上過太空的種子就能長出大果實？為什麼基因總往好的方向突變？

2020-10-18 星辰大海種花家

    上世紀九十年代出現了一個叫做太空椒的青椒品種，特徵是植株增高增粗明顯，果形增大，增產明顯，病蟲害的抵抗能力有部分增加，作為太空椒的種植農戶，對於這樣的結果肯定是喜聞樂見的，而太空椒的名字也非常響亮，使得在農村田間，到處都能看到太空椒的身影。

    但其實了解育種的朋友都知道，太空椒不過是名頭而已，而隱藏在背後的辛酸也只有育種工程師才會知道，因為雖然名叫太空椒，卻不是青椒種子上過太空就會變得高產！

    所謂的太空育種

    太空育種也稱空間誘變育種，具體操作並不複雜，方法是將農作物中子或者試管種苗通過探空火箭或者衛星送到太空，暴露在太陽和宇宙射線的輻射之下，使中子基因發生誘變，然後再返回地球將其發芽或者繼續種植，確認其長勢與結果等狀況，選擇優秀的進入育種環節！

    但事實上這個誘變是無法控制的，在高能輻射的照射下產生的影響是隨機的，比如有的誘變並不會高產，反而會影響生長發育！而有的根本就不明顯，只有極少數種子會朝著我們想要的方向發展，而育種則並不是一代優良就可以作為種子，需要將這優勢保留下來，這需要育種工程師大量的工作。

    因此說太空育種並不是一件容易的事，而隨著現代育種技術的發展，太空育種不再是我們首選的育種方式，反而會因為其他更高效技術的發展，僅僅是作為一個育種選項而已！

    還有哪些優秀的育種方式？

    常見的育種方式有誘變育種、單倍體育種、雜交育種以及多倍體育種和轉基因育種等多種方式，不過無論是哪種方式，其必須是物種的基因發生改變，否則前後一致也就得到一顆一樣的種子而已，那麼在在這些育種方式中哪個最優秀呢？

    太空育種其實是一種效率比較差誘變育種方式，後期需要大量的篩選才能培育出一個新的品種。我們看到那高大上的青椒不知道包含了工程師多少汗水！

    • 分子育種

    現代育種方式中有一種精準育種的技術，但它和轉基因育種又有區別，這就是近年來快速發展的分子育種技術，將優秀物種的基因直接導入受體細胞中，精確控制新品種未來想要展現的形狀，比如抗倒伏，抗病蟲害以及高產與耐旱耐寒等等。

    但前提是必須要精確標記出展現這些形狀的可檢測的DNA序列或蛋白質（分子標記），這和轉基因也有比較明顯的區別，因為分子標記僅僅涉及測序、檢測以及單核苷酸多態性，與轉基因有明顯的區別！

    分子育種還可以克服遠源雜交的不親和性，將兩者優勢在一個品種上集中展現，還有一個優勢是分子育種是可以遺傳的，也就是說新品種的種子將獲得母本的優勢，可以留種種植。

    • 轉基因育種

    通過現代分子生物技術將一個或者多個基因添加到另一個生物基因組中，以達到改良生物性狀的技術，分子育種非常優秀，但它的水平基因轉移範圍非常有限，但轉基因技術可以擴大這個範圍，甚至在不同物種間達到優秀基因轉移目的！

    1983年世界上第一例轉基因植物-含有抗生素藥類抗體的菸草在美國成功培植。

    1992年中國首先在大田生產上種植抗黃瓜花葉病毒轉基因菸草，成為世界上第一個商品化種植轉基因作物的國家

    2012年，全球轉基因作物種植面積達到約1.7億公頃。按照種植面積統計，全球約81%的大豆、35%的玉米、30%的油菜和81%的棉花是轉基因產品。

    轉基因育種示意圖

    • 雜交育種

    雜交育種的歷史是比較悠久的，動物的雜交與回交出現歷史更早，因為很直觀的就能看到配種過程，因此都會有意識的進行雜交實驗！但植物的雜交與回交研究則是從孟德爾開始的，不過比較鬱悶的是，1866年孟德爾的著作《植物的雜交實驗》發表後居然在三十年內無人問津，知道二十世紀初有生物學家從事相同研究時才發現孟德爾在植物雜交實驗上的貢獻！

    雜交育種方式大家都比較容易理解，畢竟雜交水稻我們已經太熟悉了，而袁隆平在這方面的貢獻尤其突出。簡單的理解就是雜交後人工選優，再根據保留的性狀選擇保留還是進一步自交再選優，但一般情況至少經過數次雜交後才能獲得目標品種！

    還有一種情況是雜交後回交，其實也是雜交的一種，只不過就是回到第一次雜交的母本或者父本根據不同的需求再次雜交，而根據邏輯形式的不一樣，還需做統計優選，這個工作量是非常大的！

    最後有個問題要提醒下，雜交或者分子育種都支持留種，但第二代種子退化嚴重，因為在開花結果的過程中會加入原有品種的基因逐漸退化，代數越多退化越嚴重！而轉基因品種理論上可以操作種子不發芽，所謂的「斷子絕孫」技術是存在的，但卻只是讓植物本身的中子不發芽而已，與廣義斷子絕孫無關，各位不要聯想了

相關焦點

  • 種子在太空會發生基因突變,人類卻沒事,難道我們適應太空生活?
    有的人很好奇為什麼種子進入太空下來會發生可見的變化，但是人類進入太空後卻相安無事。難道人類更加適應太空生活？實際上並非如此，進入太空的種子會被誘發進行基因突變或者變異，當種子被種植長大，開花結果後就會體現出突變後基因的性狀，這個性狀對於人類來說有好有壞。
  • 為什麼把種子送上太空再下來種，種出來的東西比較大？
    在數學上，有一個詞叫做「倖存者偏差」，意思是指如果我們只看到經過篩選後的結果，而沒有意識到篩選的過程，將會忽略掉被篩選的關鍵信息。把種子送上太空再去種，種出來的植物果實都非常大，就是典型的倖存者偏差。正是因為如此，在地球上，生物發生基因突變的概率較低，大約只有20萬分之一，並且不可預見；但在太空上，生物發生基因突變的概率非常高，一般是百分之幾甚至千分之一，但有利的基因變異僅僅是千分之一到萬分之一的概率。而這相對於地球環境而言，突變的概率已經非常高。
  • 為什麼把種子送上太空再下來種,種出來的東西比較大?
    在數學上，有一個詞叫做「倖存者偏差」，意思是指如果我們只看到經過篩選後的結果，而沒有意識到篩選的過程，將會忽略掉被篩選的關鍵信息。把種子送上太空再去種，種出來的植物果實都非常大，就是典型的倖存者偏差。太空果實的培育雖然媒體經常報導太空果實是搭載太空飛行器，經歷太空環境之後再返回到地球表面的種子。
  • 為啥上過太空的種子會結出比較大的果實
    現在我們人類的能力可大了，不僅可以上天入地，還可以去到月球上轉悠一圈。而且人類自己上去了還不過癮，還會拉上地球上的一些瓜果蔬菜跟自己一同去太空上遊玩一圈。也沒有問過這些蔬菜瓜果同不同意。但是我們將它們從太空中帶回之後，發現這些小傢伙們竟然能夠長出更加大的個頭了，這到底是為什麼呢？難道這些小東西知道自己去太空旅遊了一圈，回來後就膨脹了嗎？為了了解這個事實，我去採訪了一些一個從太空回來的番茄。
  • 為何種子環遊太空，果實可能會變得更飽滿？
    對於果實的培育，科學家們提出了一個新的設想——是否種子在太空中遊了一圈，就會變得更大。其實平日裡我們看得到很多媒體，他們經常大肆報導——果實是太空果實，並且搭載了某種太空飛行器，在經歷了太空遊歷之後才返回地球，可是其實這根本就不是太空果實的培育，也不是簡單的環遊宇宙，而是需要一系列十分複雜的篩選過程，才可以最終達成所謂的目標。
  • 上過太空的植物更受歡迎，它們基因突變，年創收2000億元
    眾所周知，宇宙環境十分惡劣，不僅存在極低的氣溫，還存在各種各樣的輻射，即使太空人穿上太空衣待在飛船裡，也多少會受到太空輻射的影響。當然太空輻射也並非只有害處，上個世紀就有科學家發現太空輻射的作用原理，提出了利用太空輻射來引誘植物基因變異的想法。這種想法最終實現了，於是出現了航天育種。
  • 種子登上太空後會變大？那人類登上太空後會變大嗎？
    許多媒體都曾報導過太空種子的故事，在我們的意識裡，在地球上一顆普普通通的種子，在登上太空之後再種植下去，就會得到體型變大的果實。於是有人會問，既然種子登上太空之後，再繼續種植下去後代會變得很大，那人類登上太空之後，他的後代也會變得很高很大嗎？
  • 種子送上太空,為什麼會發生變化?未來會有太空豬肉嗎?
    世界上只有美國、俄羅斯、中國成功地進行了衛星搭載太空育種。我國是1987年開始將蔬菜等搭載上天。也就是說，衛星搭載過的種子只有百分之幾甚或千分之幾可能發生變異。儘管這一突變率較之傳統的物理及化學誘變劑已相當突出，但仍有不少種子未發生任何突變或發生負效應突變。
  • 太空南瓜最重288斤，太空育種就為讓果實更大？到底是福是禍？
    太空育種的部分目的是為了增產，所以確實會有很多太空蔬菜長得大，但也有一些甚至連果子都不結了。太空育種利用了基因的隨機突變，並不能保證長出來的果子都變大。>生物演化基於基因，而基因會突變，主要是基因鏈也會在生物化學或者物理因素作用下斷裂重構，或者發生鹼基的替換，結果使得基因的功能發生變化，反映在生物上就可能是外部性狀的變化。
  • 為什麼太空蔬菜的個頭，一般都比正常蔬菜大？
    太空育種的蔬菜是在太空中經過特殊的環境變化，使得蔬菜的變異速度大大增加，這種突變是沒有方向的，然後再經過人工挑選，得到價值高的品種，而大體型能顯著提高蔬菜種植的經濟性。記得在零幾年的時候，太空蔬菜成為新聞熱詞，商家也大力宣傳太空蔬菜的優點，比如口感更好、營養價值更高等等。
  • 上了趟太空，8.7%的基因發生永久突變？
    在這個過程中，科學家們對兄弟倆的多項生理指標進行了測試，希望了解長時間太空飛行究竟會對人產生怎樣的影響。上周五，NASA這項聞名已久的「太空雙生子」實驗終於在《科學》期刊上發表了結果[1]。隨之而來的還有新一輪的標題黨：「新發現！NASA太空人太空待340天，DNA發生永久突變」。
  • PNAS|一個負調控番茄果實大小ENO基因被發現
    在發表於《美國國家科學院院刊》 (Proceedings of the National Academy of Sciences)雜誌上的論文中，該研究小組介紹了他們利用基因測序和編輯技術來識別決定果實大小的基因開關。
  • 什麼是太空植物？能夠培育出太空植物，為何培育不出太空動物呢？
    簡單來講，太空植物就是起源於太空種子，而所謂的太空種子就是去太空旅遊了一圈的普通植物種子，那麼為什麼去太空旅遊一趟，回來後就截然不同了呢？我們今時今日所見到的所有植物都不是生來便如此的，它們都是通過經歷漫長的演化過程才成就了現在的模樣，那麼它們是如何演化的呢？
  • 「嫦五」探月背後的天仙小姐姐,都常吃哪些太空食品?
    把帶回來的種子，全給我上一位同學種！圖片來自網絡說到，把種子帶到太空！那你們了解「太空誘變育種」嗎？我們的航天研究員利用太空技術將農作物的種子、組織或生命個體搭載到200-400km的宇宙空間中，利用宇宙空間的強輻射、微重力、高真空、弱磁場等環境去誘變。這樣，從地球上帶出去的種子們基因就發生了變異。當這些變異的種子在我們地球的土地上培育時，就能培育出罕見的新品種！
  • 奔月種子已發芽 基因分析助力航天育種篩選
    2020年年末，嫦娥五號返回器順利著陸，除了帶回了月球的土壤之外，還有一批帶到太空中進行航天育種的水稻種子。這批種子來自華南農業大學國家植物航天育種工程技術研究中心。回到地球後，經過幾天的培育，部分水稻種子已經發芽，科研人員正在準備進行下一步研究。
  • 上過太空的大紅袍你了解嗎？
    12月19日下午15:00（明天），老武將在直播間帶大家去尋訪，上過太空的大紅袍專家團隊將嚴格按計劃，對跟隨「神州八號」上天的大紅袍種子，開展專題研究。」後返回地面的6粒大紅袍種子，在科研人員精心操作下，落戶於特闢的茶園生產試驗區。
  • 一粒小小的種子,長出一棵蘋果盆栽,自己在家就能成功
    小小粒種子，長出一棵蘋果樹，自己在家試試也能行不知道大家有沒有試過播種來繁殖植物呢？其實這是一個非常有趣的過程，可以帶來更多的養護體驗。同時對於養花這件事情也會有更深的領悟，畢竟一棵小小的種子變成一棵植物是非常神奇的。因為你是這個過程的見證者，才能體會到栽種最大的樂趣。對於很多人植物來說，播種都是一個非常重要的繁殖方式。今天就帶大家來了解下如何播種，只需要用一個蘋果核就會可以養出一大棵蘋果樹，是不是覺得很有趣。
  • 盤點數種新型育種方式,糧食基因都在往好的方向突破?
    再加上一些突如其來的天災人禍，沒有食物，老百姓餓死街頭的事情常見，甚至還發生過易子而食的人間慘劇。如今，雖然現在和平與發展成為了時代的主題，科技水平達到了一定的高度，社會面貌發生了翻天覆地的變化，但是依然有一部分人生活在「水深火熱」中，沒有充足的食物，那麼就會引發動蕩，比如非洲地區。
  • 英德紅茶4顆太空種子發芽
    太空種子發芽率僅兩成以下2016年9月15日,英德紅茶英紅九號茶樹種子隨天宮二號進入太空進行航天育種,並於11月18日隨神舟十一號飛船返回。2017年3月16日上午,中國航天基金會授予廣東英德市老一隊茶業有限公司「中國航天事業合作夥伴」牌匾,同時將50克英德紅茶「英紅九號」航天種子順利交回英德。從事茶葉培育和生產約50年的高級農藝師教授王醫鳳被特聘為此次太空種子培育的負責人。據他介紹,太空種子總共35顆,其中2顆用於檢測水分,3顆被老一隊茶葉有限公司董事長馮平收藏,實際用於育種的共30顆。
  • 在太空時間並不比地球上過得快
    6月20日上午，神十航天員王亞平進行我國首次太空授課。太空授課，勾起了不少人對於神秘太空的求知慾。對於一些網友提出的太空疑問，專家給出了參考答案。我國太空種子已有100多種問：植物種子怎麼搭乘「神舟」飛船遨遊太空？它們有什麼特點？