外太空飞回新宝贝？这项技术竟是农业进化的加速器

yi叶秋枫

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导语：神舟十三号返航时为我们带回了一些“太空宝贝”——12000颗左右种子，承载着诸多科学家希望，成功落地，让我们一起探索下中国的太空育种技术吧。



一、神奇的太空育种
; ]/ P+ d7 V& {% H" U6 s太空育种，也被称为航空育种，即在太空环境中诱发种子变异，从而让种子能够加速进化，获得更优秀的基因，更好地为人们所用。太空育种最关键的就是太空所提供的特殊环境，那究竟特殊在哪呢？
+ C" G$ G- F. J. A9 T+ f, g2 M1.微重力
中国空间站在距离地球约400千米的轨道上运行，空间站处于失重状态，地球引力作用明显下降。空间站围绕地球运转，主要受地球引力和空间站运动状态的影响。
为满足微重力的试验要求，需要调整运动状态，保证地球引力等于空间站围绕轨道运行向心力。同时，为了避免瞬态干扰，在微重力试验中避免空间站进行变轨、姿态调整、交会对接与舱段分离等动作，航天员运动活动控制在一定范围内，并且对存在较大振动干扰设备采用隔振设计 [1]。
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' N7 N6 ^* r+ I+ U! R# b9 v  q空间舱结构示意图[1]
6 G% X9 p+ m* t; M/ {7 T
( `! `$ M+ c% ?" K9 W" b5 i* M2.强辐射
# ^* `6 v: x/ G1 ]空间站在运行过程中主要受到辐射包括：银河宇宙射线、太阳宇宙射线、地球辐射带辐射。其中，银河宇宙射线受到屏蔽作用影响有限，太阳宇宙射线发生频率较低，地球辐射带辐射是空间站主要的辐射源。
# f0 _6 W% i! u- n/ Z/ q6 S地球辐射带是被地磁场俘获的高能带电粒子区域，带电粒子在地磁场作用下产生复杂运动而形成。磁场俘获带中的高能粒子与空间站作用，包括与舱壁、舱内物资设备和人员相互作用， 诱导产生的中子、核碎片或其他各种继发和次级辐射，正是这些带电粒子对搭载于航天器中的生物体产生辐射影响。
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0 g4 O, \8 _6 X3 G* [天空育种辐射示意图

3.高真空
/ Z$ v6 z% b/ H5 |& A空间站具有高真空特性，能够为育种提供“纯净”的培养环境。由于缺乏足够的氧气，这样就能够减少地球实验室所存在的细菌、微生物等影响，从而提升育种的质量，按照科学研究的目的进行种子培育。
5 i4 R- {7 N$ U9 R; Q0 ?1 ]! c4 z二、太空育种的关键技术需几“柜”
0 ]4 u$ Z: F/ @/ o) r为了挖掘太空育种的潜力，通过开发关键设备和育种技术，能够进一步提升实验能力，为科学研究不同环境提供支持。其中，太空育种关键设备包括以下几个实验柜：
  D6 ]0 \( N/ d& S6 V1.变重力实验柜
; x* W$ f) q+ B2 u- O地球地面的重力加速度为9.8m/s2，在地球试验将会始终受到重力影响。空间微重力环境不受重力影响，可以根据试验需求模拟不同重力加速度，范围为0-19.6m/s2，这就需要边重力科学实验柜。
其主要结构为左右两侧的离心机，其直径达到900mm，并且直径目前全世界最大。根据外观就可大致看出其原理，即利用高速旋转产生离心力，从而模拟重力加速度，通过改变速度，也就能改变所模拟的重力加速度。

8 T6 s1 Y+ M& o& O, m7 b) A- |2 o+ n中国空间站变重力科学实验柜（图源：CCTV官网）
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5 Z: a& w# S, \2.生命生态实验柜
该柜实际上就是一个人工构建的生态系统，能够提供光照、二氧化碳、温度、营养等动植物生存的条件，保证动植物能够正常的成长发育。由于太空的微重力和辐射作用，在生命生态实验柜就能够研究太空特殊环境的影响。
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7 A, \! s, ]7 b) [生命生态实验柜（图源：央视网）
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3生物技术实验柜
/ t+ @$ o: i+ E( X) b% c4 G- B生物技术实验柜主要是支持开展以生物细胞培养和组织构建、空间蛋白质结晶、蛋白与核酸共起源、空间生物力学等生物技术及应用研究，关注细胞、生化、分子等生命科学尖端学科。该实验柜以微观分子进行探索分析， 能够从本源研究天空中生物技术。

生物技术实验柜
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' r0 K8 v/ S# Q5 W三、太空育种安全吗？
从原理讲，太空育种属于内源基因改良，也就是提供外部变异环境，由种子DNA进行突变和重组。与袁隆平院士在野外发现具有高产量的水稻种子一样，只不过太空育种是采取人为干预措施，不像水稻育种是依靠大自然被动选择。因此，太空育种从理论上分析非常安全。
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' D8 V; C  t0 v# X$ Y太空育种示范
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. G6 B! T) y% Y. h种子在天空完成诱变仅是第一步，而返回地面择优培育同样重要。需进行至少三代的地面培育，经历4到8年甚至更长时间，结合生物优选方式，经过多代筛选、淘汰、试种、审定，能够表现优质基因并且遗传稳定，才能够进一步进行研究应用，最终通过所有的环节，才能成为进入市场的新品种。
# U5 [; W* T# Q* }" A3 D可以看出，地面择优培育需要长期选择，设置有严格的审核标准，只有满足要求品种才能真正进入市场。日常生活中，太空育种食品已经非常普遍。正是太空育种足够安全，能够提供口感更优、生长特征更优的种子，从而进一步培育优质的作物。
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  u: o  s# P1 }8 \" a  w航天蔬菜示范

; ?3 ~7 Q! X; X! N0 Q) w& c结语：
太空育种是高科技发展的结果，在中国航天技术的快速发展下，利用太空环境发展农业，提供更具优势的产品，更好地为人类服务，有着重要的意义。未来，将会有更多的种子送上太空，形成新的“宝贝”，为人类生存和发展提供支持。
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