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开展育种卫星可控育种试验的建议 奚日升 褚立新 张小青 韩晓文 （航天科技集团公司五院510所） 我国自1987年以来成功地利用返回式卫星进行了多次的农作种子搭载试验，经农业育种专家进行的地面育种，取得了培育出许多优良品种的可喜的成果。这些育种试验研究的结果为农作物育种开创了一个新的途径，已经显示了实现突破性育种的广阔前景，为我国21世纪解决人民吃饭的问题打下了一个很好的基础。 但是，以往的试验只是限于农作物干种子的搭载试验，没有专门的容器，没有电源供给，基本上是无源搭载，没有特别的操作照料，发射待命期长，卫星在轨时种子暴露在真空中。干种子处于休眠状态中，生命还没有复苏，对外界的刺激激励反应不灵敏即使是这样，空间环境仍然能使种子发生变异，所以，如果种子在萌发复苏期内正好处在空间环境下，则有可能会有更大的变异比例、更多的变异类型、更高质量的变异产物，从而可选育出 更多更好的优良品种。1994年我国首次可控微生物空间培养试验已经证明了复苏的微生物具有比干粉状休眠的微生物更大的变异率或产物质量有成倍的提高。但对萌发的植物种子还没有经过空间试验的证实，如能进行试验有可能会获得明显效果和重大经济效益。 经过有照料的萌发种子空间培养试验可以探索空间环境诱发种子产生变异的机理，应用到地面育种工作中，获取更大的经济效益。 以往返回式卫星搭载的空间育种试验，没有条件进行萌发种子的试验，专用育种卫星可能具备这种条件，在以干种子为主要载荷的情况下，开展萌发种子试验是可能和必要的。 1 种子可控空间培育试验总体技术要求 首先萌发种子育种试验不同于以往的干种子搭载试验，我国新型返回式卫星在轨运行长时间已超过15 d，用返回式卫星改制的育种卫星还不能用来培育植株，所以萌发种子试只能是湿种子或萌发种子上天，萌发种子返回这样一个过程。所以选用种子的萌发过程应与卫星在轨时间相近。 其次由于不是干种子试验，所以必须将湿种子、萌发种子置于一定的容器内，以保证其生长，从而产生更多的正效应。还可以进行对比试验，以找出种子诱发变异的真正机理，为今后育种试验提供理论指导。 例如将萌发种子置于真空密封的装置，内部保持大气环境和湿度，可以设计成有或没有光照条件，种子在发射前可事先浸泡，装置内的温度或湿度可控，在对比试验中，可采用模拟地球重力场的离心机来消除微重力，或对宇宙射线的屏蔽与否等条件下进行。 具体的技术要求在项目正式批准后由有关农业育种专家提交给试验装置研制单位。 2 可控种子空间培育试验总体方案 根据总体技术要求，种子空间培育试验需要研制如下育种装置：真空密封育种器；湿种子育种器；温控育种器；光照育种器和对比试验育种器（模拟地球重力场育种器和可控宇宙射线屏蔽育种器）。 2.1真空密封育种器 这种育种器对外真空密封，内部保持大气环境和湿度，温度随星内环境变化，无光照。 2.2湿种子育种器 这种育种器选择浸泡加萌发期的时间和飞行试验周期相近的种子作为试验样品，发射前将种子装入育种器中开始浸泡，在飞行过程中发芽。 2.3 温湿度可控育种器 这种育种器真空密封，样品室温度和湿度可以调节，适合于萌发期短于飞行试验周期酌萌发种子的空间育种试验，在发射前将种子样品装入育种器，控制样品室温度和湿度使萌芽种子休眠或缓慢生长状态，经历发射、人轨、飞行一段时间后（根据萌发期长短），控制样品室的温度和湿度使种子处于旺盛萌发状况，卫星返回前，再度控制样品室的温度和湿度，使种子的生长变缓，经历返回、着地和回收远输。 2.4光照育种器 这种育种器除真空密封，样品室温度可调节外，还对种子实施间隙光照，适合于对光照要求比较严格的种子。如有可能，在有光照的过程中还可以对萌发过程进行摄影、摄像记录。 对于光源可选用白炽灯或氙气灯，其中氙气灯的光谱与太阳光谱非常相近。光照育种器的设计要明确光照的强度、光谱分布、周期和总能量。 由于育种器是密封的，其中又有光源，将会引起内部温度的升高，因此光照育种器也需要配备温度控制装置。 2.5模拟地球重力育种器 这种育种器带有离心机，用来模拟地球重力场。是属于对比试验。在离心机边缘置放种子，离心机旋转时，种子受到离心力。如果种子受到的向心加速度等于地球地面的重力加速度，则可以于在微重力情况下的种子进行对比试验，以确定究竟是微重力还是空间辐射或者是两者共同对种子诱发了变异。 2.6 可控宇宙射线屏蔽育种器 这种育种器是一种可控的可屏蔽宇宙射线的容器，用来研究在有或没有、时间长短宇宙射线辐射的情况下，确定究竟是微重力还是空间辐射或者是两者共同对种子诱发了变异。 2.7微生物培养箱 已有经过飞行试验的产品。试验的过程是系统的控制器和数据存储器提前装入卫星，装有