5月24日，神舟二十三號載人飛船成功發射，水稻種子等實驗材料隨船飛赴中國空間站。后續，中國空間站將開展“空間水稻多代遺傳穩定性與環境適應性調控的分子機理研究”實驗。

本次實驗將首次在軌實現兩代水稻培養，有望在太空完成從種子到種子、再到新一代種子的完整生長閉環，解析長期空間微重力環境對水稻遺傳穩定性的影響。這意味著在未來深空探測的征程裡將可能實現糧食原位生產。

這是第一次把水稻種子送上太空嗎？在太空種水稻和地球上有什麼區別？本次實驗主要研究什麼？為什麼選擇將水稻種子送上太空而不是其他糧食作物？帶著上述問題，科技日報記者採訪了相關專家。

第一問：這是水稻種子第一次上太空嗎？

“這次將水稻種子送往空間站，並非我國首次在軌開展水稻實驗。”中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊介紹，早在2022年，水稻種子就曾被帶上太空，完成了從種子萌發、生長發育到收獲新種子的完整生命周期，所獲種子隨神舟十四號乘組返回地面。

此次送上太空的種子，包含兩類材料：一類是上次在空間站收獲的種子返回地面后連續種植兩茬所繁衍的后代，其“祖先”曾經歷過太空環境﹔另一類則是從未上過天的普通種子。

本次實驗共設置4個單元，每個單元播下6粒互為備份的種子。4個單元又分成兩組，分別對應水稻的兩種繁殖方式。其中一組將開展有性繁殖，讓種子成熟后收獲稻穗，再將稻穗轉移至新培養盒中進行二代種植，考察經過有性過程的“跨代記憶”，即祖先上過天的種子是否比從未上過天的更能適應空間環境。另外一組則採用再生稻模式，在成熟后從根部割除地上部分，讓根茬重新萌發新稻，相當於延長同一植株的生長時間，比較營養繁殖與有性繁殖在空間環境下的適應性差異。

“與上次僅在軌完成一代繁殖不同，本次實驗的關鍵在於讓水稻在微重力條件下連續繁殖兩代，以此觀察重力環境變化對跨代遺傳的影響。”鄭慧瓊說。

第二問：太空種水稻和地球上有什麼區別？

地球上所有生物都是在恆定的重力環境下進化而來的，從形態結構、代謝水平到遺傳機制都與這一恆定的重力相適應，例如植物總是莖向上長、根向下扎。而空間站的微重力環境使重力從“常量”變為“變量”，生物的代謝和生命活動會發生顯著變化，遺傳機制也可能隨之改變，但這種改變需要長期觀察。

鄭慧瓊解釋，地上發育的種子在空間站結出新種子后，如果新種子不返回地面接受重力刺激，直接在微重力環境下再繁殖一代，就可以清晰揭示重力變化在水稻世代繁衍過程中的作用。這不僅能增進對重力影響生命機制的認知，更關系到人類未來能否實現地外原位糧食生產。一旦離開近地軌道走向更遠的星球，靠地球補給糧食難以持續，必須利用農作物原位生產。

然而，如果太空種植的種子一代代退化，就無法保証優良品種的穩定供給。“因此，在真正邁向深空前，需要利用空間站弄清楚水稻是逐漸適應空間環境，還是出現代際衰退，並探索維持品種穩定可靠的措施。”鄭慧瓊說。

第三問：為什麼選擇將水稻送上太空？

之所以選擇水稻而非其他糧食作物作為研究對象，鄭慧瓊說，主要基於4個原則：適應性強、生長周期短、產量較高、株型相對較矮但不至於影響產量。這次搭載的是我國自己的粳稻品種，屬於模式水稻，其基因和分子機制研究基礎都很扎實。

“在天上開展實驗本就充滿未知，如果選擇一個地面尚未研究清楚的品種，等於雙重未知，難以分析結果。而選用地面研究背景清楚的材料，一旦在太空出現變化就能快速識別，有助於取得清晰的實驗結論。”鄭慧瓊說，空間站種水稻最大的困難還是微重力。植物和人一樣會“暈”，水稻所反映出的普遍規律，一定程度上也可為其他植物提供借鑒。

本次實驗中，航天員不僅要採集稻穗和種子，還要將莖葉等樣品置於-80℃環境中凍存帶回。通過表型和分子層面的綜合分析，研究微重力引起的深層次變化，並探索能否通過生物技術手段對微重力的影響加以干預，為地外環境下的品種培育提供依據。同時，這類空間研究還能反哺地面農業。太空的極端環境相當於一種全新的脅迫條件，有可能促使水稻表現出在地面難以觀察到的性狀，發現新的基因資源，從而用於育種，培育抗旱、耐鹽鹼等優良品種。