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为了获得世界上最甜的葡萄柚,美国人建了一个辐射植物园

诺哈网2023-05-26 03:32:080

来源:把科学带回家

撰文 苏澄宇

说起核裂变,你第一个想到的一定是核武器。无疑,核武器是地球上最具威慑力的武器,自它诞生之初,人类长期面临着核打击的恐惧。

如果人类只将这类原子技术用于战争,那未免也过于悲哀,所以我们有了占世界能源来源10%左右的核电站。除此之外,人类还曾想用原子技术改造生物,为此打造了核辐射植物园。

布鲁克海文伽马植物园 布鲁克海文伽马植物园

20世纪50年代开始,纽约布里克海文国家实验室建造了“伽马花园”,用来研究伽马射线对植物的影响。伽马射线是核裂变释放的射线之一。这种射线波长在0.01纳米下,穿透力很强,携带很高的能量,很容易造成生物体内细胞的DNA断裂引起基因突变。

刚开始的几年,研究的大多是分析辐射给植物带来的影响,后面开始研究伽马射线是否可以给植物带来有益的基因突变。

其中的一些花园非常巨大,达到2万多平米,通常花园都被布置成一个大圆同心圆,植物就种在其中。同一个物种种植在一小块饼状区域。

在花园的中心,放有一根含有放射性同位素(通常为钴-60)的磁极,每天辐射约20小时。当研究人员进花园看结果时,他们会先通过遥控将辐射源沉入由铅制成的地下掩体中,然后再穿过高围栏进入植物园中心周围,检查在辐射中心周围的植物。

伽马植物园的辐射源构造 伽马植物园的辐射源构造

通常那些离辐射源最近的植物会直接死亡,即便活下来的也会发育不良或长满肿瘤。而位于圆圈边缘周围的植物一般看起来很正常,当然光从外表看肯定不行,他们还会进一步检查是不是真产生了有益的突变,看看个头是不是变大了,味道是不是更美味了。

高中生物告诉我们基因突变在活体细胞一直都有存在,只是大多数时候发生的频率很低。而通过一些外在因素,比如辐射就会加速突变的过程,增加突变的频率。

当时的科学家认为通过辐射可以加速物种的进化,然后创造出更能经受住恶劣生长条件和疾病的作物,甚至认为他们的工作可以结束全球饥荒,把世界变成一个微笑的伊甸园。

不只是美国,到了50年代后期,类似的辐射实验在挪威、瑞典、哥斯达黎加、苏联都有在做。其中大多都是由政府和大学主导的,而还有一小部分则是由那些好奇的市民来做的。

辐射种子的广告 辐射种子的广告

当时,一个田纳西州的口腔外科医生 CJ · 斯皮亚斯(CJ Speas)在自家后院建了一个小地堡,每天在那里拿着从政府那里搞到的放射源照射种子。照完之后,把这些种子卖给园艺师或者有科学作业在身的小孩子。

买他家种子的有一个大客户,一位名叫穆里尔 · 霍沃思(Muriel Howorth )的英国园艺师。她在1959年创立了原子园艺协会,想让普通人也参与辐射实验。

穆里尔 · 霍沃思 穆里尔 · 霍沃思

拿到种子后,她把这些辐射过的种子分发给协会成员,让它们种植培育这些种子,然后将种植的数据汇报给她。

原子园艺协会成员 原子园艺协会成员

刚开始大家参加得都很踊跃,但慢慢地就失去兴趣了。其中主要原因就是大多数时候都看不到什么肉眼可见的变化。本来基因突变产生外表的形状改变就是很难发生的,还要产生对人类有利的改变就是难上加难。另外,有些改变可能是比较细微的,普通人没经过科学训练,也没有相应的科学技术压根不可能发现这些变化。

原子园艺协会实验报告模板 原子园艺协会实验报告模板

随着时间的推移,辐射植物园逐渐淡出了公众视野。尽管如此,通过辐射得到基因改良植物的研究并没有消失。

在日本有一个辐射育种研究所,里面的辐射植物园为半径100米的同心圆,辐射源也是钴-60。

日本辐射育种研究所 日本辐射育种研究所

比如下面图中左侧的牵牛花就是研究所的辐射育种成果,右侧是正常的牵牛花。

国际原子能机构和联合国粮食及农业组织也有类似的育种小组,专门进行辐射育种研究。

之所以辐射育种没有消失,是因为辐射育种技术相对于基因编辑技术便宜。除了成本不一样,辐射育种和基因编辑原理也不一样,辐射仅会改变现有的DNA,而不会引入任何新的遗传物质,辐射作物本身不具有放射性。重点是,通过辐射确实创造出了挺多有利变异的植物。

不管你信不信,如今已经有超过2000种农作物品种进入到全球食物系统中。在美国德州,一种通过辐射基因改良的里约星葡萄柚占所有葡萄柚的75%,该品种号称最甜葡萄柚。在越南,种植的大豆约有一半是突变品种。

最左侧为里约星葡萄柚,和普通葡萄柚相比,果肉更红 最左侧为里约星葡萄柚,和普通葡萄柚相比,果肉更红

如今,通过辐射育种的作物依旧存在,为什么没什么人关注了?因为大众的关注点都转移到了转基因作物上……

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