■本報記者 安普忠 賀逸舒 王凌碩

8月29日，載人航天工程空間應用暨空間站高等植物培養(yǎng)實驗階段性進展發(fā)布會舉辦。發(fā)布會上，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)問天實驗艙主任設計師趙黎平解密，由問天實驗艙帶到中國空間站的擬南芥種子和水稻種子已經(jīng)“滿月”，在神舟十四號航天員的照料下長勢良好。這也是國際上首次對水稻在空間站開展“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)研究。

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心鄭慧瓊研究員介紹說，本次空間實驗樣品擬南芥和水稻是兩種模式植物。擬南芥代表雙子葉、長日、十字花科植物，很多蔬菜，比如青菜、油菜等都屬于十字花科。而水稻代表單子葉、短日、禾本科植物，很多糧食類作物，比如小麥、玉米等都屬于禾本科。本項目主要研究空間微重力條件下，擬南芥和水稻的開花調控的分子機理。

從20世紀50年代人類發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來，如何利用植物保障人類在地外環(huán)境中生存所需要的食物、氧氣和純凈水，成為空間生命科學最為關注的問題。近十多年來，隨著重返月球、登陸火星、建立月球或火星基地成為人類空間探索的重要目標，建立以植物為基礎的空間生物再生生命支持系統(tǒng)，成了新的研究熱點。

在過去60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。一些基本的空間植物生物學問題，如植物的向性生長，根的形成、萌發(fā)，種子成分，基因和蛋白質的表達變化等，也在此過程得到了較為深入的研究。

在太空培育植物有多難？鄭慧瓊說，進入太空失重環(huán)境，不僅航天員會出現(xiàn)“太空綜合癥”，植物的生長也會面臨“太空綜合癥”。此次太空水稻就出現(xiàn)了“方向亂”“吐水多”“開花晚”等“癥狀”。目前，擬南芥幼苗已長出了多片葉子，高稈水稻幼苗已長至30厘米左右高，矮稈水稻也有5～6厘米高。但是相比于在地面，太空植物的生長速度還要慢一些。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。

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深入發(fā)展，必須要解決在空間生產(chǎn)糧食這一難題。未來的太空作物生產(chǎn)必須要在完全封閉的人造環(huán)境中進行，種植空間和能源供給都十分稀缺。因此，太空種植的農(nóng)作物必須具備高產(chǎn)優(yōu)質、高生產(chǎn)效率和低能源消耗的要求。

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，利用水稻進行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導。同時，通過轉錄組分析比較擬南芥和水稻兩種模式植物在空間環(huán)境中開花途徑關鍵基因的表達及其調控網(wǎng)絡的變化，解析空間微重力條件下長日和短日植物開花的分子機理，為進一步創(chuàng)制適應空間環(huán)境的作物和開發(fā)利用空間微重力環(huán)境資源提供理論依據(jù)。