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

(資料圖片僅供參考)

在過去六十多年中，科學家們對于在空間種植和栽培植物進行了大量的研究，在各種空間飛行器中進行了20多種植物的培養(yǎng)實驗。早期人們的空間植物培養(yǎng)實驗主要目標是如何在空間環(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，如今這些目標都一一實現(xiàn)了。

雖然現(xiàn)在科學家們的研究重點逐漸由對植物幼苗階段的研究擴展至種子生產(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驗，因此，仍然需要更多實驗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)控機理，為改進空間植物培養(yǎng)技術(shù)和探索更多的適應空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導。

隨著我國載人航天事業(yè)的發(fā)展，也為更進一步的空間生命科學實驗提供了可能。

金葉子／攝

植物患“航天綜合征”后怎么生長？

7月24日，我國空間站問天實驗艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會對接，問天實驗艙搭載了生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜等科學實驗柜。中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心（下稱“分子植物卓越中心”）鄭慧瓊研究團隊承擔了“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機理”生命科學實驗項目。

7月28日，載有實驗樣品擬南芥種子和水稻種子的實驗單元，由航天員安裝至問天實驗艙的生命生態(tài)通用實驗模塊中，通過地面程序注入指令于7月29日啟動實驗。

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)控的分子機理”實驗項目負責人鄭慧瓊對第一財經(jīng)在內(nèi)的媒體介紹，該項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驗，并在實驗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行分析。

和人進入太空后一樣，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)鍵基因的表達變化，進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的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及二者在植物對空間環(huán)境適應性中的作用機理。

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)實驗，并獲得水稻培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，為進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)，利用水稻進行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導。

中科院院士、分子植物卓越中心主任韓斌接受第一財經(jīng)記者采訪時表示，雖然空間中植物從種子到種子的實驗2016年就完成了，不過是十字花科的植物，當時條件也有限。現(xiàn)在有了問天實驗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：中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心

問天實驗艙提供了更多空間

搭載了生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜等科學實驗柜的問天實驗艙，如今運行情況如何？

中科院空間應用中心研究員，載人航天工程空間應用系統(tǒng)問天實驗艙主任設(shè)計師趙黎平對第一財經(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，科學實驗柜初始狀態(tài)設(shè)置、基本功能測試正常，在軌測試有序開展；隨艙發(fā)射科學實驗項目在軌實驗按計劃開展；空間環(huán)境保障及時有力；地面系統(tǒng)運行高效穩(wěn)定；后續(xù)各項工作安排有序推進。

趙黎平介紹，航天員于7月28日完成了生命生態(tài)實驗柜通用生物培養(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實驗柜、科學手套箱、低溫存儲裝置、生物技術(shù)實驗柜的解鎖和組裝。組裝完成后，變重力科學實驗柜、科學手套箱、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)科學實驗柜及科學實驗系統(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)實驗柜科學實驗單元（含實驗樣品）在通用生物培養(yǎng)實驗模塊中的安裝，隨后開展擬南芥和水稻種子的注水，開始在軌實驗，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)按計劃開展培養(yǎng)和在軌實驗。8月-10月，開展生命生態(tài)實驗柜在軌實驗，生物技術(shù)實驗柜、生命生態(tài)實驗柜定期模塊巡檢，以及變重力科學實驗柜、科學手套箱與低溫存儲柜在軌測試。

“我們的計劃是航天員返回前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。