太空收获的水稻回来了！我国完成世界首次太空水稻全生命周期培育

12月5日，在中科院空间应用中心，科研人员对样品进行分解与固化。（图源：新华社）

【华夏经纬网综合报道】星空浩瀚无比，探索永无止境。北京时间12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，在太空中经历120天全生命周期的水稻和拟南芥种子也回来了。这是中国在国际上首次完成水稻“从种子到种子”(在太空发芽、开花、结实)全生命周期培育，成功收获太空水稻种子。

我国在空间站培育出水稻种子

水稻作为人类主要的粮食作物，养活世界上近一半的人口，也是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物。人类要在太空长期生存，就必须要保证植物能够在太空完成世代交替，成功繁殖种子。

但是，之前国际上在太空只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦“从种子到种子”的培养，而主要粮食作物水稻，此前尚没有能够在太空完成水稻全生命周期的培养。

在中国空间站生命科学项目中，中国科学院分子植物科学卓越创新中心郑慧琼研究团队承担了“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”，瞄准水稻和拟南芥两种植物。可喜的是，我国不仅达成了水稻“从种子到种子”全生命周期空间站培养实验，而且还收获了再生稻，稻穗数目也超出了实验团队的预期。

这是空间水稻原生稻和再生稻的图片，显示空间稻穗与颖壳张开的表型。（图源：新华社）

水稻和拟南芥在太空经历了什么

从7月29日注入营养液启动实验，至11月25日结束，“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”项目共开展在轨实验120天。水稻和拟南芥种子都完成了萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养。实验期间，神舟十四号航天员在轨进行了三次样品采集，包括孕穗期水稻样品采集、拟南芥开花期样品采集、水稻和拟南芥种子成熟期样品采集。采集后，开花或孕穗期样品保存于零下80摄氏度低温存储柜中，种子成熟期样品保存于4摄氏度低温存储柜。

据悉，送种子上太空的航天育种思路源于电离辐射育种。与传统地面诱变育种相比，太空育种具有变异率高、变异幅度大、有益变异多、稳定性能强等特点，因而能够培育出高产、优质、早熟、多抗良种。可在较短的时间内大大提高农产品的品质，创造出许多新品种。

目前，跟随神舟十四号返回地球的水稻和拟南芥样品一部分已做固定处理，水稻种子将带回中科院分子植物卓越中心实验室继续培养。科学家将对返回样品进行分子生物学、细胞学和代谢等相关分析，通过检测及分析研究，解析空间微重力对于拟南芥和水稻作用的规律和分子基础，为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。

12月5日，在中国科学院空间应用中心，空间应用中心科研人员（左）向分子植物卓越中心科研人员交接样品。（图源：新华社）

太空育种实验有多项重要发现

通过对空间获取的图像分析，并与地面对照比较，发现空间微重力对水稻的多种农艺性状，包括株高、分蘖数、生长速率、水分调控、对光反应、开花时间、种子发育过程以及结实率等产生多方面影响。

在轨实验初步发现，水稻的株型在空间变得更为松散，主要是茎叶夹角变大;矮秆水稻变得更矮，高秆水稻的高度没有受到明显的影响。此外，生物钟控制的水稻叶片生长螺旋上升运动在空间更为凸显。

科研人员还发现，水稻空间开花时间比地面略有提前，但灌浆时间延长了十多天，大部分颖壳不能关闭。此过程受到基因表达的调控，后续将利用返回样品进一步分析。

与此同时，科研人员还在在空间进行再生稻实验并获得再生稻的种子。这是国际上首次在空间尝试的再生稻技术，也为空间作物的高效生产提供新的思路和实验证据。

此外，科研人员首次对空间生物钟调控光周期开花的关键基因进行研究，发现开花关键基因对微重力的响应与地面有明显的差异，其中在地面提早开花的拟南芥在微重力条件下开花时间也大大延长。

12月5日，在中科院空间应用中心生物实验室，中科院分子植物科学卓越创新中心郑慧琼研究员处理从太空归来的拟南芥样品。（图源：新华社）

中国空间站开辟太空育种新领域

众所周知，中国人对于在太空种菜这件事是有执念的。从1987年我国首次把植物种子送上太空迄今，先后利用各类航天器，搭载植物种子、菌种、试管苗等4000余种，培育出了超过200个通过审定的新品种，种植总面积超过240万公顷，创造经济效益2000亿元以上。除粮食、蔬菜、水果、油料等农作物品种外，还创制出林草花卉、中草药新品种和制药、酿酒等微生物新菌种，获得了广泛应用和良好的社会效益。

正是中国航天科技的不断突破，支撑着中国航天事业不断刷新纪录。2006年9月，中国首颗也是全球第一颗专门用于太空育种研究的返回式卫星“实践八号”将有史以来最大规模的一批种子送入地球轨道。这次“专乘”堪称我国太空育种领域的里程碑式事件。2020年11月，“嫦娥五号”月球探测器载运一批稻种经历了一趟地球和月球的来回之旅，实现了水稻种子深空搭载的首次突破。这些上过月球的水稻种子返回地球后，在试验田成功栽种获得收成。

中国航天育种事业经过30余年发展，在育成品种的数量和推广应用范围处于世界第一位。通过航天育种技术，有的农作物生长周期缩短了、有的增加了作物抗病性、有的增加了产量、有的植株高矮及果实的颜色大小发生了变化。比如太空香蕉“航蕉一号”的培育，产量接近翻倍的同时，让香蕉的生长周期时间从13个月缩短到了9个多月。此外，还有维生素C含量提升1.8倍的辣椒，产量提高三成的西红柿等。

而今，航天育种搭载试验仍在继续，对于新材料、新种质的探索也在持续进行中。随着我国空间站时代的到来，航天育种将开辟一个连接太空和地面、未来与现实的全新领域！

(资料来源：央视新闻、中新网、人民日报、农民日报)