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          將受到太空輻射的種子用于生物學和遺傳學研究,以加強糧食安全

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          擬南芥是一種因其獨一無二的特性而常常被用于基因實驗的一種植物,而高粱則是一種營養豐富的谷物,既可用作人類食物和動物飼料,也可用于乙醇生產。這兩種植物的種子正處于國際空間站內外,將在太空普遍存在的條件(主要是微重力、宇宙輻射和極端低溫的復雜混合條件)下保存約三個月。(圖片來源: 美國國家航空航天局、 Nanoracks、原子能機構)

          去年11月發射到太空的種子現已放置在國際空間站內外,暴露在全方位宇宙輻射和太空極端溫度下。

          這項天體植物學研究由原子能機構和聯合國糧食及農業組織(糧農組織)通過其糧農組織/原子能機構糧農核技術聯合中心開展,旨在探索宇宙輻射對種子的影響,作為正在進行的改良作物品種以抵御氣候變化影響和增強全球糧食安全研究的一部分。研究目的是確定惡劣的太空條件(如極端溫度和宇宙輻射)是否會引起種子的進化式變化,進而確定這些變化是否有助于植物更好地適應地球上越來越嚴峻的生長條件。

          國際原子能機構負責核科學和應用部的副總干事納賈特·穆赫塔爾說:“我們有責任探索可能對人類健康和食品供應產生積極影響的核技術。隨著世界努力適應氣候變化的后果,我們需要加快植物育種研究,找到具有成本效益的適當解決方案。”

          2022年11月7日,擬南芥和高粱種子作為前往國際空間站的CRS2 NG-18任務載貨量的一部分,從美國弗吉尼亞州國家航空航天局的瓦勒普斯飛行設施發射到太空。12月13日,一半種子被轉移到國際空間站Nanoracks外部平臺。另一半放置在國際空間站內進行比較,主要暴露在微重力和一定程度的輻射下。

          糧農組織副總干事瑪麗亞·海倫娜·塞梅多說:“最易受氣候變化影響的小農糧食生產者迫切需要創新研究與開發。日益嚴酷的生長條件威脅著糧食生產,我們希望空間科學將通過促進開發適應性強、營養豐富的作物品種來幫助改變這種狀況。”

          隨著世界努力適應氣候變化的后果,我們需要加快植物育種研究,以找到具有成本效益的適當解決方案。
          納賈特·穆赫塔爾,負責核科學和應用部的副總干事

          植物育種中的宇宙輻射

          因暴露于環境中不同條件而產生的自發突變是所有生物體進化的基礎,原子能機構和糧農組織長期以來一直通過糧農組織/原子能機構聯合中心,支持各國通過輻射誘變技術尋找具有理想性狀的新作物品種,改善糧食和營養安全,增加農民收入。

          之所以選擇擬南芥和高粱種子進行研究是因為二者已有大量遺傳知識可供分析和比較。擬南芥已被植物學家和遺傳學家廣泛研究,而高粱是一種半干旱熱帶地區作物,是許多發展中國家種植的糧食作物。

          近60年來,位于奧地利維也納的糧農組織/原子能機構聯合中心一直在利用輻射加快植物育種研究,以開發新的農作物品種。在植物農業的歷史上,自然選擇或進化育種(也稱為突變育種)一直是作物馴化和植物育種的驅動因素,使植物的基因適應其不斷變化的環境,實現作物改良。迄今為止,輻射誘發遺傳性變異和突變育種已為210多個植物物種開發了超過3400個新品種——包括70個國家的農民種植的眾多糧食作物、觀賞植物和樹木。

          原子能機構的突變體品種數據庫載列了各國自愿提供的新品種。約有一半條目由中國、日本、印度和俄羅斯提供。

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          利用宇宙輻射開發的小麥突變品種“魯原502”(圖片:中國農業科學院)。

          當種子從太空返回時(目前預計在2023年4月),將在糧農組織/原子能機構聯合中心管理的塞伯斯多夫原子能機構溫室和實驗室中發芽生長,以便研究其DNA結構變異和生物效應。 ?這些分析將有助于了解宇宙輻射和太空條件是否會產生對作物改良具有獨特價值的影響,從而可能讓地球上的人們受益。 ?

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