“天选之种”的成长之路
——铜川樱桃太空育种纪实
本报记者 宫慧娟 杨佳
在铜川市樱桃研究所的组培实验室里,一排标注着“TK”的玻璃瓶整齐地立在架子上。瓶底薄薄一层培养基中,两三公分高的樱桃嫩芽泛着新绿,茎尖挺立,叶片舒展。“‘TK’就是太空的拼音首字母。”科研人员一边介绍,一边借着灯光察看芽尖的分化情况,手里的记录本上密密麻麻写着日期和编号。
这批组培苗的“母体”,是曾在太空“畅游”183天的樱桃砧木种子——马哈利CDR-1。2022年4月16日,这包重54.4克的种子随神舟十三号载人飞船返回舱落地。同年6月,种子被转运至铜川市樱桃研究所。至此,我国首次樱桃太空育种试验迈出了从太空到地面的关键一步。
太空育种,是让种子搭乘返回式航天器进入太空,利用宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁等特殊环境诱发种子基因变异。返回地面后,科研人员再经过多代筛选、鉴定、培育,最终选出性状稳定的优良突变系。“我们想通过太空诱变,选育出抗盐碱、耐寒、耐旱、矮化丰产的砧木,让樱桃种植区域能够向北推移。”陕西省樱桃产业技术体系产业专家大院首席专家、铜川市樱桃研究所高级顾问赵晓军说。
“上天”只是万里长征的第一步。赵晓军介绍,从太空归来的200多粒种子只能作为基础材料,真正繁重的工作在地面。2023年,铜川市樱桃研究所启动大樱桃砧木马哈利CDR-1太空诱变育种初步选育试验研究项目。科研人员将太空返回的种子播种、育苗,再对成活的树苗逐一编号、观测、记录。目前,已有101株太空种子砧木苗成活,进入育苗初期阶段。
在铜川市樱桃研究所的试验圃里,这101株砧木苗按编号排列。科研人员定期测量株高、干径,记录萌芽期、展叶期、花期,观察树势强弱和抗病表现。赵晓军说,目前能观察到的是,部分砧木嫁接出的樱桃品种在早果性与单果重量、耐储性等方面表现优良。在矮化和乔化性状方面,有的砧木苗节间短、树体紧凑,有的则长势旺盛、枝条粗壮。“所有细微的差异都值得注意,这也是我们筛选的基础。”
田间的小苗越长越高,试验室里,这批樱桃砧木苗的茎尖也在不断扩繁。在适宜激素配比的培养基中,茎尖继代增殖,一株便可以扩繁出数倍的种苗。科研人员指着标有“TK”字样的玻璃瓶告诉记者,照目前的长势,2027年元旦前后,最新一批组培苗就能生根,根系发达后即可移栽至田间。
“外观优良不等于优良性状能稳定遗传。”西北农林科技大学园艺学院教授蔡宇良表示,太空育种樱桃砧木后代的表型性状受到遗传变异和环境因素的综合影响,抗病、高产等优良性状能否稳定遗传,单靠观察外观无法给出答案。“太空诱变产生的变异大多藏在基因层面,必须借助分子手段才能‘看清’。”
为此,蔡宇良教授团队对101株太空砧木苗进行了分子测序和鉴定。“尽管每株苗子的外观形状相差无几,但从分子角度可以发现基因序列的微小变化。”蔡宇良打了个比方,这就像给每株砧木苗办了一张“分子身份证”,(下转第二版)