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1987年我国用航天器搭载植物种子进入太空，用太空归来的种子种出的蔬菜，个头又大产量又高，也很好吃。有些蔬菜的个头大得惊人。还在开花结果的季节，一个茄子就长到了足球那么大，周长超过半米，重量将近2千克(图1)。
(1)没有见过如此硕大的茄子
豇豆的长度远远超过市场上卖的，一根太空豇豆会有多长呢？它的长度达到了90厘米。
我们在市场买的菜葫芦一般只有20厘米左右长，而太空种子生长出来的长130厘米。
一般一棵芝麻分蘖后长出1个～2个枝条，不会超过3个。可太空旅行使它一颗长出8个分支，产量几乎翻了一倍。辣椒和西红柿的变化更让人难以置信（图2）。
(2)太空种子的芝麻一株分出8个枝条
有一种西红柿种子乘着和平号空间站，在太空遨游了五六年，返回地面后，它的番茄红素含量大大提高了，番茄红素是番茄里重要的营养成分，有抗癌作用。吃一个这样的西红柿，相当于普通的三个。经检测，太空辣椒的VC含量比一般的辣椒高出了70％多；而番茄红素和类胡萝卜素的含量都超出了2倍～3倍，这个结果确实是太诱人了。
为什么普通的种子到太空遨游一番会产生如此大的变化呢？我们知道，因为太空中的宇宙射线，会诱导种子发生变异，这是一种传统的说法。但随着人类对太空育种认识的不断深入，会有什么更全面更深刻的解释呢？
刘录祥（中国农业科学院太空搭载实验专家）:应该说空间环境跟我们地球生存的环境是完全不一样的，从空间环境的主要因素去分解，无非就是空间环境的宇宙粒子的辐射，也就是高能重粒子辐射，还有微重力的作用，还有一些弱地磁的效应。
神秘的太空，充满了未知的东西。那些植物种子脱离了地球大气层的保护，离开了地心引力和磁场，跟随卫星、飞船来到太空，宇宙粒子的辐射以及失重、真空、磁场改变等等因素，到底是其中那一项改变了它们，又是怎样改变的呢？为了寻找答案，我国曾经专门发射了一颗叫作“实践八号”的太空育种专用卫星（图３）。
(3)太空环境的多种因素引起种子基因变化
刘录祥:通过这样一个专用卫星，能够在机理问题上，在科学问题上作出比较切合实际的探索。
实践8号卫星回到地面后，刘老师和学生们仔细在那些探索装置上寻找来自宇宙空间的无形力量，用排列好的小麦种子来查看宇宙粒子冲击情况。没有地球大气层保护的太空中存在着宇宙射线，那些超高能射线粒子是让种子改变的最大“嫌疑者”，刘老师在小麦种子上看到了它们的影子。
刘录祥:我们首先关注的是种子能不能被宇宙粒子击中，击中的种子它就有可能有更多的机会产生染色体的畸变。我们可以明显看出来一些染色体受到了影响（图４）。
(4)粒子击中种子的痕迹
宇宙粒子的冲击使种子的染色体链断裂，所以它们再次种植后就产生了变化，这个结论符合人们的推测。但是除此之外，在这次研究中人们又有了新的发现（图5）。
(5)粒子击中的结果
刘录祥:还有60%的种子没有被宇宙粒子击中，我们同样进行了细胞学的染色体变化频率观察，同样发现了比地面对照很高的变异频率。这就说明了失重对染色体的畸变频率贡献也是很大的。
没有被击中的那些种子也有了改变，这让人们知道，对种子起作用的不仅是宇宙粒子，失重以及其他因素的作用也不能忽视。
刘录祥:应该是这些因素共同作用的。但是我们还要进一步了解，这些因素中哪一种是主要的，或者说哪几种因素是主要的，这些因素怎么作用使它的基因发生变异的，我们正在进行这方面的工作。
科学工作者对太空作用机理的研究刚刚开始，人们还只是在一步步逼近真相的路途中，现在就想得出完整结论还为时过早。不过那些已知的解释又让我们产生了一个新的问题：既然出现变异是因为基因被破坏，为什么种子受到了伤害果实反而变得更大更好了呢？
刘录祥:因为果实变大了，给人一个非常直观的印象，人们就记住了这个特性。就联想到航天育种，实际上这是一个误解。
我们确实看到了那么多硕大的果实，为什么被说成是误解呢？ 难道这里边还有什么我们不知道的事情，误解又在哪里呢？
这些种子在神秘的外太空旅行了一圈之后，就产生了某些奇异的变化，部分种子种下去，结出来的果实又大味道又好，营养元素还特别丰富。让我们觉得是不是应该把所有的农作物种子都带到太空上去，都经过这么一个轮回之后，让它产生一个天翻地覆的变化。但是专家说，这其实是不了解这个行业的人，提出来的一些很不专业的问题。因为我们看到的只是一个最终的结果，而这个结果并不代表他们进行试验的全部过程。你要想真正地了解是不是所有的种子送到太空当中去，都会变得又大又好，必须要亲自考察一下有关品种的培育过程。只有详细地了解了全部过程之后，我们才能对这个问题，有比较全面的客观的认识。
?在福建的北部山区，收获的季节到了，稻田里一片金黄的颜色。很多农作物方面的专家集聚这里，考察航天水稻大面积种植的成果。如果不是田间牌子标注着这些水稻的航天经历，看上去它们没有什么特殊之处。是不是太空作物在这里就长不大也不高产了呢？
万建民（中国农业科学院作物科学研究所所长）:这个品种是一个非常好的品种，亩产可能达到800千克。
根据水稻的长势，专家估计亩产可能会达到800千克，应该是很不错的收成了。这里的水稻是种在农民的梯田里的，能否达到这样的产量，那还要看最后测出的结果。验收组在好、中、差三种稻田里各选了几块，丈量面积后开始收割测产，人们期待着，太空水稻的亩产到底会有多高呢？
测产结果亩产830千克，这个数字看来已经让验收者十分满意了。不过这并不是它的最大亮点，这种太空水稻还有一个秘密隐藏在稻茬里（图6）。
（6）看，收割后的水稻长出二茬秧
万建民:这个品种的再生能力比较强。所谓的再生能力，就是第一茬比如说亩产800千克，再生作物还有第二茬。有些品种每亩收100千克～200千克，这个能够收400千克～500千克，它的再生能力比较强。
原来这是一种再生水稻，第一茬水稻收割后，藏在根部的芽就冒出来了。两个月之后，这块地里还能再收获400千克～500千克水稻，总产量就能达到1200千克～1300千克。这样的产量，比我们之前看到的农作物更有突破，那么误解又在哪里呢？为提高水稻的抗倒伏性，一直在改良水稻品种的矮化。太空水稻的苗高、穗长，高产之中，会不会存在植株倒伏的隐患呢？
现场部分稻农不无担忧地说，怎么讲呢，好像高了很多。我们种这个再生稻，就是怕台风刮来，稻子一倒伏，损失就大了。
黄庭旭（福建省农业科学院水稻研究所副所长）:株高提高以后，它的生物产量就提高了，但是它的节茎不是平均分配的。或者说按一定比例分配的，而是让它下部分尽量短，有节的地方抗倒性强。如果能够把上面的节拉长，就是上面两节长，下面基部短，那整个株高还是差不多高，生物产量还能够达到，但是它抗倒能力也许能够提高（图7）。
（7）易倒伏（左）与抗倒伏（右）水稻茎节的差异
原来高杆太空水稻抗倒伏的策略在于各节长度的变化：根部的节变得短而粗，头部的节变得细而长，提升了株高又不容易弯折。是一次太空旅行，使水稻完成了这种布局的改变吗？太空环境的伤害为什么反而产生了这样有益的变化呢？在那片验收田里，我们见到了这个品种的培育者中科院院士谢华安，他告诉我们，刚从太空回来时的水稻并不是都是眼前这样。
谢华安:开始头几代时，它有高高低低，迟迟早早，在这里面我们去选，从一株一株当中去剥，剥了以后再看哪个单株比较好，好的要单株收起来，下一代去种。
在谢老培育太空水稻种苗的基地，从太空回来的种子就是在这里逐步变成今天的样子。经过一代代不断地选苗、授粉，太空水稻才变得又高大又强韧。而它们刚从太空回来时，有些没有再发芽，而有些甚至出现了千奇百怪的变化（图8）。
（8）千挑万选确辛苦 育出良种始得金
谢华安:一般的稻子没有芒，但这个稻子有芒，有这些尖尖的东西。这是返祖的表现，这样呢，野猪就不吃它了。
从太空回来的种子种在地里，大部分变化可能是对人类没有意义的变化。但是科学家就是从这些看似无用的变化中，寻找对人类有益的因素。通过一代代杂交，最终培育出那些优良品种。比如试验田里出现了一些稻杆矮粗的变种，虽然它们并不能结出稻穗，但是在它们身上也有利用价值。
所有太空作物都和这些水稻的选育过程是一样的，从太空回来之后，都要经过精心的挑选和培育之后，才能得到优良的成果（图9）。
（9）我们期待更多的成果
我们在太空育种和在地面寻找某些变异的单株的植物株系进行杂交，目的都是一个，就是为了改变植物本身的一些遗传特点，再通过这些遗传优势来培育优良品种。只不过我们在地面，利用物理化学等等诸多方法，让植物种子加快它的变异。变异本身对种子的伤害比较大，而且选育时间比较长，一般得七八代以后，才能让它的性状稳定下来。而太空育种这种变异的改变，能够在三四代的时间就完全固定下来。时间要精简一些，太空育种和地面育种，最终目的都是改变作物的口感、味道，或者改善品种的营养元素，和提高作物的产量。
(1)没有见过如此硕大的茄子
豇豆的长度远远超过市场上卖的，一根太空豇豆会有多长呢？它的长度达到了90厘米。
我们在市场买的菜葫芦一般只有20厘米左右长，而太空种子生长出来的长130厘米。
一般一棵芝麻分蘖后长出1个～2个枝条，不会超过3个。可太空旅行使它一颗长出8个分支，产量几乎翻了一倍。辣椒和西红柿的变化更让人难以置信（图2）。
(2)太空种子的芝麻一株分出8个枝条
有一种西红柿种子乘着和平号空间站，在太空遨游了五六年，返回地面后，它的番茄红素含量大大提高了，番茄红素是番茄里重要的营养成分，有抗癌作用。吃一个这样的西红柿，相当于普通的三个。经检测，太空辣椒的VC含量比一般的辣椒高出了70％多；而番茄红素和类胡萝卜素的含量都超出了2倍～3倍，这个结果确实是太诱人了。
为什么普通的种子到太空遨游一番会产生如此大的变化呢？我们知道，因为太空中的宇宙射线，会诱导种子发生变异，这是一种传统的说法。但随着人类对太空育种认识的不断深入，会有什么更全面更深刻的解释呢？
刘录祥（中国农业科学院太空搭载实验专家）:应该说空间环境跟我们地球生存的环境是完全不一样的，从空间环境的主要因素去分解，无非就是空间环境的宇宙粒子的辐射，也就是高能重粒子辐射，还有微重力的作用，还有一些弱地磁的效应。
神秘的太空，充满了未知的东西。那些植物种子脱离了地球大气层的保护，离开了地心引力和磁场，跟随卫星、飞船来到太空，宇宙粒子的辐射以及失重、真空、磁场改变等等因素，到底是其中那一项改变了它们，又是怎样改变的呢？为了寻找答案，我国曾经专门发射了一颗叫作“实践八号”的太空育种专用卫星（图３）。
(3)太空环境的多种因素引起种子基因变化
刘录祥:通过这样一个专用卫星，能够在机理问题上，在科学问题上作出比较切合实际的探索。
实践8号卫星回到地面后，刘老师和学生们仔细在那些探索装置上寻找来自宇宙空间的无形力量，用排列好的小麦种子来查看宇宙粒子冲击情况。没有地球大气层保护的太空中存在着宇宙射线，那些超高能射线粒子是让种子改变的最大“嫌疑者”，刘老师在小麦种子上看到了它们的影子。
刘录祥:我们首先关注的是种子能不能被宇宙粒子击中，击中的种子它就有可能有更多的机会产生染色体的畸变。我们可以明显看出来一些染色体受到了影响（图４）。
(4)粒子击中种子的痕迹
宇宙粒子的冲击使种子的染色体链断裂，所以它们再次种植后就产生了变化，这个结论符合人们的推测。但是除此之外，在这次研究中人们又有了新的发现（图5）。
(5)粒子击中的结果
刘录祥:还有60%的种子没有被宇宙粒子击中，我们同样进行了细胞学的染色体变化频率观察，同样发现了比地面对照很高的变异频率。这就说明了失重对染色体的畸变频率贡献也是很大的。
没有被击中的那些种子也有了改变，这让人们知道，对种子起作用的不仅是宇宙粒子，失重以及其他因素的作用也不能忽视。
刘录祥:应该是这些因素共同作用的。但是我们还要进一步了解，这些因素中哪一种是主要的，或者说哪几种因素是主要的，这些因素怎么作用使它的基因发生变异的，我们正在进行这方面的工作。
科学工作者对太空作用机理的研究刚刚开始，人们还只是在一步步逼近真相的路途中，现在就想得出完整结论还为时过早。不过那些已知的解释又让我们产生了一个新的问题：既然出现变异是因为基因被破坏，为什么种子受到了伤害果实反而变得更大更好了呢？
刘录祥:因为果实变大了，给人一个非常直观的印象，人们就记住了这个特性。就联想到航天育种，实际上这是一个误解。
我们确实看到了那么多硕大的果实，为什么被说成是误解呢？ 难道这里边还有什么我们不知道的事情，误解又在哪里呢？
这些种子在神秘的外太空旅行了一圈之后，就产生了某些奇异的变化，部分种子种下去，结出来的果实又大味道又好，营养元素还特别丰富。让我们觉得是不是应该把所有的农作物种子都带到太空上去，都经过这么一个轮回之后，让它产生一个天翻地覆的变化。但是专家说，这其实是不了解这个行业的人，提出来的一些很不专业的问题。因为我们看到的只是一个最终的结果，而这个结果并不代表他们进行试验的全部过程。你要想真正地了解是不是所有的种子送到太空当中去，都会变得又大又好，必须要亲自考察一下有关品种的培育过程。只有详细地了解了全部过程之后，我们才能对这个问题，有比较全面的客观的认识。
?在福建的北部山区，收获的季节到了，稻田里一片金黄的颜色。很多农作物方面的专家集聚这里，考察航天水稻大面积种植的成果。如果不是田间牌子标注着这些水稻的航天经历，看上去它们没有什么特殊之处。是不是太空作物在这里就长不大也不高产了呢？
万建民（中国农业科学院作物科学研究所所长）:这个品种是一个非常好的品种，亩产可能达到800千克。
根据水稻的长势，专家估计亩产可能会达到800千克，应该是很不错的收成了。这里的水稻是种在农民的梯田里的，能否达到这样的产量，那还要看最后测出的结果。验收组在好、中、差三种稻田里各选了几块，丈量面积后开始收割测产，人们期待着，太空水稻的亩产到底会有多高呢？
测产结果亩产830千克，这个数字看来已经让验收者十分满意了。不过这并不是它的最大亮点，这种太空水稻还有一个秘密隐藏在稻茬里（图6）。
（6）看，收割后的水稻长出二茬秧
万建民:这个品种的再生能力比较强。所谓的再生能力，就是第一茬比如说亩产800千克，再生作物还有第二茬。有些品种每亩收100千克～200千克，这个能够收400千克～500千克，它的再生能力比较强。
原来这是一种再生水稻，第一茬水稻收割后，藏在根部的芽就冒出来了。两个月之后，这块地里还能再收获400千克～500千克水稻，总产量就能达到1200千克～1300千克。这样的产量，比我们之前看到的农作物更有突破，那么误解又在哪里呢？为提高水稻的抗倒伏性，一直在改良水稻品种的矮化。太空水稻的苗高、穗长，高产之中，会不会存在植株倒伏的隐患呢？
现场部分稻农不无担忧地说，怎么讲呢，好像高了很多。我们种这个再生稻，就是怕台风刮来，稻子一倒伏，损失就大了。
黄庭旭（福建省农业科学院水稻研究所副所长）:株高提高以后，它的生物产量就提高了，但是它的节茎不是平均分配的。或者说按一定比例分配的，而是让它下部分尽量短，有节的地方抗倒性强。如果能够把上面的节拉长，就是上面两节长，下面基部短，那整个株高还是差不多高，生物产量还能够达到，但是它抗倒能力也许能够提高（图7）。
（7）易倒伏（左）与抗倒伏（右）水稻茎节的差异
原来高杆太空水稻抗倒伏的策略在于各节长度的变化：根部的节变得短而粗，头部的节变得细而长，提升了株高又不容易弯折。是一次太空旅行，使水稻完成了这种布局的改变吗？太空环境的伤害为什么反而产生了这样有益的变化呢？在那片验收田里，我们见到了这个品种的培育者中科院院士谢华安，他告诉我们，刚从太空回来时的水稻并不是都是眼前这样。
谢华安:开始头几代时，它有高高低低，迟迟早早，在这里面我们去选，从一株一株当中去剥，剥了以后再看哪个单株比较好，好的要单株收起来，下一代去种。
在谢老培育太空水稻种苗的基地，从太空回来的种子就是在这里逐步变成今天的样子。经过一代代不断地选苗、授粉，太空水稻才变得又高大又强韧。而它们刚从太空回来时，有些没有再发芽，而有些甚至出现了千奇百怪的变化（图8）。
（8）千挑万选确辛苦 育出良种始得金
谢华安:一般的稻子没有芒，但这个稻子有芒，有这些尖尖的东西。这是返祖的表现，这样呢，野猪就不吃它了。
从太空回来的种子种在地里，大部分变化可能是对人类没有意义的变化。但是科学家就是从这些看似无用的变化中，寻找对人类有益的因素。通过一代代杂交，最终培育出那些优良品种。比如试验田里出现了一些稻杆矮粗的变种，虽然它们并不能结出稻穗，但是在它们身上也有利用价值。
所有太空作物都和这些水稻的选育过程是一样的，从太空回来之后，都要经过精心的挑选和培育之后，才能得到优良的成果（图9）。
（9）我们期待更多的成果
我们在太空育种和在地面寻找某些变异的单株的植物株系进行杂交，目的都是一个，就是为了改变植物本身的一些遗传特点，再通过这些遗传优势来培育优良品种。只不过我们在地面，利用物理化学等等诸多方法，让植物种子加快它的变异。变异本身对种子的伤害比较大，而且选育时间比较长，一般得七八代以后，才能让它的性状稳定下来。而太空育种这种变异的改变，能够在三四代的时间就完全固定下来。时间要精简一些，太空育种和地面育种，最终目的都是改变作物的口感、味道，或者改善品种的营养元素，和提高作物的产量。