SpaceX CRS-27 货运飞船将 IAEA 和 FAO 的种子从国际空间站运到地球，并在美国加利福尼亚州佛罗里达州的海岸附近进行了降落伞辅助溅落。(照片：美国宇航局)

去年送入太空的种子今天返回地球，这是国际原子能机构 (IAEA) 和联合国粮食及农业组织 (FAO) 共同努力的新里程碑，旨在开发可帮助提供充足粮食的有韧性作物地球升温。

植物自然进化以在周围环境中茁壮成长，但作物一直在努力跟上当前气候变化的步伐。世界变暖，全球人口不断增加，导致世界各地的农民都在努力满足粮食需求。为了支持这些农民并改善全球粮食安全，原子能机构和粮农组织通过其粮农组织 /原子能机构粮食和农业核技术联合中心，将种子送入太空，以探索宇宙辐射对加速许多自然遗传适应的影响需要的庄稼。他们返回地球为科学家开始分析结果铺平了道路。

拟南芥和高粱种子于2021 年 11 月 7 日从美国弗吉尼亚州的 NASA Wallops 飞行设施发射升空，并在国际空间站 (ISS) 待了大约 5 个月，之所以被选中，是因为已经有大量科学数据可供比较。 4 月 15 日 17 点 05 分，SpaceX CRS-27 货运飞船从国际空间站释放，并于 22 点 58 分在美国加利福尼亚州佛罗里达州海岸降落伞辅助溅落。他们现在将开始返回位于奥地利塞伯斯多夫的粮农组织/原子能机构联合中心实验室的旅程，在那里将对他们进行筛选和分析以获得理想的特性。

“宇宙作物项目是一个非常特殊的项目。这是一门可以在不久的将来对人们的生活产生真正影响的科学，它可以帮助我们种植更结实的作物并养活更多的人，”原子能机构总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西说。“IAEA 和 FAO 的科学家们可能已经用辐射突变种子 60 年，并创造了数千种更强大的作物供世界使用，但这是我们第一次在天体生物学这样令人兴奋的领域进行试验。”

“现在种子回到了地球，我们可以看到宇宙辐射、微重力和极端温度的影响，并将它们与我们联合实验室中产生的结果进行比较。这项开创性的实验可以帮助开发能够适应气候变化和促进全球粮食安全的作物，”粮农组织总干事屈冬玉说。

种子将经过植物检疫进口流程，这是植物材料跨境运输的标准要求，以在最终到达实验室之前最大限度地降低引入新害虫的风险。

实验室中的辐射通常发生在使用伽马射线或 X 射线的机器中，这会加速自发遗传变异的过程。科学家们致力于确定受辐照种子的积极特性，并将该特性传给后代。通过这种方式，植物进化得更快，具有理想的品质，包括抗病性和耐旱性。太空中广范围和较重的辐射与微重力和温度等其他极端因素相结合，可能引发地球上辐射源通常不会遇到的基因变化。

“这是 FAO 和 IAEA 的第一项可行性研究，旨在确定宇宙辐射、微重力和极端温度对植物基因组和生物学的影响，以产生足够的遗传变异以增强对气候变化的适应性，”该部门科长 Shoba Sivasankar 说。粮农组织/原子能机构联合中心的植物育种和遗传学。

拟南芥是一种水芹，种植起来既简单又便宜，而且能结出许多种子，将测试其对干旱、盐分和高温的耐受性。高粱是一种营养丰富的谷物，可以在干旱的土地上生长并且能够适应气候变化，将测试其适应气候变化的理想特性。这两种种子都将在性状选择之前培育到下一代，随着拟南芥生长速度的加快，这取决于它们何时到达塞伯斯多夫的实验室，初步结果可能会在 2023 年 10 月公布。

在这两种作物中，将提取 DNA 并测序，以比较在实验室中接受过辐射的种子、位于国际空间站内的种子以及位于国际空间站外并完全暴露于宇宙辐射的种子之间的变化、微重力和极端温度。这些比较，连同植物生物学的比较分析，将有助于了解恶劣的太空条件是否对作物改良具有独特的有价值的影响，并可能使地球上的人们受益。

背景

近 60 年来，位于奥地利维也纳的粮农组织/国际原子能机构联合中心一直在加快利用辐射开发新农作物品种的植物育种研究。在植物农业的历史上，自然选择或进化育种，也称为突变育种，一直是作物驯化和植物育种的驱动力。它们负责植物对不断变化的环境的遗传适应，并导致作物的改良。迄今为止，已经利用辐射诱导的遗传变异和突变育种开发了 210 多个植物物种的 3400 多个新品种——包括 70 个国家的农民使用的众多粮食作物、观赏植物和树木。