太空育种丰都车前首次大规模野外回归

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太空育种丰都车前首次大规模野外回归

湖北宜昌秭归县，志愿者在实施丰都车前野外回归。（受访者供图）

丰都车前。（受访者供图）
■在漫长的自然演替中，丰都车前形成了夏季休眠应对江水上淹、春季枯水季节生长繁殖的自然习性
■大规模野外回归的太空育种丰都车前，有望在改善三峡库区消落带环境方面发挥重要而独特的作用
3月12日，遨游太空“回家”后的珍稀濒危植物丰都车前，在湖北省宜昌市秭归县首次完成大规模野外回归。
丰都车前是三峡库区特有的珍稀草本植物，主要分布在重庆市丰都县境内，个体数量稀少，被称为“植物大熊猫”。
2021年10月，丰都车前作为“天选之种”，搭载神舟十三号飞船飞上太空，历时183天后返回地球。今年植树节，这批遨游太空的种子经反复培育筛选后，首次在历史分布区域内完成大规模野外回归。
丰都车前为什么能成为“天选之种”遨游太空？其品种培育繁殖经历了哪些困难？这次野外回归有何重要意义？
4000多颗丰都车前种子在太空遨游了183天
“三峡水库蓄水后，两岸形成了消落带，丰都车前在改善三峡库区消落带环境方面有着重要而独特的价值。”实施此次行动的中国三峡集团长江珍稀植物培育基地负责人黄桂云说。
丰都车前是三峡库区消涨带特有的草本植物，最早发现于丰都县的一座江心小岛，故命名为“丰都车前”。
随着河流生境的改变，岛上自然繁殖的丰都车前越来越少，逐渐陷入濒危境地。“早在2020年前后，我们便对丰都车前进行了跟踪调查，这几年更是加大了培育和保护力度。但因为丰都车前对自然生长环境要求极为苛刻，野外回归效果一直不太好。”黄桂云说，他们从农作物太空育种中获得启发，决定尝试利用太空诱变技术，改变种子中的遗传物质，从而提高丰都车前的生命力和存活率。
2021年，在得到国家航天航空部门批准后，首批4000多颗丰都车前种子被放入密封袋子里，搭载神舟十三号飞船，飞入太空。
“太空环境中存在辐射、低温和低氧气含量等各种极端条件。在这样一个环境中，植物会调整自身的生理和生化机制，进而产生基因突变，以适应新环境让自己生存下来。”黄桂云说。
2022年4月，在经历183天的太空之旅后，这批丰都车前种子成功返回地球。
多次选育，找出最优“太空种子”后代
长江珍稀植物培育基地位于湖北某地的温室大棚里，一株株丰都车前长势喜人，宽大的叶片层层叠叠，形状类似小菠菜。
“草本植物的生长周期通常只有3—5个月。这是我们优中选优培育出的第二代丰都车前植株，其成活率、生长情况都比普通植株更佳。”黄桂云说。
“上天入地”的丰都车前“太空种子”，能在短时间内扩繁培育吗？
“没想象中那么简单。”黄桂云告诉记者，一般种子在太空中的突变率仅为0.05%—0.5%。种子返回地面后，要在人工培育箱、大棚、样地进行多次筛选，只有被宇宙粒子击中的“幸运儿”，才能扩繁培育。
对于这些“上过天”的一代种子，科研人员要进行两轮育种筛选。“我们根据育种需求，进行定向选择。”黄桂云解释道，“譬如，要想提高种苗的抗旱性，就得选择叶片大的植株；要想提高种苗的存活率，就得选择根系粗壮的植株；要想种苗快速繁殖，就得筛选一些早熟品种。”
相较于传统的地栽选育需要数年甚至数十年的跟踪记录，太空育种因其高变异率缩短了育种周期，可是也需要2—3年才能选育出理想型的植株。
“此外，基因突变具有不定向性，并非所有种子都会往好的方向突变。”黄桂云说，除了在恒温大棚里进行栽培，在二代选育中，也会将种苗放置在低温、干旱等极端环境中进行观察，以确定种子性能的稳定性，“只有符合要求的种子才能留下来。”
一款为长江流域滩涂边坡定制的“产品”
扶苗、培土、浇水……3月12日当天，秭归县丰都车前野外回归地，众多志愿者齐心协力，栽种下一棵棵幼苗。
“我们之所以选在长江三峡进行首次野外回归，主要是因为丰都车前对于改善库区消落带生态大有裨益。”黄桂云说，在丰都车前位于江心岛的原生地上，就有着与库区消落带类似的河流生境。在漫长的自然演替中，丰都车前形成了夏季休眠应对江水上淹、春季枯水季节生长繁殖的自然习性，简直就是一款为长江流域滩涂边坡定制的“产品”。
黄桂云说，首批大规模野外回归的太空育种丰都车前，有望在改善三峡库区消落带环境、维持水域生态平衡方面表现出独特价值。
据了解，近年来，重庆市也对包括丰都车前在内的物种繁育回归进行了诸多探索，持续实施珍稀濒危野生动植物专项拯救保护项目，对分布地域狭窄、种群退化、个体数量少的物种进行重点保护。
比如江津区就与西南大学合作，从2022年5月起，开展对丰都车前的专项调查研究，成功培育出人工快繁种苗。去年12月，丰都车前在江津龙华镇完成了小规模的野外回归，目前种群生长态势良好，固岸护堤作用显著。
此外，我市还对崖柏、银杉等8种林业极小种群野生植物，连续9年实施就地保护、种苗繁殖试验、野外回归、种质资源保存等措施，使一批珍稀濒危野生动植物种群数实现恢复性增长。
市林业局相关负责人表示，接下来，我市还将加强与湖北、湖南、四川等长江经济带沿线省市合作，共同攻克珍稀资源性植物繁育难题，让更多的濒危珍稀动植物重回长江两岸自然生长。
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“植物大熊猫”丰都车前
丰都车前是三峡库区特有的多年生珍稀草本植物，主要分布在重庆市丰都县境内。
与普通车前属植物相比，其叶形狭长，叶缘有1—5处三角形裂齿。
因野外分布窄、个体数量少，丰都车前被称为“植物大熊猫”，2021年新发布的野生植物保护名录将其列为国家二级重点保护野生植物。
丰都车前根系发达，根系深扎于石缝间，夏季水位上涨时，植株处于休眠状态；洪水退却后，植株基部萌生新芽，重新成片生长。较强的耐水淹特性，使其成为一种优良的沙滩固土和固岸护堤植物。
此外，丰都车前还具有较高的药用价值和园林观赏价值，植株3—5月开花，花冠淡黄色，花蕊粉红，形似车轮，非常美丽。

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