大豆是中國常見的食材之一,可製造出豆漿、豆腐和醬油等。大豆雖然原產於中國,但中國目前是世界上最大的大豆進口國 ,超過 80%的大豆供應依賴進口。大豆不僅是中菜的重要材料,亦提供了全球70% 的蛋白質和 28% 的植物油。大豆作物另有一神奇功用,就是它可以進行固氮作用,將空氣中的氮轉化為作物可用的有機形式,這個過程可以讓農民減少使用化學氮肥,從而減少溫室氣體的排放。

大豆與根瘤菌的固氮作用示意圖。

香港中文大學(中大)卓敏生命科學教授暨農業生物技術國家重點實驗室主任林漢明教授花了超過25年時間研究大豆,並將研究項目命名為「大豆回家」。他成功研發了高適應力及強抗逆性的新大豆品種,能夠在不同的環境中種植,包括受旱乾及鹽漬影響的土地,而且產量也較高。而林教授最新的實驗與以往的實驗截然不同——因為它們是在太空中進行!

今年5月10日於海南文昌發射的「天舟六號」貨運飛船,將林教授團隊及中國農業大學合作研究的大豆固氮菌菌株「根瘤菌」送上中國太空站天宮。而林教授團隊與甘肅省農業科學院共同育成的三種耐鹽耐旱大豆品種(隴黃1、隴黃2、隴黃3)亦已於5月30日隨「神舟十六號」載人飛船升空。

根瘤菌於今年5月10日隨天舟六號升空。

這是香港首個於太空進行空間搭載實驗的農業研究項目,是中大與華潤科學技術研究院及航天神舟生物科技集團於2022年展開的合作研究項目。項目亦有幸得到中國載人航天工程辦公室的支援。

中大段崇智校長(右)與林漢明教授(中)獲邀往海南文昌參加航天發射觀禮活動,圖為他們慶賀大豆固氮菌隨天舟六號貨運飛船成功升空一刻。

太空的特殊環境,如宇宙射線、微重力、高真空等,均會誘發突變;這些突變或帶來新突破,例如,令大豆及根瘤菌更具抗逆力並能在惡劣條件下生長,以及幫助提高大豆與根瘤菌互作下的固氮能力等。

大豆固氮菌在大豆根上形成根瘤,進行固氮作用。

林教授指,「在過去數十年,不少生物及植物種子被帶上太空,研究人員發現經過太空獨特環境引發誘變後,相關作物育種效率被提升,這些發現,為發掘高產量、更優質和多重抗性的新種質資源帶來新機遇。」

除了培育出更堅韌的大豆品種外,是次太空實驗最終目的是希望幫助農民減少使用化學氮肥。

林教授解釋,「這樣也減少了溫室氣體和懸浮粒子的排放,令土壤變肥沃,打造更環保、更可持續的環境,有助國家實現 2060年碳中和的目標。」

林漢明教授花了超過25年時間研究大豆。

根瘤菌和隴黃大豆種子樣本大約半年後從太空返回地面,屆時團隊將會進行各種實驗,分析根瘤菌的生理表現和遺傳特性,並測試它們的適應性等。

三種耐鹽耐旱大豆品種(隴黃1、隴黃2、隴黃3)已於5月30日隨「神舟十六號」飛船升空。

隴黃系列大豆品種隴黃1號、隴黃2號和隴黃3號,是由林教授和甘肅省農科院張國宏教授合作培育而成,通過結合香港前沿科學研究與甘肅育種家的傳統智慧,培育出適合甘肅環境的大豆,既能很好地適應當地鹽鹼和乾旱土地,又具有很強的抗病能力。自 2016 年起,林教授已將科研成果無償贈予甘肅農民使用,截至 2022 年,累積種植面積超過 55,000 公頃,為當地新增淨收益6,900萬元人民幣。

隴黃大豆系列由林漢明教授(右)與甘肅省農科院張國宏教授(左)合作研究培育而成。

林教授持續進行「大豆回家」項目研究,以培育出更好的大豆新品種。除了改善農業,他亦希望能增加人們對大豆文化的認知,「研究項目不但從香港走向全中國和全世界,而且從實驗室走向農田,現在我們更正在努力開啟從地球到太空的旅程。其實,我們所做的這一切都是為了讓科研帶動教育,通過開闊下一代的視野,令他們知道自己在國家和世界未來發展中所擔當的重要角色。」