科學(xué)興農(nóng)

專家在培育新品種的時(shí)候，都是通過特定的環(huán)境或者是方法來使種子產(chǎn)生一定的變異，再根據(jù)變異的結(jié)果進(jìn)行研究培育，形成新的品種。太空水稻其實(shí)就是利用空間誘變育種的方式，將水稻的種子或者是誘變材料送到太空中，利用太空特殊的環(huán)境來進(jìn)行誘變，使得種子產(chǎn)生某種變異，再返回地面培育作物新品種。

那么為什么要培育太空水稻，這些優(yōu)良品種特性為什么是從太空而來？

之所以要進(jìn)行太空育種，其實(shí)就是因?yàn)榈孛嫔细緹o法模擬這種太空環(huán)境。我們都知道在宇宙中有很多離子輻射線和空間磁場(chǎng)，這都是地球沒有辦法進(jìn)行模擬的，而且高真空高潔凈的宇宙環(huán)境也能夠讓種子產(chǎn)生一些變異。所以太空水稻培育出來的新型品種具有變異大、變幅大、穩(wěn)定快以及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)早熟和抗病力強(qiáng)的特點(diǎn)。

這種水稻品種回到地面進(jìn)行培育之后，能夠有效地縮短雜交育種周期。比如說，經(jīng)過太空誘變培育出來的航育1號(hào)水稻新品種，其植株就比正常的要低14厘米左右，生長(zhǎng)周期也縮短13天，而產(chǎn)量卻可以增長(zhǎng)5%～10%。更矮的植株可以增強(qiáng)水稻的抗倒伏能力，而更短的生長(zhǎng)周期可以減少溫差，提前收獲，并且還能夠增加產(chǎn)量。

之所以這些優(yōu)點(diǎn)從太空中經(jīng)過誘變而來，是因?yàn)樘罩械妮椛鋸?qiáng)度要比地球高得多，而且在微重力和高真空的環(huán)境下，種子的基因會(huì)產(chǎn)生很大的變異，畢竟億萬年來在地球上生長(zhǎng)的植物，不管是形態(tài)、生理還是進(jìn)化都受到了地球重力的影響，一旦進(jìn)入到失重的狀態(tài)，再加上受到其他的輻射作用，可能就會(huì)產(chǎn)生一些本來在地面環(huán)境中難以產(chǎn)生的基因變異行為。而這種變異通過專家的研究和培育，提取其中有效有用的部分，在經(jīng)過深入分析之后可以獲得更高的產(chǎn)量、更好的品質(zhì)。

雖然很多專家對(duì)為何水稻能夠在復(fù)雜的太空環(huán)境中產(chǎn)生生理和遺傳性狀的改變，甚至對(duì)未來有何影響，都沒有辦法作出特別令人信服的解釋，但是隨著科學(xué)的進(jìn)步和不斷探索，未來肯定會(huì)有更進(jìn)一步的說明。畢竟人類的發(fā)展史就是一部對(duì)世界的探索史，現(xiàn)在地球是人類的家園，但是人類的夢(mèng)想要向星辰大海出發(fā)，要去探索更遠(yuǎn)的星空、更遠(yuǎn)的未來。所以說太空水稻育種是一種集航天技術(shù)，生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)育種技術(shù)于一體的新途徑新方法，也是當(dāng)今農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最尖端的科學(xué)技術(shù)課題。這不是一兩個(gè)人或者一兩代人就能研究透徹明白的事情，而是要通過不斷努力才能獲得更多的知識(shí)，才能獲得更加明確的方向。

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太空水稻是利用太空較高的宇宙輻射、變化較為劇烈的溫度、微重力等處理水稻種子，雖然在太空中形成，但是產(chǎn)生變異的是生物本身，并不是水稻的“優(yōu)點(diǎn)”來自太空。

太空育種運(yùn)用的是生物進(jìn)化理論原理，即生物會(huì)隨環(huán)境變化而演化。生物演化的基礎(chǔ)是種群，太空育種需要送一批種子或者胚胎進(jìn)入太空，因?yàn)樘盏母咻椛涞纫蛩貢?huì)使植物核酸等復(fù)制時(shí)出錯(cuò)，而出錯(cuò)的部分就可能成為對(duì)水稻在地球生存更有利的因素，比如使水稻產(chǎn)量更高或者使植株變得更高大根系更發(fā)達(dá)，這一過程是隨機(jī)的，并不能確定水稻到底會(huì)變成啥樣，而且不是每一粒種子遭受太空環(huán)境影響都一樣，所以這些種子拿回地球后并不能直接使用，

需要先種植下去觀察植物的性狀到底有沒有變化，這也使得在育種過程中需要開墾一些試驗(yàn)田，然后初步選擇性狀發(fā)生了對(duì)人類有利的變化，然后還需要經(jīng)過數(shù)代的雜交、回交等手段將植物的性狀固定下來，成為一種可以廣泛種植的優(yōu)良農(nóng)作物，在種子基地廣泛種植，然后收獲種子，不作為口糧，只為推廣太空水稻之類的農(nóng)作物。這種變化是由于生物自身的改變，只不過外界條件是太空環(huán)境罷了。

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在我國時(shí)不時(shí)地就會(huì)送一些植物上太空，讓它們經(jīng)受太空環(huán)境的洗禮，然后培育出具有某種優(yōu)良性狀的種子。但是這種培育方式效率也不是很高，所以現(xiàn)在還有雜交、基因編輯、嵌合體制造等生物技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要就應(yīng)用在為人類找吃的以及為人類治病兩方面，雖然有時(shí)候會(huì)直接改造生物的基因，但是也是利用天然存在的生物基因，只不過加快了生物演化的自然進(jìn)程，能使植物突然就有了某種性狀，比如抗蟲棉的抗蟲基因，就是利用生物載體植入的外來基因。

這些育種技術(shù)都是利用了生物的基本規(guī)律，基因是核心，控制著生物的性狀，加大植物環(huán)境選擇壓力，使植物能更快地演化出一種新的性狀，基本不必?fù)?dān)心新產(chǎn)生的農(nóng)作物品種引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題。而這些技術(shù)也證實(shí)了現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的正確性，只不過仍是宏觀層面的，對(duì)某種生物性狀形成的具體原因，現(xiàn)代人類還是難以確定機(jī)理，就像長(zhǎng)頸鹿的脖子為什么那么長(zhǎng)，依然是一個(gè)謎。

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對(duì)于育種家來說，能否選育出優(yōu)良品種的關(guān)鍵就是是否具備優(yōu)良的材料，為了創(chuàng)制優(yōu)異的育種材料，育種家們最常采用的方法是選擇利用自然變異，然而這種變異的幅度實(shí)在是太小，一個(gè)非常大的群體中可能還無法選育得到一株符合育種理念的材料出來，大大制約了育種的進(jìn)程。為了解決變異過小的問題，育種家會(huì)想盡一切辦法創(chuàng)制新的種質(zhì)資源變異，比如說物理誘變、化學(xué)誘變等手段，此外還有一種誘變技術(shù)是結(jié)合航天技術(shù)發(fā)展而興起的航天誘變育種。

航天誘變育種則是通過利用太空微重力以及高輻射的特點(diǎn)，對(duì)種子形成誘變，產(chǎn)生新的變異，所以大家在談到太空育種選育出來的一些農(nóng)產(chǎn)品的時(shí)候，并不是說作物進(jìn)了太空就能夠出現(xiàn)優(yōu)良性狀，性狀是相對(duì)性的，我們?nèi)祟愃J(rèn)為的很多優(yōu)良變異，其實(shí)對(duì)于作物來說都是違背自身的進(jìn)化方向的。

這里可以給大家舉一個(gè)例子，在小學(xué)自然課本上有一個(gè)例子，說的是物種的繁衍生息，蒲公英種子風(fēng)媒介傳播繁衍，而大豆、油菜在成熟之后角果炸裂而繁衍，其實(shí)無論是大豆還是油菜角果炸裂都是不利于我們種植收獲的，比如說如今人們?cè)谧魑锍墒鞎r(shí)要采用機(jī)械收獲，角果容易開裂反而意味著在機(jī)械輕微碰到的情況下籽粒就會(huì)被彈出，造成產(chǎn)量損失，這是不利于產(chǎn)量提升的。如何破解這一難題呢？育種家會(huì)選育一些抗裂的品種，然而從自然進(jìn)化的角度來說，這種抗裂的品種，成熟之后由于角果無法炸裂彈出籽粒，反而非常不利于其繁衍生息。

之所以要進(jìn)行太空育種，其實(shí)就是因?yàn)榈孛嫔细緹o法模擬這種太空環(huán)境。

太空誘變的結(jié)果也不一定都是好的，變異具備很大的不定向性，這個(gè)突變出來的方向?qū)θ藖碚f可能是好的，也可能是壞的，對(duì)于育種家來說，可以利用起來的是那些優(yōu)良的性狀，甚至可以說突變的性狀中十有八九是不如意的，真正能夠中意的真的鳳毛麟角。由于在媒體的報(bào)道中，一提到什么航天育種、輻射育種等一些所謂新奇、高科技的詞匯就忍不住的滿篇溢美之詞，其實(shí)成功了都會(huì)有無數(shù)的光環(huán)圍繞，而失敗了只是被歷史的車輪無情地碾壓過去罷了。

太空誘變這種沒有定向性的技術(shù)其實(shí)絕對(duì)不會(huì)成今后的發(fā)展方向，因?yàn)樽⒍〞?huì)被定向的技術(shù)所取代，比如如今興起的基因編輯技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)性狀的定點(diǎn)性改良，這是物理、化學(xué)誘變所不具備的特點(diǎn)。

最后要說的是，大家不要一聽到航天、太空育種就覺得多么的高大上，同物理、化學(xué)誘變一般，都是誘變的一種，只不過市場(chǎng)上的一些產(chǎn)品一旦披上高科技宣傳的外衣，似乎就有點(diǎn)讓人亂花漸欲迷人眼了。

◎ 來源| 百家號(hào)