【天問天天問】上太空種菜 加速植物自然變異

在太空可以做相當多的科學實驗，其中一項就是太空育種。很多人都會好奇地問，太空育種是一項轉基因實驗嗎？其實並不是，太空育種在本質上與自然界的變異相同，只是太空育種加快了變異過程，提高了變異的概率，所以可以理解成為加速自然變異。所以，如果沒有在太空實踐科學實驗，我們便少了一個求真、求創新的途徑了。

中國太空科學除了將種子帶到太空進行育種外，空間站還會通過專業的太空栽培裝置，種植太空植物，做太空實驗。那麼，為什麼要在天上做種菜實驗呢？

首先，太空種植是利用空間實驗室平台，研究太空微重力等特殊環境對植物生長發育、生理生化等方面的影響。

第二，也是一個很實際的原因，那就是種植的植物可以為航天員提供食物、氧氣和水，植物通過光合作用吸收航天員產生的二氧化碳生產氧氣，可以在一定程度上淨化密閉艙室環境，提供清新的空氣、生產食物，為航天員供應新鮮蔬菜，補充維生素和膳食纖維，豐富食譜。

此外，通過植物的蒸騰作用，還可實現密閉系統內水淨化，為航天員補充純淨的水。植物還可為航天員提供綠色鮮活的環境，通過照料植物緩解壓力，起到正向調節心理情緒的作用。

在太空空間站環境中的高能粒子輻射、微重力、高真空等綜合因素協同作用下，植物種子的DNA被雙鏈擊穿，產生斷裂並重新排序，而地面的誘變技術卻只能讓DNA被單鏈擊穿。也就是說，太空育種變異率更高，太空種子返回地面後再經過至少4代選育，篩選出攜帶新性狀的新種子，就能培育出新品種。

利用環境作用提高變異概率

以水稻為例，它的自然變異率在二十萬分之一左右，化學誘變的變異率也只有千分之幾，但經過空間誘變的水稻變異率可達百分之幾。太空育種本質上與自然界的變異相同，但是太空育種加快了變異的過程，提高了變異的概率，所以可以理解成加速版的自然變異；太空育種沒有人為將外源基因導入到種子中，不是轉基因。

在神舟十一號、神舟十四號執行任務期間，已有多位航天員體驗過當太空菜農的感覺，並成功種植生菜、小麥、水稻等。神舟十一號航天員完成了生菜播種、培育、收割的全過程；神舟十四號航天員在中秋節當天還吃上了太空種植的新鮮蔬菜，未來太空菜園將不僅為航天員提供食物、氧氣和水，作為空間實驗平台，還將對研究太空微重力等特殊環境對植物生長發育、生理生化等方面的影響發揮作用。

重力光線不同 種植有難點

太空實驗有什麼難點呢？以種植為例，植物正常生長必須具備適宜的光照、水分、養分等，航天員表示，太空種菜主要有兩大難點：一是在失重環境下，水不容易深入根系裏面，太空微重力環境會造成在植物根系周圍形成一個邊界層，水氣無法自動分離，植物必須依賴外力才能與周圍環境進行正常物質交換。因此，水分養分供給技術是太空植物栽培的關鍵。二是艙內沒有太陽光線照射，喜歡光照的植物不易生長。

不過，實驗櫃裏有人工光源，仍然可以為植物提供充足的光照。

教育局最近公布一項「香港中學生空間站科普載荷和科學實驗方案設計比賽」，比賽以推動航天教育為宗旨，為學生提供寶貴機會，親身參與國家航天項目，激發他們探索浩瀚宇宙的熱情，並透過科學實踐和挑戰任務，培養學生的科創意識和家國情懷。比賽截止報名日期是3月8日，有興趣參加太空實驗的同學歡迎掃描二維碼了解詳情，這實在是一次難能可貴的機會。

●梁偉傑 （愛國教育支援中心專業發展總監，兩次行政長官卓越教學獎得主）

愛國教育支援中心由香港教聯會主辦，旨在加強支援教育界推動國家安全及國民教育。中心特別成立航天科普教育基地，設有多個不同學習區，全面展示國家航天科技所取得的突破和成就，增強香港青少年對國家航天科技的認識。