我国太空水稻实验再升级：首次实现两代连续培育

5月24日，神舟二十三号载人飞船顺利升空，搭载水稻种子等实验物资前往中国空间站。后续，空间站将启动“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”项目。

本次任务将首次在轨完成两代水稻的培育工作，有望在太空中实现从种子到种子、再到新一代种子的完整生长循环，深入分析长期微重力环境对水稻遗传稳定性的影响。这预示着未来深空探索中，可能在太空中实现粮食的原位生产。

这是水稻种子首次进入太空吗？太空种植与地球种植有何差异？本次实验的核心目标是什么？为何选择水稻而非其他作物？带着这些疑问，科技日报记者采访了相关领域专家。

第一问：水稻种子是首次进入太空吗？

“此次将水稻种子送入空间站，并非我国首次开展在轨水稻实验。”中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼表示，早在2022年，水稻种子曾被带上太空，完成了从萌发、生长到收获新种子的完整生命周期，相关种子随神舟十四号乘组返回地球。

此次送入太空的种子包含两类：一类是此前在空间站收获并返回地面后连续种植两代所产生的后代，其“祖先”曾经历太空环境；另一类则是从未进入太空的普通种子。

本次实验共设置4个单元，每单元播种6粒互为备份的种子。这4个单元分为两组，分别对应水稻的两种繁殖方式。其中一组进行有性繁殖，待种子成熟后收获稻穗，再将稻穗转移至新培养盒中进行第二代种植，以考察经过有性过程的“跨代记忆”，即祖先经历过太空的种子是否比未经历过的更适应空间环境。另一组采用再生稻模式，在成熟后割除地上部分，使根茬重新萌发新稻株，相当于延长单株生长周期，比较营养繁殖与有性繁殖在空间环境下的适应性差异。

“与上次仅在轨完成一代繁殖不同，本次实验的关键在于让水稻在微重力条件下连续繁殖两代，以此观察重力环境变化对跨代遗传的影响。”郑慧琼指出。

第二问：太空种稻与地球种植有何不同？

地球上所有生物均是在恒定重力环境下进化而来，其形态结构、代谢水平及遗传机制均与这一恒定重力相适应，例如植物茎向上生长、根向下延伸。而空间站的微重力环境使重力从“常量”变为“变量”，生物的代谢和生命活动将发生显著变化，遗传机制也可能随之改变，但这种变化需要长期观察才能确认。

郑慧琼解释，若地上发育的种子在空间站结出新种子后，不返回地面接受重力刺激，直接在微重力环境下再繁殖一代，就能清晰揭示重力变化在水稻世代繁衍中的作用。这不仅有助于深化对重力影响生命机制的理解，更关系到人类未来能否实现地外原位粮食生产。一旦离开近地轨道前往更远星球，依赖地球补给粮食将难以为继，必须依靠农作物原位生产。

然而，若太空种植的种子逐代退化，则无法保证优良品种的稳定供应。“因此，在真正迈向深空前，需利用空间站查明水稻是逐渐适应空间环境，还是出现代际衰退，并探索维持品种稳定可靠的措施。”郑慧琼强调。

第三问：为何选择水稻作为太空实验对象？

郑慧琼表示，选择水稻而非其他粮食作物主要基于四个原则：适应性强、生长周期短、产量较高、株型相对较矮但不影响产量。此次搭载的是我国自主培育的粳稻品种，属于模式水稻，其基因和分子机制研究基础扎实。

“太空实验本身充满未知，若选择地面研究尚不清晰的品种，将形成双重未知，难以分析结果。而选用地面研究背景明确的材料，一旦在太空出现变化，即可快速识别，有助于得出清晰的实验结论。”郑慧琼指出，空间站种植水稻的最大挑战仍是微重力。植物与人一样会“晕”，水稻所反映的普遍规律，在一定程度上也可为其他植物研究提供参考。

本次实验中，航天员不仅要采集稻穗和种子，还需将茎叶等样品置于-80℃环境中冻存并带回地球。通过表型和分子层面的综合分析，研究微重力引发的深层次变化，并探索是否可通过生物技术手段干预微重力影响，为地外环境下的品种培育提供依据。同时，这类空间研究还能反哺地面农业。太空的极端环境相当于一种全新的胁迫条件，可能促使水稻表现出在地面难以观察到的性状，发现新的基因资源，从而用于育种，培育抗旱、耐盐碱等优良品种。（记者 陆成宽 何沛苁）