小问号
人类的生产生活总是随着科学技术的发展而变化,而且表现在场地、空间的变化上,从最初的陆地到海洋,从大气层进入地球轨道空间,直至外层空间,每前进一步,都在人类文明史上留下了不可磨灭的痕迹。太空,永远神秘莫测,既危机四伏,磁场、失重、太阳风暴等一系列考验让人类防不胜防,又魅力无限,空间站、外星人、太空育种等一个个谜团,深深吸引着人类的眼球。那么,人类为什么要让植物种子进行一次次“免费的太空旅行”?小小的植物种子,在太空中成为“匆匆过客”,带给人类什么启发?无疑,这是航天时代最为时髦的热点话题之一……
植物在地球上已经存活了亿万年,它的形态、生理和进化始终深受地球重力的影响。在漫长的植物进化史上,它始终没有离开地球这一生命的摇篮。植物的根有向地性,茎有负向地性,这都是地心引力在起作用。如果它们离开了地球,到没有地心引力的太空中去,是不是还会生存下去呢?会发生哪些变异呢?宇宙飞船诞生后,伴随着人类的“飞天梦”,“把植物种子送上太空”、“在太空种庄稼”等奇思妙想在科学家的心目中便萌生了:一天24小时的光照,也是植物生长最诱人的环境之一……
20世纪60年代初,苏联和美国的科学家开始把植物种子由卫星搭载上天,在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。
1982年6月27日,美国“哥伦比亚号”航天飞机第四次升空,航天飞机上载有地球上3种普通的植物——松树、燕麦和绿豆。在太空度过了8天后,人们发现这3种植物都很难适应空间的失重情况,许多茎发生了变形,朝几个不同的方向扭曲生长,根也发生了混乱,有向土壤中长的,也有冒出土壤倒长的。不过,这些植物虽然看上去长得有些古怪,还是活得很顽强、健康的。经生物化学分析,这些植物的木质素生长并不受失重状态的影响,而且蛋白质增长数量很高。这一结果鼓舞人心。
1982年8月19日,苏联发射了一颗宇宙飞船,把3名宇航员送上了“礼炮7号”太空站,在太空中工作了7个昼夜。女宇航员萨维茨卡娅在“菜园”里栽上了葱头。其实,“菜园”就是不同形状的容器,盛有人造土壤,以及供给植物生长所需的水、阳光、空气的自动装置,并特意加上模拟地球引力场的磁力重力器。7天后,葱头上先后生出新芽、长出绿叶。这一实验证明,在太空中建立温室进行育种或种植植物是有可能的。
1987年以后,我国利用返回式卫星和神舟飞船,先后进行了10多次搭载,有1000多个品种的种子和生物材料上天。其中,粮食类有小麦、水稻、大豆、玉米、绿豆、豌豆、高粱等;蔬菜类有西红柿、辣椒、黄瓜、甜菜、茄子、萝卜等;经济作物有棉花、烟草等;花卉有万寿菊、鸡冠花、三色槿、龙葵、荷花、百合等;中草药材有黄芪、甘草;树木种子有油松、白皮松及石刁柏,还有草坪种子……
科学家经过一系列的太空实验发现:大豆在太空中根的方向会旋转180度,因而根失去了向地性;小麦太空开始的生长情况良好,发芽和生长速度都比在地球上快,但是后来没有抽穗,而且没有方向地散乱生长,最后都枯萎而亡。这是什么原因呢?科学家经过研究认为,这是由于失重导致的,植物的生长素不能汇集到茎的弯曲部位,使茎找不到正确的生长方向,只会杂乱无章地伸展,最后自行死亡。最后,科学家采用电刺激方法,终于使小麦在宇宙飞船上63天能够结穗,郁金香在飞船上绽出了花蕾……受此启发,科学家信心百倍地开始了“太空育种”工程。
迄今,虽然世界上只有美国、俄罗斯、中国3个国家成功地进行了航天器搭载太空育种,但是已经培育出了一批新的突变类型和具有优良性状的新品种。如:水稻种子经卫星搭载,获得了植株高、分孽力强、穗型大籽粒饱满和生育期短的性状变异,可以增产20%,蛋白质含量增加8%~20%,氨基酸总含量提高53%;太空小麦培育出矮杆、早熟、抗倒伏、抗病害、蛋白质含量高的丰产类型;太空青椒枝叶粗壮,果大肉厚,免疫力强,比普通青椒增产20%~30%,所含维生素C提高20%,病情指数减轻55%;太空黄瓜,藤壮瓜多,瓜体奇大,单果重850~1100克,抗病力强,瓜肉非常清凉爽口、汁多肉嫩;太空番茄长势更加喜人,株高茎粗,果穗增多,比地球上的番茄增产15%以上,最高可增产23.3%;太空玉米能结出6~7个“棒子”,可长出5种颜色,而且味道也比普通玉米更好;太空搭载的鸡冠花、麦秆菊、蜀葵、矮牵牛等,都具有开花多、花色变异、花期长等特点,万寿菊的花期竟然延长到6个月以上;游览太空的大蒜能长到近半斤重,萝卜的幼苗让害虫避而远之,本来无法杂交的籼稻和粳稻经太空之旅后,也能杂交结合……
太空就这么神奇,让植物的种子经历辐射、重力、磁场等复杂的太空环境的“修炼”,最后重新回到“尘世”播种,长出的苗就会更壮、开出的花就会更香、结出的果就会更大,这就是植物种子“太空之旅”带给人类的启示和福音!
“小档案”
太空育种,就是将普通种子送往太空,使其在太空的独特环境下变异。遨游太空的种子要经过连续几年的筛选鉴定,其中的优系再经过考验和农作物品种审定委员会的审定,必须是遗传性稳定、综合性状好的种子。人类利用卫星和飞船等太空飞行器将植物种子带上太空后,通过特有的太空环境条件,如宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁场等因素对植物的诱变作用产生各种基因变异,再返回地面选育出植物的新品种。当然,不是所有植物种子经过“太空育种”就能有益,有的是适得其反,如:有的太空种子发芽率明显降低。即便是同一种作物,不同的品种,搭载同一航天器,其结果也不相同,这在一定程度上反映了太空环境的复杂性和太空育种的局限性。可见,太空育种之路还是非常漫长、艰难的,需要人类进一步摸索研究。