通水果、蔬菜不同。這些食品是不是轉(zhuǎn)基因食品?食用后會(huì)不會(huì)不安全？”筆者發(fā)現(xiàn)，公眾在對(duì)航天育種產(chǎn)品感興趣的同時(shí)，也對(duì)其安全性有些疑慮。

　　“大家對(duì)航天育種產(chǎn)品安全顧慮主要有兩個(gè)，一個(gè)是輻射問題，一個(gè)是轉(zhuǎn)基因問題。”安海龍明確表示，航天育種產(chǎn)品不是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，而且輻射殘存幾乎為零，完全可以安全食用。

　　安海龍介紹，一些太空蔬菜的營養(yǎng)或許比傳統(tǒng)的高一點(diǎn)，這可能是選種子時(shí)會(huì)有意識(shí)地選擇營養(yǎng)價(jià)值比較高的種子。但是高的產(chǎn)量和高維生素含量，通過其他的方法也是可以育種的。包括傳統(tǒng)的、生物技術(shù)、航天誘變、核輻射誘變等，太空誘變只是誘發(fā)基因改變的多種方法之一。“航天育種不是用人工手段將外源基因?qū)胱魑镏惺怪儺悾峭ㄟ^太空輻射讓作物本身的染色體產(chǎn)生缺失、重復(fù)、易位、倒置等基因突變，這種變異在本質(zhì)上和生物界的自然變異并無區(qū)別，只是改變了時(shí)間和頻率而已。”安海龍表示，太空育種只是加速和豐富了生物界需要幾百年甚至上千年才能產(chǎn)生的自然變異。而轉(zhuǎn)基因是將一個(gè)物種的基因移植到另一個(gè)物種中去，比如將花生的基因轉(zhuǎn)移到大豆中去，使大豆油有花生油的口感。而經(jīng)過航空育種的水稻依然是水稻、青椒依然是青椒，并無外來物種基因?qū)肱c整合，物種沒有發(fā)生本質(zhì)的變化，所以太空育種與轉(zhuǎn)基因有著根本的區(qū)別。

　　此外，擔(dān)心“太空菜”有輻射也完全沒有必要。“確實(shí)太空中宇宙射線的輻射較強(qiáng)，但這是生物物種發(fā)生基因變異的重要條件。除了太空育種之外，輻射也是地面育種中的一種常用手段。”安海龍說，輻射對(duì)于作物的影響僅僅是射線穿透，而作物種子本身，幾乎沒有放射性物質(zhì)殘留。而且“太空種子”還要在地面再進(jìn)行四代培育，所以擔(dān)心“太空菜”有輻射完全沒有必要。

關(guān)鍵詞：神十,太空育種,河北工業(yè)大學(xué)