太空育種不是夢(mèng)

顏士州

自古以來(lái)，茫茫太空就引起了人們?cè)S多美麗的幻想。自20世紀(jì)60年代開始，第一艘載人宇宙飛船沖破大氣層，進(jìn)入太空遨游以來(lái)，宇航員告訴我們：地球周圍的太空，包括月球表面，只是一片荒涼沉寂的世界，看不到任何生命的蹤跡。

隨著科技的發(fā)展，使科學(xué)家產(chǎn)生了宏偉的設(shè)想：要把植物送到太空中去，讓月球變成人類的花園和糧倉(cāng)，讓太空變得充滿生機(jī)，一片繁榮。于是科學(xué)家開始了太空植物的研究。

失敗的實(shí)驗(yàn)

1974年，蘇聯(lián)科學(xué)家發(fā)射了“禮炮—4號(hào)”空間站?？臻g站就是太空中的實(shí)驗(yàn)室。

在“禮炮—4號(hào)”空間站上，宇航員播下了第一批太空植物—小麥的種子。

在宇航員的精心打理下，小麥發(fā)芽了，長(zhǎng)出了嫩綠的麥苗。與在地面上相比，小麥在太空中的發(fā)芽速度要快得多；然而，地面上的麥苗向上長(zhǎng)，太空中的麥苗生長(zhǎng)卻沒(méi)有“目標(biāo)”，有時(shí)向上，有時(shí)向下，有時(shí)向左，有時(shí)向右，長(zhǎng)得像一團(tuán)亂麻。起先長(zhǎng)得很快，15天時(shí)間長(zhǎng)了大約30厘米。以后就漸漸枯黃，甚至死去。沒(méi)有一棵小麥能在太空中抽穗結(jié)果。

太空中播種小麥的實(shí)驗(yàn)失敗了。

之后，科學(xué)家又在“禮炮—6號(hào)”空間站上進(jìn)行種植豆角和黃瓜的試驗(yàn)。這一試驗(yàn)同樣以失敗告終。

究竟是什么原因使得植物不能在太空中正常生長(zhǎng)呢？

失重搞的“鬼”

空間站培育植物遭受到嚴(yán)重挫折，讓科學(xué)家大失所望。因?yàn)樗麄冊(cè)日J(rèn)為，太空中沒(méi)有黑夜，陽(yáng)光充足，植物一定能長(zhǎng)得茁壯。

他們?cè)谘芯渴〉脑驎r(shí)發(fā)現(xiàn)：原來(lái)是太空中有個(gè)看不見摸不著的家伙在妨礙植物的生長(zhǎng)，這就是“失重”。

在地面上，所有的物體都處在重力作用之下。植物長(zhǎng)期在地球上生活，適應(yīng)了地球上重力的作用，形成了獨(dú)特的生理功能。

到了太空中，失去重力的作用，植物的生理功能就會(huì)受到影響。例如，生長(zhǎng)激素是植物體內(nèi)控制生長(zhǎng)方向的重要物質(zhì)。在地面上，由于重力作用，生長(zhǎng)激素總是匯集在莖的彎曲部位，使莖朝著與地球引力相反的方向生長(zhǎng)。在失重環(huán)境中，生長(zhǎng)激素不可能匯集在莖的彎曲處。莖失去了正確的生長(zhǎng)方向，結(jié)果使得植物雜亂無(wú)章地生長(zhǎng)。這樣要不了多久，植物就會(huì)自行死亡。

失敗的原因找到了，科學(xué)家立刻著手尋求解決的方法。

地面上的實(shí)驗(yàn)

怎樣來(lái)克服太空中的失重呢？

最好的辦法是在空間站上建立人工重力場(chǎng)，再在重力場(chǎng)中種植物；然而，人工重力場(chǎng)的設(shè)備龐大，造價(jià)昂貴，要在小小的空間站上建立，實(shí)在不容易。

于是，又有科學(xué)家想出了新方法：給植物通電。

在地球上，土壤和植物之間存在著明顯的電位差，每時(shí)每刻，土壤中都有電子流通過(guò)植物的根向莖和葉梢的方向發(fā)射出去。這種電子流對(duì)植物體內(nèi)生長(zhǎng)激素的分布也有明顯影響。在太空中，能不能用通電刺激來(lái)抵消失重對(duì)植物產(chǎn)生的影響呢？

科學(xué)家先在地面上做實(shí)驗(yàn)。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種回轉(zhuǎn)器，在回轉(zhuǎn)器上種上洋蔥，每隔2秒鐘改變一次洋蔥的方向：原先葉子朝上，2秒鐘后改變到葉子朝下。這樣，回轉(zhuǎn)器不斷回轉(zhuǎn)，植物就沒(méi)有了“天”“地”之分，模擬了太空中失重的情況。

回轉(zhuǎn)器上種著的兩個(gè)洋蔥，一個(gè)通上電流，受到電刺激；一個(gè)不通電流，將兩個(gè)洋蔥拿來(lái)對(duì)比。

實(shí)驗(yàn)開始了。沒(méi)接電流的洋蔥，就像在太空中一樣，第一天就彎曲著生長(zhǎng)；到第四天，它的葉子散亂地生長(zhǎng)，葉梢也彎曲了；到了第六天，洋蔥的葉子開始萎縮枯黃，看來(lái)它馬上要死去。

而那個(gè)受到電刺激的洋蔥，就像長(zhǎng)在菜畦里一樣，綠油油的，長(zhǎng)得挺拔粗壯。兩個(gè)洋蔥形成了鮮明的對(duì)比。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證電刺激的作用，科學(xué)家把電刺激的對(duì)象進(jìn)行了對(duì)換。取消生長(zhǎng)良好的洋蔥的電刺激，把電刺激加在那棵將要死去的洋蔥上。

不到一個(gè)星期，奇跡出現(xiàn)了，那棵快要死去的洋蔥，褪去枯葉，長(zhǎng)出了新鮮綠葉；而原先生長(zhǎng)良好的洋蔥，卻葉梢卷曲，停止了生長(zhǎng)。

電刺激果然能克服失重對(duì)植物的影響！

在太空中耕耘

電刺激方法使得太空植物從設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。

地面實(shí)驗(yàn)成功之后不久，蘇聯(lián)科學(xué)家就在太空中栽培洋蔥，收獲到肥大的蔥頭；栽培蘭花，開出了美麗的花朵。

后來(lái)，蘇聯(lián)科學(xué)家還做了一個(gè)很有意義的實(shí)驗(yàn)：他們?cè)谖鞑麃喴粋€(gè)研究中心的模擬太空實(shí)驗(yàn)室中，把兩位宇航員“鎖”在一艘模擬飛船中，“船艙”中條件和在太空中基本上一樣。這兩位宇航員用種子在“船艙”中成功地種出了谷物和其他莊稼，有些莊稼的產(chǎn)量竟要比在地面上的高約50倍。這兩位宇航員依靠自己種的糧食和蔬菜，在模擬飛船上生活了好幾個(gè)月時(shí)間。

在太空中栽培植物，這是一門嶄新的科學(xué)技術(shù)。這里，還有許多奧秘還沒(méi)有被揭開，還有許多難關(guān)沒(méi)有被攻破。

比如，科學(xué)家在太空中栽培黃瓜和豆角，運(yùn)用電刺激方法克服失重，使植物長(zhǎng)得很茁壯；可是，它們就是不開花，不結(jié)果。原因在哪兒？

又比如，有些植物在太空中生長(zhǎng)良好，有些植物卻長(zhǎng)不好。這是什么原因？究竟哪些植物適合在太空中栽培？這也是科學(xué)家們正在研究的課題。

我國(guó)的重大突破

空間站中出現(xiàn)了生命的綠色，宇航員吃上了自己在太空中栽培的蔬菜、糧食，這是意義非常深遠(yuǎn)的事。

1987年，我國(guó)第九顆返回式衛(wèi)星發(fā)射之后，宇航員第一次將農(nóng)作物送上了太空，開啟了太空育種的旅程。以后神舟飛船每次都攜帶大量種子，目前已經(jīng)有12000顆種子被帶上太空。2011年通過(guò)對(duì)番茄的種植，成功使植物在太空開花結(jié)果；2016年到2019年，航天員還對(duì)水稻、擬南芥等植物進(jìn)行了微重力研究，觀察到了這兩種植物生長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程，有200個(gè)品種通過(guò)國(guó)家審核。

如今太空育種的成果已經(jīng)融入我們的生活中，通過(guò)航天器送到天空的種子，經(jīng)過(guò)幾代選育，已經(jīng)篩選出許多新品種。

幾十年后，當(dāng)人類可以長(zhǎng)期在太空中留居，甚至可以移居太空，移居月球時(shí)，這種太空植物和人的生態(tài)關(guān)系將會(huì)變得更加重要。

那時(shí)，地球周圍的太空和月球再也不是荒涼寂寞的世界了。月球上興建起大片月球農(nóng)場(chǎng)，在透明的塑料溫室中，栽培著各種各樣的瓜果蔬菜。太空中也建造起一個(gè)又一個(gè)大規(guī)模空間站，空間站的溫室里，鮮花綠樹，蔥蔥蘢蘢。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類不但能夠進(jìn)入太空，而且還要在太空中耕耘播種，在太空中創(chuàng)造出比地球上更神奇的奇跡。