天外飞来“神奇客”揭秘中国空间诱变育种研究新突破

随着我国首颗微重力科学实验卫星——“实践十号”返回式卫星的顺利返航，一大批空间搭载物(植物种子和微生物菌株等)圆满完成12天的太空之旅，经过神奇的“空间诱变”之后，它们将会发生怎样的奇迹?随着这些新的科研成果的诞生，又将会对我们普通人的生活带来哪些改变?近日，记者就这些问题走访了我国空间诱变育种研究领域的专家和北京东方红航天生物技术股份有限公司等为主的相关搭载方代表。
 
据悉，由中国空间技术研究院研制的实践十号卫星，主要用于开展微重力科学和空间生命科学实验研究，在此次搭载实验中共承载了19个实验载荷，其中包括生物辐射盒、家蚕培养箱、植物培养箱、高等植物箱、胚胎培养箱在内的15台设备。北京东方红航天生物技术股份有限公司此次搭载了紫红曲霉菌种、酿酒酵母菌种、灵芝(赤芝)菌种、混合益生菌粉(嗜酸乳杆菌、长双岐杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌)等菌种，为进一步开发新型的航天生物制品奠定了科研基础。
 
专家解读：什么是空间诱变育种?
 
“空间诱变育种”又称航天育种，就是利用返回式空间飞行器将微生物、植物、农作物种子等生物样本送入太空，利用太空微重力、强辐射、高真空、高洁净等特殊环境作为诱变因子，使生物产生遗传性变异，返回地面后再利用现代生物技术进行培育，筛选出性状优良的菌株或种子形成规模化生产。
 
据悉，早在1987年，我国就开始利用返回式卫星进行航天育种的试验研究，至今为止，我国先后在10多颗返回式卫星和多艘飞船上进行了数千个微生物菌种、农作物及植物种子的搭载试验，取得了一系列开创性的研究成果。空间诱变育种已成为中国在空间生命科学研究方面的一大特色，它不仅开创了我国航天育种的新途径，而且吸引了美国、俄罗斯、保加利亚、菲律宾等国家与我们合作。
 
空间诱变的奇迹是怎样发生的?
 
中国空间诱变育种研究始于1986年的“国家863高科技计划”。当时，科学家们对于太空能否引起植物的遗传性变异尚不清楚。
 
1987年8月5日，在我国发射第九颗返回式卫星时，科研人员首次将大麦、青椒、萝卜等纯系种子和大蒜无性系种子放入卫星中搭载。当这些种子返回地面后，有关人员立即进行了种植实验。不久，奇迹真的发生了。经空间搭载的萝卜种子幼苗茁壮，叶片上没有一个虫眼。有人甚至将害虫捉来放到叶片上，虫子掉头就跑。而地面对照组的幼苗，则是虫眼密布。看来，“太空旅行”后的萝卜种子有抗虫特征。更为奇妙的是，经空间处理后的大蒜种子生长时假茎丛生，一个蒜头竟重达150克。
 
经过太空搭载的种子培育的南瓜重达300-400斤
 
经过反复试验，抗病番茄、大型青椒、优质棉花、高产小麦等相继诞生。事实证明：空间特殊条件能够引起农作物种子的基因突变，其变异频率高、幅度大，变异后代容易稳定，是诱变育种的一条好途径。
 
专家指出，中国是世界上能发射返地卫星和飞船的三个国家之一，发射成功率很高，因此，完全有条件进行空间条件下植物生长发育规律的研究。据悉，美国、前苏联是最早发现空间中植物、微生物变异的，但他们只考虑这种变异对航天员的影响，而忽视了另一个重要课题——空间诱变育种的应用，中国恰恰在这点上捷足先登。
 
为什么经过太空搭载的种子会产生遗传性变异?
 
众所周知，太空中存在微重力、强辐射等因素，这些都是有别于地球的特殊条件。中国科学家经过实验证明，在微重力条件下，植物细胞会发生膨胀，导致染色体断裂。这些种子在生长的过程中，基因组重新排列组合，从而导致遗传性变异。另外，强辐射也是一个重要因素。一般情况下，地面辐射育种需要半致死计量强度才能引起变异，而在太空种子没有任何死亡率就能变异。
 
据专家介绍，空间诱变育种具有变异频率高、变异幅度大、有益变异多、变异稳定、变异快等诸多优点。据统计，空间诱变育种的变异率可达4%以上，而地面自然变异的概率仅为二十万分之一。但空间诱变育种与地面诱变育种相同，也会发生正突变、不变、负突变甚至夭亡三种变化，由于有益变异较多，因此经过地面大量的筛选后，可以获得多种地面难以获得的植物种子或生物菌株。当然，这里提到的地面筛选、培育十分关键，它涉及很多技术环节，是一个系统的、复杂的科研过程，因此，每一项科研成果的诞生绝不是轻而易举的事。
 
“空间诱变育种”产品能否放心食用?
 
一提起“空间诱变育种”，一些人就想到了“转基因产品”，担心食用后会不会对身体有害。有关专家指出，空间诱变育种和转基因产品有本质的区别，它没有外源基因导入，而是在空间特殊条件下染色体发生断裂，基因组重新排列组合引起性状变异，与地面常规育种相似，因此不会产生新的有害物质。
 
广西农业大学曾对空间处理的水稻变异后代作了大量的营养分析，没有发现有毒物质。中国生产的空间诱变育种农作物已大量上市，至今没有一人因此发生不良反应。大量的事实证明，空间诱变育种农作物是可以放心食用的。
 
据专家介绍，我国利用太空搭载的微生物菌株培育研发出一系列拥有中国自主知识产权的航天生物制剂，在对航天员太空生命保障和普通人健康方面做出了突出贡献。北京东方红航天生物技术股份有限公司作为中国空间生物技术应用的领航者，多次利用神舟号飞船及返回式卫星进行菌种诱变研究，开发出一大批与百姓生活息息相关的优质航天民用健康产品，已成功推向市场并成为炙手可热的知名品牌。
 
专家预测，空间诱变育种具有广阔的发展前景。随着空间诱变育种技术的逐步成熟和应用，越来越多的“太空产品”将改变人们的生活，在衣食起居以及健康保护上担当重要的角色。