植物“飞天”

张晓帆

人类一直充满着好奇心，不满足于自己只能待在地球的现状，还想要去地球外看看，并因此发展出了航天技术。在航天技术出现后，人类就开始不断地将一些东西送入太空。这其中就包括很多植物种子和植物，并由此诞生了很多“太空植物”。同学们，你们知道为什么要送植物（种子）去太空吗？截至目前，都有哪些植物（种子）去过太空？为什么是这些植物（种子）去了太空，而不是其他植物（种子）呢？问题似乎有点多，不着急，我们一个一个来解答。

种子“飞天”的意外发现

说到太空植物，很多人首先想到的可能是个头非常大的“太空南瓜”或“太空青椒”等。其实，这些大个头的南瓜等太空植物并不是在太空中生长出来的，而是“太空育种”的产物。

以南瓜为例，首先会选出一批优秀的南瓜种子，然后将这些南瓜种子送入太空。在强辐射、微重力的环境中，种子会更容易被诱发产生变异。只是，这种变异是随机的，人们并没有办法控制变异的方向。所以，当南瓜种子返回地球后，科学家们就会进行播种，并从中筛选出对人类有利的性状，再进行播种、筛选、培育，最终获得可以稳定遗传的“优良品种”，这个过程往往需要几年的时间。

中国很早就开始了太空育种，种子曾经被搭载在返回式卫星和神舟飞船上，而且将植物种子送入太空的初衷是研究空间环境对植物遗传性的影响。无心插柳柳成荫，科学家意外地发现，太空旅行归来的种子出现了一些优良的性状，由此开始，“太空育种”工作逐步开展。

很长一段时间里，我国进行太空育种的主要目的就是解决粮食问题。在这个目标下，我国曾经将水稻、小麦、花生、大豆、南瓜、青椒、番茄、辣椒、茄子、西瓜、黄瓜等粮食作物的种子送入太空。这个类别的太空育种进行了很长时间，取得了不错的成果。现在，我们在超市就可以买到太空青椒。

为了提高经济作物的价值，我国还曾将人参、茶叶、棉花、烟草、黄芪、甘草等经济作物的种子送入太空。为了提高花卉的观赏价值，进一步提升经济价值，有些花卉的种子也曾经进入太空，比如万寿菊、鸡冠花、三色堇、龙葵等。另外，有些林木和饲草的种子也曾进入太空，例如油松、白皮松等。这些入选的植物多半是能够用于生态恢复的植物，比如可以固沙的草本植物、抗寒抗旱的林木等。

值得补充的一点是，在“太空育种”工作中，被送入太空的不只有植物种子。2016年，“神舟十一”号载人飞船就将芒果幼胚细胞带入太空，并于2017年在实验室成活，长出全新组织。这次育种的目的是期望未来“太空芒果”能解决防虫害问题，提升芒果的质量和产量。

太空种植，宇航生活的需要

近十年，随着我国的载人航天技术飞速发展，我国自己的空间站也将于2020年建成，这既为科学家带来了更多的科研机会，为宇航员带来了在太空中生活更长时间的机会，也带来了新的需求。

宇航员在空间站生活期间，饮食主要靠货运飞船的补给。我国在2017年4月发射的首艘货运飞船“天舟一号”，主要的功能就是在空间站建成后，输送补给。要知道，将货物送入太空的花费十分高昂。在名为《太空旅行》的纪录片中，科学家曾提到一个数据，“将1磅（约454克）货物送入地球轨道，大概要花费1万美元”。

当然，这个数字并不够精确。因为“货物”种类的不同，这个价格会有所不同。比如，送50千克的人进入太空，明显要比送50千克面包进入太空昂贵得多。而且随着航天技术的发展，比如可回收火箭的出现，整体价格是在逐步降低的。但我们依然能从中感受到，将货物送入太空的成本的确十分高昂。

如果宇航员在太空中长时间停留，就需要大量的饮食。对于航天任务来说，这部分食品的重量也不容小觑。而且，宇航员长期生活在太空中，免疫力会下降，只吃烘干的蔬菜，无法满足营养需要。

如果能够在太空中成功栽培蔬菜，那这两个问题就都得到了解决：航天器可以携带更少的食物进入太空，实现减重的目标；宇航员可以吃上新鲜的蔬菜，补充营养物质。

太空栽培不简单

但是，在太空中栽培蔬菜并不简单。首先，在太空环境中，成功栽培蔬菜非常困难，科学家们用了很长时间研究微重力环境下植物生长的状况。事实上，这个研究现在仍在进行中。总之，它们的生长和地球上不太一样。而且，太空中植物也难以获得和地球上一样的光照条件、温度条件、空气条件和湿度条件。

其次，即使克服重重困难，成功栽培出了蔬菜，也很可能被告知这些蔬菜不能食用。太空中的环境容易诱发种子发生变异，当然也可能造成蔬菜变异，科学家们需要研究太空中栽培的哪些品种的蔬菜可以安全食用。

在这方面，美国和俄罗斯已经為我们提供了不少经验。在拥有自己的空间站之前，美国和俄罗斯也都将注意力集中在粮食作物和经济作物的育种上，而“和平”号空间站和国际空间站的建成，让他们获得了长时间太空实验的机会。利用这样的机会，可以进行两类实验：

一类实验是研究太空环境对植物生长发育的影响。在这个目标下，美国和俄罗斯曾经在太空中种植豌豆、小麦、玉米、水稻、洋葱、兰花和郁金香等；另一类实验是研究如何在太空中栽培蔬菜，研究太空中栽培的哪些蔬菜可以安全食用。在这个目标下，美国的宇航员已经尝试栽培了莴苣、生菜、百日菊（可以做沙拉）、番茄等。

“飞天”门票不好拿

我国已经充分借鉴这些经验，也开展了这两类实验。在2016年发射的太空实验室“天宫二号”上，我国科学家搭载了一个迷你温室，对拟南芥和水稻进行了为期6个月的全生命周期培养，观察种子萌发、幼苗生长和开花发育的全过程。

之所以选择这两种植物，是因为这是两种具有代表性的、典型受到光周期调控的植物。另外，拟南芥是生命科学研究中的模式生物，科学家们对它的生长发育和基因表达情况都了解得比较清楚，容易被观察和研究；水稻是重要的粮食作物，希望未来能够作为太空粮食进行推广。

而在2016年发射的“神舟十一”号飞船上，宇航员景海鹏和陈冬亲手播种了生菜，并进行了收割，带回了地球。这次选择种植生菜，一方面是因为“神舟十一”号飞船在轨飞行的时间和生菜的生长周期相近；另一方面原因和国际空间站选择种植生菜的原因一样，可以研究其作为太空食品的可能性。

无论是对于美国、俄罗斯还是中国来说，植物每一次“上天”的机会都非常宝贵，有很多实验会为此进行竞争，通常会有专门的委员对它们进行评估，最终入选者才能获得进入航天器的门票。

可以看出，选择哪种植物进入太空，一方面需要考虑所掌握的航天技术和现有的航天条件；另一方面需要考虑目标，围绕目标来做出选择。

人类会继续向深空进军，古语云：“兵马未动，粮草先行。”相信在不久的将来，太空农场将更加丰富多彩。

说到太空植物，就得先说太空育种。

太空育种，也称空间诱变育种，就是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境（高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场……）的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子，培育新品种的作物的育种新技术。太空育种具有有益的变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率较普通诱变育种高3-4倍，育种周期较杂交育种缩短约1倍，由8年左右缩短至4年左右。

太空植物并不是把植物种在太空，而是让种子先在太空中经过变异，然后回地面进行播种，从中筛选出对人类有利的性状，再进行播种、筛选、培育，最终获得可以稳定遗传的“优良品种”。

责任编辑：陆艳 责任校对：夏越