【地球日报】植物种子上太空会解锁新技能 太空农家乐真的未来可期!
微天下
对于中国人来说,宇宙的尽头是种菜。
可宇宙并不是理想的植物种植环境。失重情况下,植物无法区分“上”和“下”,这导致对周围的水分和营养获取变得更难,更破坏了它们对二氧化碳的吸收能力。其次就是宇宙中存在的各种辐射,会诱发植物的突变,让植物生长和培育有更多的不确定性。
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人类尚不能彻底适应宇宙生活,但是为什么我国的空间站,甚至还有很多外国科技公司和机构继续在宇宙中培育种子和植物?
风险和收益往往是一体两面,对植物育种者来说,突变往往就是命脉。
植物育种者通常会让植物和种子暴露在不同的辐射下,诱发突变。大部分人为诱发和突变是有害的,但偶尔也会“中奖”——赋予植物一些新的品性,比如抗旱性、抗枯萎病或更短的茎、更甜的味道、更亮的颜色或更薄的果皮。这种“大奖”远比乐透彩票值钱。在育种者看来,新的品种意味着更长远的市场和消费需求。
这种诱发突变很像“开盲盒”,培育新品种的效率和有益的突变都是潜在风险和问题。但与常规地面辐射育种突变相比,在太空中,来自宇宙的自然辐射能让植物更好地自然成长。因此,航天搭载空间诱变产生的突变材料具有成活率高、变异频率高、突变幅度大、稳定性强、育种周期短等明显优势。
上天接受太空辐射其实是这些种子的第一关。回到地面后,这些种子还要在温室中经受干旱、病原体、贫瘠土壤、高温和昆虫在内的各种“折磨”。 最能经受住这些攻击的植物将依次被培育出来,成为最有价值的新品种。整个过程堪比社会“内卷”:上太空如同考研或者出国留学;毕业回国后经历社会毒打,经过残酷竞争后成为“优秀种子”。
中国空间站目前已经完成30多次类似的任务,培育了超200种新品种。这样的买卖自然也有外国人眼红。
位于阿布扎比的星际绿洲(Starlab oasis)实验室也在积极开展类似的实验,他们更偏向商业化。目前的太空种子培育需要空间站和航天员的培育和观察。Starlab Oasis实验室打算用卫星把种子送上轨道,在轨道上“晒太阳和吸辐射”,以此缩短时间。对于中国空间站的实验,实验室CEO Allen Herbert称,他们是首家完成类似太空育种的私人公司。
航天诱变不仅能实现商业上的新发现,也能进一步帮助我们更好地认识植物。佛罗里达大学空间植物实验室的研究人员发现,在适应太空环境的过程中,植物逐渐学会了“资源调配”。
拟南芥 图源:网络
具体来说,研究人员把拟南芥(植物界的“小白鼠”)送入轨道,以观察植物如何适应自由落地。在太空中,植物开启了一些通常会保持休眠状态的基因,同时关闭了其他通常会活跃的基因。比如,当重力的方向性拉力消失时,植物会加强细胞壁的刚性;相反,为了更好地确定哪边是 “向上”的方向时,它们对光线变得更加敏感。
研究人员称,植物就像开启了“隐藏技能”一样,使用一些在地球上很少用到的代谢功能。这对育种者也有帮助。通过改善气体交换、诱导更好的根系生长或减少茎的大小。
太空农家乐? 图源:网络
Starlab Oasis计划在2027年发射空间站,进一步拓展太空育种的商业化。Starlab Oasis的空间站还在航天员活动区里设置了一个附属区域,类似“太空温室”,让航天员亲近植物,放松身心。
“太空农家乐”指日可待。
refer:https://www.economist.com/science-and-technology/outer-space-offers-plant-breeders-some-curious-advantages/21807014
(文/常百川)