神舟号的生物搭载与生物实验

2024-11-08 23:07:55

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回答1：

在神六返回舱中除了两名航天员外，还有许多搭载的物品。神六搭载的物品除了纪念品外，最主要的是用来进行太空育种实验的各种植物种子，其中有地被菊、一串红、孔雀草、杂交石竹等花卉种子、普洱茶、微生物菌种、农作物种子、鸡蛋、蚕卵。这次神六搭载的种子中不仅有科研单位和公司的种子，还有个体户的种子。重庆大足宝顶镇村民罗登强花了1.5万元，把自己精心培育的50粒荷花种子送上天，希望培育能够栽出冬天开的荷花。

　　搭载在神六上的植物种子是为了进行太空育种实验。太空育种，是利用航天器将农作物种子送上太空，通过宇宙辐射、微重力、重粒子和弱地磁场等太空独有的多种因素综合作用，使种子的基因产生地面上难以实现的有益变异，从而缩短地面育种周期，提高育种效率，生产出地面育种所达不到的新品种。不是所有的种子经过太空搭载后，返回地面进行种植就是太空作物。种子经过空间搭载并返回到地面后，必须由专业的育种人员，经历至少3-5年的选育过程，进行筛选淘汰稳定化试验，从中筛选出一些育种专家认为有价值的，或者有推广应用前景的品系，进一步稳定化以后，再经过至少2-3年的品种多点试验后，报经国家或省、部级品种审定委员会认定，认定这是一个新品种并指出适种区域进行推广应用。

　　我国从1987年开始宇宙生命科学试验，迄今已进行17次，主要是利用返回式卫星和神舟号飞船的载荷余量搭载，搭载总量达200多公斤，相当于一颗中等生物卫星。我国太空育种不断开花结果，迄今已育出20多个作物新品种。目前通过省级以上审定的作物品种有水稻、棉花、小麦、黄瓜、西瓜、芝麻、番茄、青椒等，其中不少已大面积推广。目前，世界上只有美国、俄罗斯和中国成功地进行了卫星或宇宙飞船搭载的“太空育种”研究，美、俄进行的太空育种实验主要是为了解决今后长期飞行中航天员在飞船和进入其他星球时食物供应和维持座舱环境的问题，而我国的太空育种是为了解决地球上人类生活问题。中国太空育种品种之多、范围之广、成就之大是世界上其他国家无法相比的。因此，我国的“太空育种”研究至今仍居世界领先水平。

　　神舟号载人飞船的发射，为我国的太空育种实验做出了巨大贡献。由于搭载种子不需要航天员在飞行中操作，不会影响飞船的技术状态和主要任务，并且其重量轻、占的空间位置不大，因此在神舟号上可以搭载更多的植物种子并进行有关的实验。自1999年发射神舟一号以来，在6艘神舟号飞船中都搭载了植物种子，甚至搭载了试管苗。在神舟号飞船中先后将各种农作物、蔬菜、中草药、树种等种子送入太空。例如在神舟一号上搭载了小麦、水稻、青椒、西瓜、萝卜、油菜和甘草、板蓝等30多种中药材种子；在神舟四号上搭载了甜瓜、蕃茄、西瓜、向日葵、蝴蝶兰、烟草、雅安黄连槐、水稻、小麦、棉花、玉米、大豆、蔬菜、水果、药材、花卉等上百种农作物和植物的种子或样品。特别在神舟三号和神舟四号上，首次成功地搭载了植物的试管苗，神舟五号还搭载了来自台湾的农作物种子。

　　神舟号上搭载的植物种子，经过地面的精心培育，其果实大小、营养物质的含量以及抗病虫害等方面均获得显著改善。下面是一些神舟号搭载种子实验获得的初步结果。

　　——搭载在神舟一号、三号、四号、五号上的种子，经过地面反复试种、精心优选，终于培育出太空番茄、太空棉花、太空茄子、太空黄瓜、太空无籽西瓜等，并已达到了性状稳定、抗逆性强的效果，比原来种子生长周期缩短、品质增强、更高产和更耐盐碱。

　　——云南省在神舟1-3号上搭载了水稻、烟草、花卉、蔬菜等经济价值高的作物种子。虽然一些种子还还处于初级培育阶段。但有些高代种子，诸如青椒、番茄、菜葫芦等，已经表现出高产、抗病、维生素含量高等特性。一个黄瓜重达1500克、一个青椒也可达到三四百克。预计明年可以进行鉴定，后年走进昆明的超市。可以预计，先行一步的云南将会培育出一批经过太空诱变的奇花异草、蔬菜、优质烤烟、优质稻和玉米品种。云南的市场上，太空果蔬的身影已经不远。

　　——神舟一号、三号和四号飞船搭载的太空药材种子在中国药材之乡河北省安国市试种初获成功，两年来，已收获板蓝根籽种100多公斤、藿香25公斤、草决明25公斤、荆芥18公斤。这些产品具有鲜明的优势：板蓝根的植株健壮、根系大、叶片厚，主根环径比同等生态条件下的品种粗一倍左右，增产15％以上，同时具有明显的抗病、抗逆优势，有效成分也有所增加。

　　——神舟三号飞船上搭载的水稻已经在地面种植三代，表现出良好的早熟性能，提前成熟25天，它可以种植到西部高寒地方，使西部农民也吃上大米。

　　——神舟三号上搭载的树莓，长得非常粗壮，明年会结果；搭载的花卉像紫叶酢酱草，今年在市场上投放了一千盆。

　　——海门经济开发区海门港航天育种基地的温室大棚里，搭载神舟三号、四号飞船后的一些种子，经精心栽培后，已生根、发芽，目前已是一片绿油油的喜人景象。

　　——搭载在神舟五号飞船的南瓜种子，经某生产基地的培育，生产出品质好、重量在300-400斤的“巨人”南瓜。

　　我国政府对太空育种十分支持。自1986年以来，在国家863计划资助下，我国23个省市的70多家科研单位参加了多学科的研究，先后搭载了小麦、大麦、萝卜、茄子、谷子、甘草、百合、青椒、花生等多种植物进行航天试验，还曾搭载过多种微生物、家蚕等品种。我国利用返回式卫星已先后8次进行了70多种植物400多个品种的太空育种试验，诱变育成了一系列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突破性影响的优良突变。这些种子已在湖北、江西、广西、黑龙江等地安家落户，繁育后代。目前我国已有43个品系在大面积种植推广，北京、上海、黑龙江、江苏、甘肃、云南等地都有太空育种基地。

　　航天育种为发展现代农业提供了新的技术支撑，“太空过客”的后代正在逐步走进人们的生活，走上人们的餐桌。2000年以来，仅上海市每年上市的太空椒就达5万公斤。北京市平谷区生产的20吨“太空蔬菜”也开始正式上市。将来单季亩产达900公斤以上的水稻，长达13厘米的麦穗，成熟周期短、棉绒比普通棉花长的各种太空彩棉，营养丰富、重量增加3-4倍的辣椒，长1.2米、重1.5公斤的黄瓜，β胡萝卜素含量增加3倍的番茄，有三百朵花的万寿菊，绿色的鸡冠花，带黑色旋转条纹的杜鹃花……都将走入普通人家，使我们的生活更美好！

　　太空育种的食物安全吗？受转基因食品安全性问题的影响，人们对太空育种的安全性十分关心。其实太空食品和转基因食品是两回事。转基因作物是用外源基因导入植物体内而培育出的新品种，如转基因大豆是用非大豆生物甚至动物、微生物的基因导入而使其产生变异。而太空育种的植物是将种子放到太空微重力、高真空、宇宙射线辐射等环境下，诱使种子发生变异，这种变异和自然界植物的自然变异一样，只是速度和频率有所改变。这种突变只是一类基因产生与原来不同的等位基因，如高秆变矮秆，早熟变晚熟，从本质上看，它产生的染色体突变与杂交育种一样，太空食品的基因组不多也不少，原来是多少还是多少。所以专家们认为，不存在安全性问题。

　　太空中的细胞“婚礼”

　　在神舟四号上有一个不大的黑色小盒子，它是我国自行设计和研制的一台细胞电融合仪。在这个小盒子中将举行两场“婚礼”，一对新人是动物细胞，动物细胞的“新郎”是小鼠的B淋巴细胞，这是一种可以产生抗体的细胞。抗体是对抗病毒的“克星”，可它有一个致命的缺点，即在人体或动物的体外不能进行繁殖，不能传宗接代。“新娘”是骨髓瘤细胞，在体外可以进行无限繁殖。因此，利用它们的各自优势，让它们结合，产生的后代就具有即可以杀病毒，又可以在体外进行无限繁殖的新品种。

　　另一对新人是植物细胞。“新郎”是有液泡的烟草细胞，开的是黄花，“新娘”是脱液泡的革新一号烟草细胞，开的是粉花，它们结合后，杂交出的后代开的是黄花，与父亲相同，但它的形状却遗传了母亲的特征。它们结婚后生出来的孩子，将具有它父母的特性。这两种烟草细胞在太空微重力环境下呆了6天零18小时。结果显示，“联姻”（融合）成功率为18.8%，成活率为53.6%，而地面对比实验“联姻”成功仅1.6%，成活率只有38%。“联姻”成功率比在地面高出10倍。我国首次应用细胞电融合技术进行的这次太空植物育种实验，将为培育抗病高产的良种作物开辟崭新途径。有些经济作物如烟草、棉花、水果，粮食作物如大豆、玉米、水稻等，有的高产但抗病抗虫能力差，有的口味单一，有的抗病抗虫能力强但不高产。将不同品种的细胞进行融合（联姻），可培育出既高产又抗病抗虫的新品种。

　　为什么细胞的“婚礼”要在太空中进行呢？这是因为“新郎”和“新娘”的重量是不同的，在地球上有地心引力的情况下，它们在融合液中沉降的速度不同，不容易结合在一起。太空中是一种失重环境，所有的细胞都没有重量了，它们在融合液中就很容易结合在一起，这样可以提高它们的生育能力和活力。国际上，在太空中进行这种实验也很少，欧美各国都把它作为未来空间站的应用问题加以研究。

　　仰望星空，我们的心灵更广阔，那片蕴藏着无穷奥秘的太空世界，将为我们建设美好未来生活提供更为广阔的空间。（作者单位：航天员科研训练中心）

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