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中国空间站连续培育两代水稻 太空育种攻克深空粮食生产难题

来源:华潮新闻网
中国空间站连续培育两代水稻 太空育种攻克深空粮食生产难题

神舟二十三号载人飞船定档5月发射,携带水稻种子等实验材料奔赴中国空间站。历经两个多月的悉心照料,航天员成功收获首批水稻实验样品。这项实验有望实现人类首次在轨连续培养两代水稻的突破。

太空种出两代水稻,对未来深空探索有何意义?过去十年,“太空菜园”里都长出了什么?从蔬菜到水稻,中国人对太空“农耕”为何如此执着?

**首次两代水稻在轨培育进展顺利**

进驻中国空间站两个多月来,神舟二十三号乘组的三名航天员朱杨柱、张志远、黎家盈身体状况良好。他们正在进行的“空间水稻多代遗传稳定性与环境适应性调控的分子机理研究”,已完成第一批水稻样品的采集与存储。这一研究将为地外粮食的“原位”生产提供重要的理论依据。

经过两个多月的精心培育,航天员终于收获了第一批水稻实验样品。该实验的目标是首次在轨连续完成两代水稻的培养,实现水稻“从种子到种子再到种子”的两个完整生命周期闭环。

**地外“原位”生产:深空生存的基石**

所谓“原位”生产,是指不依赖地球补给,在太空中就地种植粮食并实现物质自主循环,这是人类迈向更远深空的关键生存保障。

2022年,中国空间站开展了国际上首次水稻“从种子到种子”全生命周期空间培养实验。当时有6粒水稻种子上天,最终收获了59粒第一代太空水稻种子。

此次随神舟二十三号飞船进入太空的稻种分为两类:一类是从未离开过地球表面的普通种子;另一类则是2022年在空间站收获并带回地面繁育了三代的“太空世家”后代。

本次实验设置了两组,分别对应水稻的两种繁殖方式:

第一组进行有性繁殖。待种子成熟后收获稻穗,再将稻穗转移至新的培养盒中进行二代种植。此举旨在考察经过有性过程的“跨代记忆”,即验证上过天的种子是否比从未上过天的更能适应空间环境。

第二组采用再生稻模式。水稻成熟后仅保留根系,利用留存的根茬重新萌发新茬。这主要用于比较营养繁殖与有性繁殖在空间环境下的适应性差异。

据介绍,航天员不仅需采集稻穗和种子,还要将茎叶等样品低温储存并带回地球,供科研人员深入分析,从而为未来太空农业的生产模式选择提供数据支持。

在太空连续培育两代水稻并非易事,为何要挑战这一难题?中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼指出,目前的粮食供应主要依靠从地球运送,若前往火星,高昂的成本使得这种方式极不现实。因此,对于火星或更远的深空探测,必须实现粮食的原位生产。当前的实验重点在于观察优良品种上天后产生的一代种子,其遗传稳定性和遗传特性能否保持,以及下一代种子的具体表现。

**十年间,“太空菜园”硕果累累**

从2016年中国航天员在天宫二号首次播下生菜种子,到2026年中国空间站实现多批次太空种植,十年间航天人攻克重重技术难关,让太空种菜从科幻变为现实。

这张拍摄于2016年的照片记录了历史性时刻:天宫二号空间实验室内,神舟十一号航天员景海鹏、陈冬小心翼翼地将生菜种子播种下去,这是中国人首次在太空人工栽培蔬菜。一个月后,翠绿的生菜长成,但航天员并未在轨食用,而是将植物采样带回地面进行生物安全性检测,充分证实了中国人在太空种菜的可行性。

随着中国空间站进入建造阶段,太空种植迎来了全新的发展阶段。2022年9月10日,神舟十四号航天员乘组在中国空间站度过了首个中秋节,当天他们收到了一份特别的“加菜”——携带的生菜种子经过近三个月的种植培养,长成了两株绿意盎然的“太空生菜”。这是中国航天员首次在轨食用自己种植的蔬菜。除生菜外,乘组还成功栽培了小麦和矮秆番茄。

中国空间站全面建成并转入常态化运营后,航天员在轨工作生活时长长达半年,对新鲜蔬果及绿色鲜活环境的需求增加,植物种植的面积和数量也随之增长,执行任务的航天员乘组持续在太空中开展植物栽培实验。

神十五至神十七乘组接力“务农”,培育出三种生菜(“生菜王”“红叶”“美罗”)和“红蕾”樱桃番茄,丰富了中国人的“太空食谱”;神十九乘组则首次尝试在轨种植甘薯,进一步拓展了太空种植的作物谱系。

这片“太空菜园”正变得越来越丰富多彩。

目前,空间站在轨设置了2套空间植物栽培装置,分别于2023年6月和8月正式启用,用于开展生菜栽培验证实验,以及樱桃番茄、小葱的栽培试验。接下来,空间站内还将开展小麦、胡萝卜及药食类植物的气雾培养试验。

**中国人执着于太空“种地”背后的深层逻辑**

从太空蔬菜到太空水稻,中国人对太空“种地”的执着从何而来?专家表示,这既源于太空探索的实际需求,也蕴含着独特的文明密码。

北京航空航天大学航空专家 《航空知识》主编 王亚男:如果人类未来要在深空乃至地外其他的天体上长期的驻留和科考,需要在太空中种植水稻作为主要食物来源。水稻在多个生命周期中是否具有遗传稳定性,决定了人类能否以可持续的方式不断种植水稻。这将航天员提供一个稳定的潜在食物来源,也是此次培育实验的重要目标之一。

**坚持“种地”为太空生存筑牢食物防线**

中央社会主义学院中华文化教研部研究员 孙佳山:这是因为我们中国人对土地的眷恋,是“安土重迁”观念的最极致表达。中国人走到哪儿,饭碗就要端到哪儿。几千年的农耕文明赋予了中华民族独特的文明特征,而“手里有粮,心里不慌”则是老祖宗留给我们的农耕血脉文化基因。今天的太空水稻育种并非偶然,而是中华民族、中华文明的文化基因与文化属性在太空时代、航天时代的自然延续。

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