Lúa mỳ, lúa gạo, ngô, đậu nành... được đưa vào không gian trong những chuyến bay ngắn giúp các nhà khoa học phát triển giống mới năng suất cao và kháng bệnh.
Thoạt nhìn, những cánh đồng lúa mỳ ở vùng đông bắc Trung Quốc giống hệt bất kỳ cánh đồng lúa mỳ nào khác trên khắp thế giới. Nhưng đó không phải là giống cây thông thường mà được tạo ra trong không gian. Chúng là giống lúa mỳ Luyuan 502, trồng nhiều thứ hai ở Trung Quốc. Các cây lúa được ươm trồng từ hạt giống đưa lên quỹ đạo ở độ cao 340 km phía trên bề mặt Trái đất.
Luyuan 502 là giống lúa mỳ trồng nhiều thứ hai ở Trung Quốc. (Ảnh: Viện hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc).
Giống lúa Luyuan 502 đã cho sản lượng cao hơn 11% so với lúa mỳ tiêu chuẩn trồng ở Trung Quốc, chịu hạn tốt và có sức đề kháng cao hơn với phần lớn sâu bệnh thường gặp ở lúa mỳ, theo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA). IAEA là cơ quan điều phối hợp tác quốc tế trong sử dụng kỹ thuật dựa trên bức xạ để tạo ra giống mới.
Ngoài lúa mỳ, các nhà khoa học Trung Quốc còn sản xuất lúa gạo, ngô, đậu nành, cỏ linh lăng, vừng, cây bông, dưa hấu, cà chua, ớt ngọt và nhiều loại rau khác.
Trung Quốc đã thử nghiệm gây đột biến trong không gian từ năm 1987 và là nước duy nhất trên thế giới liên tục ứng dụng kỹ thuật này. Họ đã tiến hành hàng chục nhiệm vụ đưa hạt giống cây trồng lên quỹ đạo. Các nhà khoa học Trung Quốc công bố cây trồng ươm giống trong không gian đầu tiên là một loại ớt ngọt mang tên Yujiao 1 vào năm 1990. So với những giống ớt ngọt truyền thống, Yujiao 1 cho quả lớn hơn nhiều và kháng bệnh tốt hơn.
Năm 2006, Trung Quốc chở vào quỹ đạo khối lượng hạt lớn nhất gồm 250 kg hạt giống và tổ chức vi sinh vật thuộc 152 loài trên vệ tinh Shijian 8. Hồi tháng 5 năm nay, 12.000 hạt giống thuộc vài loài cỏ, yến mạch, cỏ linh lăng và nấm được đưa về Trái đất trong nhiệm vụ chở người Thần Châu 13. Thậm chí họ từng phóng một mẻ thóc trong hành trình bay vòng Mặt Trăng với nhiệm vụ Hằng Nga 5 vào tháng 11/2020. Theo các báo cáo, những hạt thóc này đã mọc thành công trong phòng thí nghiệm sau khi đưa về Trái đất.
Hạt giống thường được đưa vào không gian trong các chuyến bay kéo dài từ 4 ngày tới vài tháng. Trong môi trường khác thường của vũ trụ, một số thay đổi có thể xảy ra với hạt giống và cây trồng. Đầu tiên, năng lượng mặt trời cao và bức xạ vũ trụ có thể phá hủy vật liệu cây trồng trong hạt giống, dẫn tới đột biến hoặc biến loạn nhiễm sắc thể truyền sang thế hệ tương lai. Môi trường trọng lực thấp cũng có thể dẫn tới các thay đổi khác. Cây trồng nảy mầm và phát triển trong điều kiện vi trọng lực thường thể hiện thay đổi ở hình dáng tế bào và tổ chức kết cấu bên trong tế bào.
Trong phần lớn trường hợp, các nhà khoa học Trung Quốc đưa hạt giống vào không gian, sau đó đưa về gieo trồng trên mặt đất. Cây non được sàng lọc để tìm đặc tính hữu ích mang lại lợi thế so với giống cây thông thường. Giới nghiên cứu thường tìm kiếm thay đổi dẫn tới trái to, ít đòi hỏi nước tưới, giá trị dinh dưỡng tốt, chịu được nhiệt độ cao và thấp hoặc kháng bệnh khỏe. Trong một số trường hợp, đột biến hiếm gặp có thể tạo ra đột phá về năng suất cây trồng. Những cây trồng hứa hẹn nhất được lai tạo thêm cho tới khi các nhà nghiên cứu thu được giống cải tiến đáp ứng nhu cầu của nông dân.
Cả kỹ thuật gây đột biến trong không gian và qua tiếp xúc bức xạ đều có thể giảm thời gian phát triển giống mới xuống còn một nửa so với thông thường, theo Shoba Sivasankar, người chỉ đạo tổ chức Plant Breeding and Genetics của IAEA và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO). Thông qua hai phương pháp, Trung Quốc đã phát triển và đưa vào sản xuất hơn 800 giống mới, cải tiến mọi đặc tính quan trọng so với hoa màu thông thường, theo IAEA.
Liu Luxiang, chuyên gia về kỹ thuật gây đột biến trong không gian của Trung Quốc kiêm giám đốc Trung tâm gây đột biến không gian để cải tiến hoa màu, Viện khoa học cây trồng của Viện hàn lâm Khoa học Nông nghiệp tại Bắc Kinh thừa nhận, đưa hạt giống vào không gian tốn kém hơn so với đặt trong máy chiếu bức xạ trên mặt đất. Tuy nhiên, chuyến bay vào không gian cung cấp lợi ích rõ ràng và thường cho kết quả tốt hơn. Trong máy chiếu bức xạ, hạt giống nhận được lượng lớn ion hóa từ 50 - 400 gray trong vài giây. Mặt khác, hạt giống trong chuyến bay kéo dài một tuần vào không gian chỉ tiếp xúc với 2 miligray. Kết quả là 50% hạt giống không thể nảy mầm sau khi chiếu bức xạ trong khi gần như toàn bộ hạt giống đưa vào không gian có thể mọc thành cây.