我們到太空“種”糧

“盒子高度14厘米，超過(guò)了（14厘米），高稈水稻現(xiàn)在約30厘米高！”8月29日，鄭慧瓊團(tuán)隊(duì)在中國(guó)空間站種的水稻順利“滿月”；發(fā)布會(huì)上，她舉起一盒種有綠色水稻幼苗的演示品向媒體記者解釋?zhuān)?dòng)得甚至有些語(yǔ)無(wú)倫次。

? 鄭慧瓊是中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員、中國(guó)空間站問(wèn)天艙“微重力條件下高等植物開(kāi)花調(diào)控的分子機(jī)理”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。近20年間，她所在團(tuán)隊(duì)一直致力于研究太空高等植物的生長(zhǎng)問(wèn)題。此次問(wèn)天艙水稻實(shí)驗(yàn)取得進(jìn)展，意味著中國(guó)人有望首次在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)空間站水稻“從種子到種子”的全生命周期培養(yǎng)。

中國(guó)空間站種的水稻“生長(zhǎng)狀態(tài)良好”

? 從1950年代人類(lèi)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來(lái)，如何利用植物保障人類(lèi)在地外環(huán)境中生存所需要的食物、氧氣和純凈水，就成為空間生命科學(xué)最為關(guān)注的問(wèn)題之一。特別是過(guò)去10多年來(lái)，隨著重返月球、登陸火星、建立月球或火星基地成為人類(lèi)空間探索的重要目標(biāo)，各國(guó)科學(xué)家都在為長(zhǎng)期在太空生存作糧食準(zhǔn)備。鄭慧瓊感到：“解決建立空間生命保障系統(tǒng)的科學(xué)問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫?！?/p>

? 正是在這種背景下，空間站種水稻等一系列太空種植實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生。2022年7月24日，我國(guó)空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會(huì)對(duì)接，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。7月28日，載有實(shí)驗(yàn)樣品水稻種子的實(shí)驗(yàn)單元，被航天員安裝至問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的生命生態(tài)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，7月29日正式啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

? 鄭慧瓊說(shuō)，此次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是在國(guó)際上首次完成水稻在空間站從種子到種子全生命周期的培養(yǎng)研究，探索利用空間環(huán)境因素控制植物的開(kāi)花，來(lái)尋找在較小的封閉空間中植物生產(chǎn)效率最大化的可能途徑。

? 實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)后，高稈和矮稈水稻種子奮力生長(zhǎng)，但不出所料，它們?cè)谖⒅亓Φ目臻g環(huán)境中遭遇“水土不服”，患上了“航天綜合征”。長(zhǎng)出的水稻幼苗看起來(lái)有些“懶散”，并沒(méi)有像地面上的水稻那樣精神抖擻地挺立起來(lái)，而是“趴”在了透明實(shí)驗(yàn)盒子的壁上。

? 不過(guò)，這并不影響實(shí)驗(yàn)給人們帶來(lái)成功的希望。

? 鄭慧瓊表示，目前已成功啟動(dòng)了水稻的種子萌發(fā)，高稈水稻幼苗已長(zhǎng)至30厘米左右高，矮稈水稻也有5-6厘米高，生長(zhǎng)狀態(tài)良好；待后續(xù)成功結(jié)出種子后，將由航天員采集樣品、冷凍保存，最終隨航天員返回地面進(jìn)行分析。

實(shí)際上，太空不但生長(zhǎng)出了長(zhǎng)勢(shì)良好的水稻，還給人類(lèi)帶來(lái)了不少驚喜。鄭慧瓊介紹，在過(guò)去60多年中，科學(xué)家對(duì)于在空間種植和栽培植物進(jìn)行了大量的研究，在各種空間飛行器中進(jìn)行了20多種植物、50多項(xiàng)空間培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

“太空味道”飛入尋常百姓家

? 太空種植只是太空農(nóng)業(yè)的一角，科學(xué)家還期待利用空間資源解決地球上的吃飯問(wèn)題。利用空間環(huán)境育種，為地球作物改良品種，也是一條重要的思路。

? 為什么青睞航天育種？隨著人們生活水平的提高，吃飽早已不能滿足老百姓的需求，好吃、健康等標(biāo)準(zhǔn)使得人們對(duì)農(nóng)業(yè)新品種的需求愈發(fā)迫切，加之社會(huì)和自然環(huán)境在改變，諸如國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、高溫干旱等因素，都不斷對(duì)農(nóng)作物品種提出新的要求。國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心副主任、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授郭濤認(rèn)為，與現(xiàn)代生物學(xué)結(jié)合的航天育種，是保障國(guó)家種業(yè)安全的重要手段之一。

? 郭濤說(shuō)，科學(xué)家通過(guò)飛行器把地球種子送上太空，利用太空高真空、微重力、空間射線等條件誘發(fā)其遺傳基因發(fā)生改變，回到地面，再想辦法將那些好的改變“固定”下來(lái)，從而改良農(nóng)作物品種的特定性狀。

? 通過(guò)這種方式，我國(guó)1987年第九顆返回式衛(wèi)星搭載著精挑細(xì)選的小麥、水稻、青椒等百余個(gè)品種的農(nóng)作物種子，順利完成了我國(guó)首次航天育種“太空之旅”。隨后，航天育種相關(guān)實(shí)驗(yàn)愈發(fā)豐富，蔬菜、瓜果、花卉、中草藥等均在其列。經(jīng)過(guò)30多年的實(shí)踐，航天育種成果層出不窮，我國(guó)通過(guò)航天育種已篩選新材料1200多份，培育出新品種260多個(gè)，年推廣面積數(shù)千萬(wàn)畝。不少科研成果已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室搬到了普通人的餐桌上。郭濤介紹，我國(guó)在1990年代就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了水稻、小麥等作物航天育種品種的產(chǎn)業(yè)化，隨后相關(guān)產(chǎn)業(yè)更是不斷發(fā)展壯大。

? 以郭濤所在的研究團(tuán)隊(duì)為例，10多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)選育了57個(gè)在生產(chǎn)上推廣和應(yīng)用的水稻新品種，推廣面積累計(jì)超過(guò)5000萬(wàn)畝。郭濤說(shuō)：“比如，華航31號(hào)水稻經(jīng)過(guò)空間誘變后，產(chǎn)量提升了約10%，成為廣東省農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種?！贝饲?，還有專(zhuān)家對(duì)媒體表示，北京市場(chǎng)約30%的草莓都是“航天草莓”。

? 事實(shí)上，人類(lèi)利用太空資源充實(shí)地球餐桌的設(shè)想，并不僅限于航天育種。還有專(zhuān)家提出，未來(lái)或許可以在太空建設(shè)空間生物合成工廠，利用微重力、高真空等獨(dú)特條件，來(lái)完成大分子化合物或特定蛋白質(zhì)的高效合成，大規(guī)模生產(chǎn)高純度淀粉、特定蛋白質(zhì)或“人造肉”等高價(jià)值農(nóng)產(chǎn)品。

? 由此可以看出，無(wú)論在哪里生存，人類(lèi)靠“天”吃飯的計(jì)劃和執(zhí)行力都會(huì)相當(dāng)出色。人類(lèi)想成為多行星物種，也一定不是奢望。

（摘自《中國(guó)青年報(bào)》張茜）