IAEA/糧農組織計畫中的作物種子從太空返回以幫助養活一個變暖的世界(20230415)
2023/04/15
SpaceX CRS-27貨運飛船將IAEA和糧農組織的種子從國際太空站運回地球，並在美國佛羅里達州海岸附近借助降落傘降落。(照片：美國宇航局)
去年送入太空的種子今天返回地球，這是面臨地球逐漸升溫情況下，IAEA和聯合國糧食及農業組織(FAO)共同努力的新里程碑，旨在開發可幫助提供充足糧食的有韌性作物。
植物自然進化以在周圍環境中茁壯成長，但作物一直在努力跟上當前氣候變化的步伐。世界逐漸變暖，全球人口不斷增加，導致世界各地的農民都在努力以滿足對糧食的需求。
為了支持這些農民並改善全球糧食的安全，IAEA和糧農組織通過其糧農組織/IAEA糧食和農業核子技術聯合中心，將種子送入太空，以探索宇宙輻射對加速許多自然遺傳適應的影響，以面對更多需要的莊稼。他們返回地球為科學家開始分析此結果鋪平了一條道路。
擬南芥和高粱種子於2022年11月7日從美國維吉尼亞州的 NASA Wallops飛行設施發射升空，並在國際太空站(ISS)停留了大約 5 個月。這兩種種子之所以被選中，是因為已經有大量科學數據可供比較。
4月15日17點05分，SpaceX CRS-27貨運飛船從國際太空站釋放，於22點58分在美國佛羅里達州海岸利用降落傘輔助降落。 它們現在將開始返回位於奧地利塞伯斯多夫糧農組織/IAEA聯合中心實驗室的旅程，在那裡將對它們進行篩选和分析以獲得理想的特性。
“宇宙作物計畫是一個非常特殊的項目。 這是一門可以在不久的將來對人們生活產生真正影響的科學，它可以幫助我們種植更強壯的作物並養活更多的人，”IAEA總署長拉斐爾·馬里亞諾·格羅西說。 “IAEA和FAO的科學家們可能已經用輻射造成突變種子有60年，並創造了數千種更強壯的作物供世界使用，但這是我們第一次在天體生物學這樣令人興奮的領域進行試驗。”
“現在種子回到了地球，我們可以看到宇宙輻射、微重力和極端溫度的影響，並將它們與我們聯合實驗室中產生的結果進行比較。 這項開創性的實驗可以幫助開發能夠適應氣候變化和促進全球糧食安全的作物，”糧農組織總幹事屈冬玉說。
種子將先經過植物檢疫進口流程，這是植物素材跨境運輸的標準要求，以在最終到達實驗室之前降低引入新害蟲的風險。
實驗室中通常使用加馬射線或X射線產生輻射，這會加速自發遺傳變異的過程。 科學家們致力於確定受輻射照射種子有價值的特性，並將該特性傳給其後代。通過這種方式，植物進化得更快，具有理想的品質，包括抗病性和耐旱性。太空中廣範圍和較強的輻射與微重力和溫度等其他極端因素相結合，可能引發地球上輻射源通常不會造成的基因變化。
“這是FAO和 IAEA的第一項可行性研究，旨在確定宇宙射線、微重力和極端溫度對植物基因組和生物學的影響，以產生足夠的遺傳變異並增強對氣候變化的適應性，”糧農組織/IAEA聯合中心的植物育種和遺傳學部門科長Shoba Sivasankar說。
擬南芥是一種水芹，種植起來既簡單又便宜，而且能結出許多種子，將測試其對乾旱、鹽分和高溫的耐受性。高粱是一種營養豐富的穀物，可以在乾旱的土地上生長並且能夠適應氣候變化，將測試其適應氣候變化的理想特性。這兩種種子都將在特性選擇之前培育到下一代。由於擬南芥生長速度的加快，這取決於它們何時到達塞伯斯多夫的實驗室，初步結果可能會在 2023年10月公佈。
針對這兩種作物中，將提取其DNA並測序，以比較在實驗室中接受過輻射的種子、位於國際太空站內的種子以及位於國際太空站外並完全曝露於宇宙輻射線、微重力和極端溫度種子之間的變化。這些連同植物生物學的比較分析，將有助於了解惡劣的太空條件是否對作物改良具有獨特且有價值的影響，並可能使地球上的人們受益。
背景:
近60年來，位於奧地利維也納的糧農組織/IAEA聯合中心，一直在加速利用輻射開發新農作物品種的植物育種研究。在植物農業的歷史上，自然選擇或進化育種，也稱為突變育種，一直是作物人工培植和植物育種的驅動力。它們主導著植物對不斷變化的環境的遺傳適應，並導致作物的改良。迄今為止，已經利用輻射誘導遺傳變異和突變育種，開發了210個植物物種的3,400多個新品種，包括70個國家農民使用眾多的糧食作物、觀賞植物和樹木。