據(jù)有關媒體報道,11月1日,在??谂e行的“實踐”十九號衛(wèi)星返回后海南搭載荷載交付儀式上,一批由水稻、玉米、火龍果、西番蓮等約60個品類、重約50公斤的“太空種子”正式交付海南。后續(xù),這些“太空種子”將由海南相關的育種單位,進行之后的“入地”繁育新“旅程”。
“實踐”十九號衛(wèi)星的“太空種子”試驗
“實踐”十九號衛(wèi)星是我國首顆可重復使用返回式技術試驗衛(wèi)星,于2023年9月27日成功發(fā)射升空。該衛(wèi)星的成功發(fā)射和運行,標志著我國在航天技術領域取得了重大突破,也為我國的農業(yè)科技發(fā)展帶來了新的希望和機遇。
在實驗開始之前,科研人員需要從眾多植物品種中篩選出遺傳性穩(wěn)定、綜合性狀好的種子進行搭載。這些種子可能包括主糧作物(如水稻、玉米等)、經濟作物(如果樹、蔬菜等)以及微生物等。篩選出的種子會被搭載在“實踐”十九號衛(wèi)星上,隨衛(wèi)星一起進入太空環(huán)境。
這些種子在太空環(huán)境中經歷了宇宙射線、微重力、高真空等特殊環(huán)境的淬煉,通過多因素、高強度的誘變,其基因可能發(fā)生了變異。
航天育種具有誘變效率高、育種周期短、有益變異多等優(yōu)勢。通過太空育種,可以快速獲得傳統(tǒng)地面誘變難以獲得的新品種。這些新品種的培育和推廣,有助于提高農業(yè)生產效率、保障國家糧食安全,并推動相關領域的科技創(chuàng)新。
“太空種子”基因可能發(fā)生變異的原因
“太空種子”基因可能發(fā)生變異的原因,主要歸因于太空環(huán)境的特殊性,包括真空、失重(微重力)、強輻射等多重因素的共同作用。
太空環(huán)境是一個接近于絕對真空的狀態(tài),這種環(huán)境對植物種子的基因穩(wěn)定性構成了一定的挑戰(zhàn)。在真空條件下,種子內部的分子結構和細胞結構可能會受到一定的影響,從而增加基因發(fā)生突變的概率。雖然真空環(huán)境對基因變異的直接影響機制尚未完全明確,但已有研究表明,真空條件可以加速種子的衰老過程,進而可能引發(fā)基因層面的變化。
失重或微重力環(huán)境是太空環(huán)境的另一個顯著特征。在地球上,植物的生長和發(fā)育始終受到地球重力的影響,這導致了植物在形態(tài)和生理上的一系列適應性特征。然而,在太空環(huán)境中,植物種子不再受到地球重力的束縛,這可能導致其內部的生長機制和基因表達模式發(fā)生顯著變化。這些變化可能包括細胞分裂和增殖的異常、基因表達的調控失衡等,進而增加基因突變的概率。
太空中的輻射環(huán)境是誘發(fā)植物種子基因變異的主要因素之一。太空中的輻射主要包括宇宙射線和太陽風等帶電的高能粒子。這些高能粒子能夠穿透植物種子的細胞壁和細胞膜,直接作用于DNA分子,導致DNA鏈的斷裂、堿基損傷等。這些損傷在DNA復制和修復過程中可能引發(fā)錯誤的修復或重組,從而導致基因序列的改變和基因突變的產生。
值得注意的是,太空環(huán)境中的真空、失重和強輻射等因素并不是孤立存在的,而是相互交織、共同作用于植物種子的基因。這些因素的綜合作用使得太空育種具有高度的隨機性和不可預測性。即使是相同的種子在相同的太空環(huán)境中進行誘變處理,其基因突變的類型和程度也可能存在顯著差異。
“太空種子”后續(xù)繁育的重點
雖然太空育種能夠誘發(fā)植物種子的基因變異,但并非所有變異都是有益的。因此,在地面繁育過程中,需要對這些變異進行嚴格的篩選和鑒定。通過選擇那些具有優(yōu)良性狀(如高產、優(yōu)質、抗病等)的變異植株進行進一步繁育和推廣,才能夠實現(xiàn)太空育種技術的真正價值。
對于這批由“實踐”十九號衛(wèi)星試驗并帶回的“太空種子”,海南相關的育種單位將進行后續(xù)的地面繁育工作,主要包括種子的播種、生長觀察、性狀測定等環(huán)節(jié)。通過這些工作,可以進一步篩選出具有優(yōu)良性狀的新品種,并為其后續(xù)的推廣和應用打下基礎。
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