太空搭載的種子經(jīng)過變異，會給人類帶來驚喜。但為什么只有一部分種子能夠形成優(yōu)良性狀？究竟是哪些因素影響了種子變異，作用機(jī)理是什么？
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院航天育種中心主任、國家航天育種工程首席科學(xué)家劉錄祥研究員介紹說，我國關(guān)于空間誘變機(jī)理方面的研究才剛剛起步，研究策略一是通過對空間環(huán)境中的宇宙線輻射、微重力、高真空等因素分別進(jìn)行一一排查和分析，來驗證哪些或哪個因素能使種子產(chǎn)生變異；二是通過對太空搭載誘變獲得的突變個體與其原始親本進(jìn)行分子生物學(xué)和遺傳學(xué)等的比較分析，以尋找突變發(fā)生的內(nèi)在原因，再反推回去。
在空間誘變機(jī)理研究中，我國科學(xué)家進(jìn)行了大量研究工作。根據(jù)現(xiàn)有研究，科學(xué)家們普遍認(rèn)為空間誘變的誘因主要是太空中的高能粒子輻射，以及太空中微重力的協(xié)同作用。
據(jù)劉錄祥介紹，在地面上雖然可以通過高能加速器模擬空間射線環(huán)境，卻難以模擬太空綜合環(huán)境對植物產(chǎn)生的效果。因為太空環(huán)境中并不只有輻射，“既有微重力，又有輻射、弱地磁場等多種因素共同存在，其中最主要的是模擬不了失重”，引發(fā)種子發(fā)生遺傳變異的是各種太空綜合條件。
2006年，我國首顆專門用于航天育種研究的返回式科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“實踐八號”進(jìn)行了太空遨游，衛(wèi)星艙內(nèi)可探測到的累計射線劑量總和只有幾毫戈瑞。“這個空間輻射劑量是極低的，相當(dāng)于一個核輻射從業(yè)人員一年吸收的核輻射安全累計量的十分之一。”劉錄祥表示，單從傳統(tǒng)的輻射角度來看，如此微小的空間輻射劑量很難形成種子誘變的輻射場條件，那么空間生物材料到底是如何引起的變異呢？這給航天育種機(jī)理研究提出了挑戰(zhàn)。
太空中的高能粒子輻射可以引起DNA雙鏈斷裂，既可能造成細(xì)胞凋亡，也可能引起細(xì)胞染色體變異，而空間誘變育種就是希望雙鏈斷裂以后引起細(xì)胞染色體變異。
隨著基因組研究的深入發(fā)展，基因組序列測定結(jié)果表明，在植物基因組中存在大量轉(zhuǎn)座子序列和逆轉(zhuǎn)座子序列，太空環(huán)境有可能激活了這些轉(zhuǎn)座子，活化的轉(zhuǎn)座子通過易位、插入和丟失，可以導(dǎo)致基因的變異和染色體的變異。至于空間環(huán)境中的什么因素可以激活轉(zhuǎn)座子，哪種植物以及植物的哪些部位的轉(zhuǎn)座子易被激活，仍待探索。
在973計劃、863計劃和國家自然科學(xué)基金等支持下，華南農(nóng)大國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心、中國農(nóng)科院國家農(nóng)作物航天誘變技術(shù)改良中心、中國空間技術(shù)研究院空間分子生物學(xué)實驗室、大連海事大學(xué)空間生命實驗室等研究機(jī)構(gòu)正在從事空間誘變機(jī)理的研究工作，期待早日揭開空間誘變機(jī)理的謎底。(本報北京9月10日電）
