太空種子亞洲未來」計畫

Space Seeds for Asian Future, SSAF

日本 1993 年發起區域性太空組織「亞洲太平洋區域太空機構論壇 (APRSAF)」,串聯許多亞太地區的太空機構,執行不同領域的合作計畫,例如推廣太空科學與日本太空艙成果的「Kibo-ABC」計畫。目前有 13 個國家是「Kibo-ABC」成員,灣的國家太空中心(NSPO)也是其中一員。

在美國、俄羅斯、歐盟及日本等合作建造的國際太空站(ISS)上,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)擁有一個名為Kibo的太空艙。有鑒於未來太空長途旅行或成趨勢,人類該如何自給自足、種植糧食,成為熱門研究項目。於是JAXA自2011年開始發起「太空種子亞洲未來(Space Seeds for Asian Future, SSAF)」計畫,讓「Kibo-ABC」成員機構送種子到 Kibo 太空艙,觀察太空環境是否會對植物造成影響。


(上圖左:2013年LOGO,上圖右:2010-2011年LOGO)

太空種子亞洲未來(Space Seeds for Asian Future, SSAF)英文官網

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)KIBO太空艙

(圖片來源:國家實驗研究院 )

亞洲種子上太空計畫

Asian Herb in Space, AHiS

亞洲種子上太空(Asian Herb in Space, AHiS)」屬於太空種子亞洲未來(Space Seeds for Asian Future, SSAF)」的第三波計劃。此次計畫共有兩階段任務,第一階段為太空人於太空站種植甜羅勒及聖羅勒的實驗。第二階段則為種子上太空的計畫,也就是本次台灣參與的種子上太空計畫-其原則很簡單,只要總重量不超過 50 公克,各國可選擇送上太空的種子種類數量不限後續有11國共挑選了23種植物種子,分別於2020年12月及2021年6月上太空。太空中心表示,各國主要根據兩個原則選種子,一是特有種或具有特殊象徵;另一類是作物。前者如泰國選了國花阿勃勒、澳洲挑了國花金合歡、紐西蘭選了原生種聖誕紅;作物類則如印尼選了芹菜與洋蔥種子、馬來西亞的聖羅勒。

上圖為AHis LOGO(點圖可進入官網)

202012

臺灣種子搭乘太空船至太空站

由於太空中心不具植物專業,2020年4月太空中心與中興大學農資學院聯繫,院內邀各作物領域的教師進行討論,經過多次與農試所專家開會討論,兩單位協助選定種子,提供種子並申請出入關檢疫證明,以及後續的指導研究及科普推廣。參與計畫的國家必須先將種子送到日本,由JAXA 收齊種子。由於日本的補給太空船「白鸛號」最後一艘在2020年5月發射,而下一代補給船尚在建造,因此JAXA會將種子連同日本要送至 ISS 的物資一起運往美國,搭乘美國的補給物資太空船進入太空站。礙於美日之間有不能互相出口任何稻米種子的規定,在台灣選定種子的過程中,不得不排除代表性作物──國內水稻品種大宗「台 9 號」以及「台農 67 號」。而後中興大學及農試所總共選定兩種代表性的原生植物與兩種作物農試所選擇番椒(甜椒),種子重量為16公克;中興大學則選擇姬蝴蝶蘭1公克、台灣藜10公克,以及向日葵20公克。其中興大園藝系教授宋妤及農藝系教授楊靜瑩負責台灣藜,園藝系助理教授陳彥銘負責姬蝴蝶蘭、向日葵,興大農業推廣中心主任、植物病理系副教授王智立負責檢疫部分農試所負責番椒。

(左至右)向日葵、番椒、姬蝴蝶蘭、台灣藜 (照片來源:國家太空中心臉書粉絲專頁)

2021年7月

臺灣種子搭乘太空船回地球

雖說種子不會在太空站上栽種,但對於作物生長研究而言仍是一次難得的機會。由植物學家栽種、研究,觀察種子經歷了地球所沒有的環境,對於後續植物生理、未來太空種植植物的研究都會有所幫助。人類探索太空是趨勢,太空環境條件不比地球,過去已有太空種植植物的研究,這次種子送上太空,讓太空的無重力及高輻射環境使種子誘變,回到地球也可擴充這些植物的基因庫,對後續研究可篩出需要的性狀,以利後續植物生理及其他研究。

關於這些植物

姬蝴蝶蘭Phalaenopsis equestris

灣原生的蝴蝶蘭只有兩種:姬蝴蝶蘭、台灣蝴蝶蘭(Phalaenopsis aphrodite)。姬蝴蝶蘭在日治時期後就缺乏正式採集紀錄,一度被認為已滅絕。直到 2010 年,屏科大森林系葉慶龍教授與林試所合作調查,在小蘭嶼找到九株植株,並首次紀錄到其生態與花形描述,這睽違百餘年的再發現引起轟動。於菲律賓群島有廣泛分布,但在灣僅生長於小蘭嶼。花朵寬約 2~4 公分,擁有白色、粉紅、粉紫、白瓣藍舌等豐富花色,是迷你多花性蝴蝶蘭育種的主要親本。它還是全世界第一個全基因體解序的蘭科植物──2014年,成大生科系陳虹樺教授、蔡文杰副教授進行國際研究,以姬蝴蝶蘭為標的,完成全基因體解序,其 DNA 大小為 1.16Gb,含有 29431個基因,成果更登上國際期刊《Nature Genetics》封面文章。不過,姬蝴蝶蘭的突變紀錄仍相當缺乏;突變後,染色體變異與植物特徵之間的關聯也不清楚。

(圖片來源:蘭花的故事)

台灣藜Chenopodium formosanum Koidz.)

俗稱紅藜,主要分布台東、花蓮、屏東等縣市。這是台灣原住民耕作百年以上的傳統作物,因此它擁有許多名字,排灣族稱之 djulis、魯凱語 baae、布農語稱 mukun、卑南語為 duli、阿美語 kowal……除了當糧食,也常做為釀製小米酒的酒麴。紅藜應用歷史悠久,相關研究卻很稀少,還一度被認為外來種。直到林務局與屏科大森林系郭耀綸教授合作,歷時三年調查這民族植物的身世,比對各國館藏的藜屬標本,才確定它其實是台灣原生植物,並於 2008 年正名為臺灣藜。營養價值極高,近年漸漸成為明星食材──蛋白質含量高達 14%(是稻米的兩倍;相當於小麥),富含抗氧化物、膳食纖維與礦物質,還有九種人類無法自行合成的必需胺基酸。 應用時間雖但相關研究稀少,藉此觀察後續發芽、生長、形態特徵、遺傳基因等是否會受影響。

(圖片來源:taiwanquinoa )

番椒(Capsicum annuum L.)

Capsicum annuum 是最常見的五種番椒栽培種之一,依果實中是否含有「類辣椒素」,番椒可再分成辣椒與甜椒(我們送上太空的種子是果實呈鐘型、帶甜味的甜椒)。根據農委會的「農業統計年報」,台灣近十年(2010~2019) 番椒的種植面積多維持在 2400 公頃以上,是僅次於番茄的第二大茄科作物。番椒富含維生素 C,生熟食皆可,還可當作辛香調味、食品著色、萃取成分添加到保健食品、醫藥與化妝品,繽紛多彩的外型也適合當作觀賞植物,用途相當廣泛。作為第二大茄科作物,甜椒的基因變異性大如產生基因變異,有可能品種研究更上一層樓。

(圖片來源:www.freepik.com)

向日葵(Helianthus annuus

向日葵是常見的一年生草本植物,通常生長於夏秋兩季,在台灣,六月至九月是向日葵開花的高峰月份。它常用以觀賞植物、榨取食用油、甚至做為生質能源。葵花籽油富含多元不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸及維生素 E。 此植物易於觀察、便於研究

(圖片來源:www.freepik.com)