植物開花結(jié)果離不開地球上的環(huán)境，進(jìn)入太空后，它們將如何生長？

在過去六十多年中，科學(xué)家們對于在空間種植和栽培植物進(jìn)行了大量的研究，在各種空間飛行器中進(jìn)行了20多種植物的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。早期人們的空間植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)主要目標(biāo)是如何在空間環(huán)境中養(yǎng)活植物，使其能夠萌發(fā)、生長、開花和產(chǎn)生種子，如今這些目標(biāo)都一一實(shí)現(xiàn)了。

雖然現(xiàn)在科學(xué)家們的研究重點(diǎn)逐漸由對植物幼苗階段的研究擴(kuò)展至種子生產(chǎn)研究，不過范圍主要是油菜、小麥和豌豆少數(shù)幾種作物在空間完成了從種子到種子的實(shí)驗(yàn)，因此，仍然需要更多實(shí)驗(yàn)來研究如何控制植物發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)開花的調(diào)控機(jī)理，為改進(jìn)空間植物培養(yǎng)技術(shù)和探索更多的適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

(資料圖片)

隨著我國載人航天事業(yè)的發(fā)展，也為更進(jìn)一步的空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了可能。

金葉子／攝

植物患“航天綜合征”后怎么生長？

7月24日，我國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會對接，問天實(shí)驗(yàn)艙搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（下稱“分子植物卓越中心”）鄭慧瓊研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

7月28日，載有實(shí)驗(yàn)樣品擬南芥種子和水稻種子的實(shí)驗(yàn)單元，由航天員安裝至問天實(shí)驗(yàn)艙的生命生態(tài)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，通過地面程序注入指令于7月29日啟動實(shí)驗(yàn)。

金葉子／攝

分子植物卓越中心研究員，問天艙“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄭慧瓊對第一財(cái)經(jīng)在內(nèi)的媒體介紹，該項(xiàng)目主要研究空間微重力條件下，擬南芥和水稻的開花調(diào)控的分子機(jī)理。“開花”是植物結(jié)出新一代種子的前提。農(nóng)作物的種子既是糧食，也是繁殖下一代的載體。隨著載人深空探測的發(fā)展深入，比如登陸火星，要想真正解決人類長期空間探索的糧食保障問題，不可能單純依靠從地球上攜帶糧食來滿足航天員長期的空間生活和工作需求，必須要解決在空間生產(chǎn)糧食這一難題。

目前，該項(xiàng)目已成功啟動了擬南芥和水稻的種子萌發(fā)，擬南芥幼苗已長出多片葉子，高稈水稻幼苗已長至30厘米左右高，矮桿水稻也有5-6厘米高，生長狀態(tài)良好，后續(xù)將完成擬南芥和水稻在空間從種子到種子全生命周期的實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過程中由航天員采集樣品、冷凍保存，最終隨航天員返回地面進(jìn)行分析。

和人進(jìn)入太空后一樣，植物也會有一些“航天綜合癥”，那么在空間中，高等植物如何從種子到種子？

這個項(xiàng)目聚焦微重力怎樣影響開花、微重力影響植物開花的分子機(jī)理是什么、能否利用微重力環(huán)境作用來控制植物的開花這三個關(guān)鍵問題，通過分析比較微重力在植物開花過程中的作用，獲取微重力調(diào)控開花的分子基礎(chǔ)與關(guān)鍵基因的表達(dá)變化，進(jìn)一步解析空間微重力條件下長日和短日植物開花基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及二者在植物對空間環(huán)境適應(yīng)性中的作用機(jī)理。

鄭慧瓊表示，希望通過本次研究，在國際上首次完成空間微重力條件下水稻從“種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，并獲得水稻培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，為進(jìn)一步解析空間微重力對水稻生長發(fā)育的影響及分子基礎(chǔ)，利用水稻進(jìn)行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導(dǎo)。

中科院院士、分子植物卓越中心主任韓斌接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時表示，雖然空間中植物從種子到種子的實(shí)驗(yàn)2016年就完成了，不過是十字花科的植物，當(dāng)時條件也有限?，F(xiàn)在有了問天實(shí)驗(yàn)艙可以更長時間地培養(yǎng)植物，這就給我們這次選取糧食作物——水稻培養(yǎng)提供可能。特別是看它在微重力、密閉的條件下種如何生長。“種子的遺傳穩(wěn)定性還連續(xù)著很多代，所以這個研究的意義就在于它是一個全新的環(huán)境來研究它的生長規(guī)律。”

圖片來源：中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心

問天實(shí)驗(yàn)艙提供了更多空間

搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜的問天實(shí)驗(yàn)艙，如今運(yùn)行情況如何？

中科院空間應(yīng)用中心研究員，載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)問天實(shí)驗(yàn)艙主任設(shè)計(jì)師趙黎平對第一財(cái)經(jīng)在內(nèi)的媒體介紹，截至目前，各有效載荷狀態(tài)良好、工作穩(wěn)定。

具體來看，科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜初始狀態(tài)設(shè)置、基本功能測試正常，在軌測試有序開展；隨艙發(fā)射科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在軌實(shí)驗(yàn)按計(jì)劃開展；空間環(huán)境保障及時有力；地面系統(tǒng)運(yùn)行高效穩(wěn)定；后續(xù)各項(xiàng)工作安排有序推進(jìn)。

趙黎平介紹，航天員于7月28日完成了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜通用生物培養(yǎng)模塊解鎖、狀態(tài)設(shè)置、輻射測量模塊和植物培養(yǎng)單元安裝。8月8日和8月12日，航天員完成了變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱、低溫存儲裝置、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜的解鎖和組裝。組裝完成后，變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱、低溫存儲裝置開展了既定的在軌測試內(nèi)容，通過下行遙測數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)判斷，相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜及科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作正常，載荷狀態(tài)良好。

7月28日，航天員完成了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜科學(xué)實(shí)驗(yàn)單元（含實(shí)驗(yàn)樣品）在通用生物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的安裝，隨后開展擬南芥和水稻種子的注水，開始在軌實(shí)驗(yàn)，溫度、濕度、光照控制正常。通過下行的圖像數(shù)據(jù)分析判斷，水稻和擬南芥種子萌發(fā)后生長狀態(tài)正常，后續(xù)按計(jì)劃開展培養(yǎng)和在軌實(shí)驗(yàn)。8月-10月，開展生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜在軌實(shí)驗(yàn)，生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜、生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜定期模塊巡檢，以及變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱與低溫存儲柜在軌測試。

“我們的計(jì)劃是航天員返回前10~15天來采集這個種子，最后返回的時候航天員再帶回來。”鄭慧瓊說。

標(biāo)簽： 載人航天 太空培育