之前中國空間站在太空搞農業項目,已經不再是什么新鮮事了,曾經在2022年的神舟十四號任務中,當時的航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲,就在問天實驗艙的生命動態實驗柜中,對水稻做過從種子到種子的全生命周期的研究。
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那個時候的做法就是,從地面帶種子上太空,之后在太空種一茬后,收獲種子,再帶回地面去搞研究。但神舟二十三號任務這次和神舟十四號任務就不同了,在軌的載荷專家黎家盈,要在太空搞一個“二次播種”。
什么意思?
其實就是把帶上天的水稻種子,在空間站種出水稻,收獲新種子之后,載荷專家黎家盈要把這些種子再次播種,繼續培養,直到長出第二代水稻。這個過程,就是在軌實現連續兩代水稻培養的全部過程。
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這也太麻煩了吧!為啥要如此折騰呢?
這就不得不說以后的月球和火星任務了。現在空間站,距離只有400公里,還可以送點補給上去。但要登月,甚至登陸火星,再老遠從地球運糧食過去,這就太不劃算了。如果能在太空實現糧食的“原位生產”。在太空種,在太空吃,然后一邊種一邊吃,是不是就能解決這個問題了?
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這次實驗的目標,就是要研究長期太空微重力環境對水稻遺傳穩定性的影響。說白了,就是在失重環境下,水稻的“后代”會不會“長歪了”?基因會不會發生變化?科學家們還要挖掘有重要應用價值的新基因,為將來培育更適合太空種植的“超級水稻”打基礎。
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其實,在太空,我們的航天員不僅種水稻,曾經還種起了生菜、小麥、擬南芥。
2022年10月12日的“天宮課堂”,“太空教師”陳冬、劉洋、蔡旭哲三位航天員,首次在問天實驗艙里給大家展示了他們在太空中的“農田”,也就是問天艙內的植物生長情況。
生菜和小麥長得那叫一個郁郁蔥蔥,那年的中秋節,三位航天員還品嘗了蔡旭哲親手種植的生菜,據說味道好極了!
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也是在這場太空課堂上,陳冬還現場直播了采集擬南芥樣本的過程。他一邊操作,一邊通過語音口令給地面的科學家發送圖片,那認真的模樣,簡直了。
不過,重頭戲還在后面。劉洋拿出了一個神秘的盒子,里面竟種著高桿水稻和矮桿水稻。她告訴大家,在培育水稻的過程中,他們發現了一個非常奇特的現象:水稻竟然會“吐水”!
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是的,你沒聽錯,就像我們有時候喝水喝多了會打嗝一樣,太空水稻也會在葉尖上冒出一個個小水泡,然后越變越大,最后貼到生長盒的壁上。劉洋老師還給大家留下了一個思考題:你們在種植水稻的時候,有沒有發現過這種“吐水”現象呢?是空間站上的水珠大,還是地面上的水珠大?為什么會這樣呢?
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說到這,你可能要問,這些太空里的植物到底肩負著什么樣的科研使命呢?其實劉洋就在太空課堂中告訴大家了,水稻實驗的最重要目標,就是要實現從“種子到種子”的全生命周期培養。
而科學家們希望通過這個實驗,了解在微重力條件下,擬南芥和水稻從種子到種子全生命周期的變化規律和分子基礎,進而解析植物對空間環境的適應性機制,從而在這種適應機制上繼續尋找讓水稻增產的新方法。
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這并不是我們對糧食作物提高單產的單一實驗了。從袁隆平的雜交水稻開始,到人類發射第一顆人造地球衛星,如何利用植物保障人類在地外環境中生存所需要的食物、氧氣和純凈水,就成為了空間生命科學關注的焦點。
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而空間站選取的擬南芥和水稻,正是兩種具有代表性的模式植物。前者代表雙子葉、長日、十字花科植物,很多蔬菜都屬于這一類;而后者則代表單子葉、短日、禾本科植物,很多糧食類作物都屬于這一類。
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我國空間站里種植的水稻和小麥都展現出了勃勃生機。航天員們甚至期待著能夠在空間站收獲自己種植的糧食。陳冬就曾說出了我們對未來的期望:說不定在不久的將來,在月球甚至在火星,我們都能實現袁隆平院士的“禾下乘涼夢”。
說到太空育種,我們還做了一次糧食種子實驗。實踐十九號衛星曾經攜帶了一大批種子進入太空進行育種實驗。
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這些“上過天”的種子有什么不同呢?它們什么時候能夠走上我們的餐桌呢?
我們以小麥品種“航麥247”為例。“航麥247”就是航天育種的產物,這個品種不僅產量高,而且耐鹽性特別突出。“航麥247”所有的誘變在太空中都是隨機的,但我們科學家能做的,就是制定一個育種目標,在所期望的篩選方案中,通過多次選育和驗證,最終實現高效率地定向育種。
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相對比神舟飛船,實踐十九號衛星,體量大、空間大、裝載得多,而且具有可重復利用的特性,大大降低了成本。此外,它還是一個圓軌道衛星,對種子的影響和空間站育種也會有所不同。
我們什么時候能夠品嘗到這批隨神舟飛船和實踐十九號上天后的種子的成果呢?
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還需要相當長一段時間。從育種角度看,第二年就可以看到變異的種子了,但對于種業行業來說,需要的是能夠在農民地里種植、能夠商業化應用的品種,這可能需要五到六年的時間。要形成食品、消費品到我們普通大眾的餐桌上,則需要更長的周期,八至十年是要有的。
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