中国首次实现太空环境下连续培育两代水稻

5月24日，神舟二十三号载人飞船顺利升空，水稻种子等实验材料也随飞船进入中国空间站。接下来，空间站计划开展“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”等系列实验。

本次任务的亮点在于将首次尝试让水稻在太空连续繁育两代，有望实现水稻从种子萌发、生长、结实，到收获新一代种子的完整循环。一旦取得突破，将有助于揭开微重力环境下水稻遗传是否稳定的“谜底”，进一步推动未来空间粮食自给自足的探索。

那么，水稻种子是不是第一次进入太空？空间里和地面种水稻有哪些不同？这次研究的重点是什么？为何选择水稻而不是其他作物？围绕这些问题，科技日报记者采访了相关业内专家。

第一个问题：水稻种子之前上过太空吗？

中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼介绍，其实这已经不是水稻种子首次“太空之旅”。2022年，水稻种子曾作为实验材料，被送往中国空间站，顺利完成从萌发到收获新种子的完整生长周期，收获的种子也随神舟十四号航天员返回地球。

此次实验采用两类种子材料：一部分是前次太空“归来”后又连续种植两轮的下一代种子，这些后代亲本曾经在空间环境下发育成长；另一部分则是未经历过太空条件、一直在地球上培育的种子。

研究共安排了4个实验单元，每单元配备6粒种子作权备。4个单元又细分为两组，分别考察水稻的两种繁殖方式。一组采用有性繁殖路线，采摘成熟稻穗后，将稻种再移植，实现第二代种植，从而比对“祖先”上过太空的种子和普通种子在空间环境下的适应性差异。另一组则利用再生稻方法，将植株地上部分成熟后割除，让根系继续长出新枝，观察营养繁殖与有性繁殖在太空中的表现。

郑慧琼说，区别于上次只做一代繁育，这次关键就在于在微重力状态下让水稻完成两代连续生长，逐步揭示太空与重力条件变化对水稻基因是否稳定传递的影响。

第二个问题：空间站种水稻和在地球上的区别在哪里？

地球上的生物都在一致的重力环境中进化而来，它们的外形、生命活动和遗传规律都适应这种状态。比如植物总是茎朝上、根向下。而空间站里的微重力会将“常量”变成了“变量”，生命活动可能产生明显变化，遗传机制也可能发生长期调整。

郑慧琼进一步解释，如果在空间站结出的新一代水稻种子不用返回地球接受重力影响，而是直接继续在太空环境中繁育下一代，就能直观了解重力变化对水稻代际遗传和适应的作用。对于人类未来在深空实现粮食自给具有标志意义，一旦进入深空，不可能长期依赖地球输送粮食，必须实现原地种植和生产。

但太空环境也有风险，如果空间繁殖的水稻出现连续退化，就很难保证优质品系持续供给。郑慧琼指出，因此，深空探测前，需通过空间实验弄清水稻是逐步适应太空条件，还是会出现遗传退化，以便为品种稳定和可靠培育探索路径。

第三个问题：为什么让水稻“登天”？

为何选择水稻？郑慧琼解释，这主要考虑到水稻适应性强、生长周期短、产量高，而且植株结构紧凑利于太空种植。这次实验搭载的是我国自主育成的模式水稻粳稻品种，相关基因和分子机理研究基础扎实。

她表示，空间实验本身变数多、挑战大，若用尚未搞清楚的新品种实验，是“未知加未知”，得出的结果难以解析。选用研究基础扎实的种质材料，一旦在太空出现特殊变化，就能更快锁定原因，实验效果也更加清晰和有参考价值。太空种植水稻最大障碍还是微重力，植物也会出现“生理晕动”等现象，水稻的实验结果也可为其他作物种植提供借鉴。

此外，本次实验还要求航天员采集稻穗和种子，同时将茎、叶等样品低温冷冻带回地面。科研团队会结合表型与分子层面分析，研究微重力引发的深层变化，探索能否运用生物技术调控水稻对微重力的反应，为今后地外环境下培养新品种提供理论依据。同时，太空极端环境下的研究带来的发现也可能反哺地面农业，有望挖掘到抗旱、耐盐碱等新品种资源。