除了出艙任務(wù)，在軌長期駐留乃至長期空間探索，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，是空間生命科學(xué)關(guān)注的重要問題。7月29日，中國空間站在軌啟動了“太空綠植”培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，本次植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是完成水稻在太空從種子到種子全生命周期的培養(yǎng)研究。
目前問天艙內(nèi)生命生態(tài)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的擬南芥和水稻的種子已經(jīng)成功萌發(fā)，擬南芥幼苗已經(jīng)長出多片葉子，高稈水稻幼苗已經(jīng)長至30厘米左右高，矮稈水稻也有5到6厘米高，生長狀態(tài)良好。
在太空中培育植物究竟需要什么樣的設(shè)備?為了給大家?guī)碇庇^的感受，記者近日探訪了設(shè)備的研發(fā)機(jī)構(gòu)——中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所，那里有和問天艙“同款”的太空綠植培育設(shè)備。
記者探訪空間站"同款"植物培育設(shè)備
總臺央視記者 竇筠韻：在我身邊的這樣的一個實(shí)驗(yàn)設(shè)備，就是目前在空間站所進(jìn)行的擬南芥和水稻種植所使用的一模一樣的設(shè)備，那在空間站里面水稻和擬南芥的種子就是放在這樣的一個實(shí)驗(yàn)單元里面，隨后放入這樣的設(shè)備里面，再進(jìn)行一個種植，那這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以提供水稻和擬南芥種植所需要的一些環(huán)境和條件。
中科院上海技術(shù)物理研究所空間生命科學(xué)儀器團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 張濤：我們這里邊配置了不同的相機(jī)，上面那個相機(jī)是可以監(jiān)視整個植物生長的情況，下面那個熒光相機(jī)是我們可以給植物生長過程當(dāng)中它有一些特殊的熒光表達(dá)，那么它到了某個階段，我們通過熒光燈來激發(fā)它，來獲取熒光圖像，可以得到它特殊的表達(dá)的一個結(jié)果，這也是一種研究的結(jié)果。
同時我們在整個大的腔室里邊分了兩個溫區(qū)，一個溫區(qū)溫度偏低一點(diǎn)的，比如說到21攝氏度一個范圍，另外一個溫區(qū)可能達(dá)到30攝氏度，這兩個溫區(qū)實(shí)際上是分別適合于不同的植物生長用的。比如說像水稻它要求的溫度要高一些，擬南芥要求溫度要低一點(diǎn)，可以根據(jù)不同植物它對光源的需要，我們可以通過指令來調(diào)整這個光的組成部分。
據(jù)介紹，此次生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以多種類型的生物個體如植物種子、幼苗、植株、兼顧動物個體為實(shí)驗(yàn)樣品，除了水稻、擬南芥外，還將開展線蟲、果蠅、斑馬魚等空間生長實(shí)驗(yàn)，預(yù)期成果將促進(jìn)人類對生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解，揭示微重力對生物個體生長、發(fā)育與衰老的影響，探索空間輻射生物學(xué)和生命起源機(jī)理，為航天員健康和防護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
有望實(shí)現(xiàn)空間水稻“從種子到種子”培養(yǎng)
在過去六十多年中，科學(xué)家們對于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)。
目前只有油菜、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)。而中國空間站這次空間實(shí)驗(yàn)的重要意義，就是要首次在空間微重力條件下實(shí)現(xiàn)水稻“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。
在中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心，有這樣一個儀器，專門用來模擬植物在微重力情況下的生長。
中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：這就是一個回轉(zhuǎn)器。它的作用是模擬空間微重力效應(yīng)，因?yàn)榭臻g的實(shí)驗(yàn)機(jī)會畢竟是非常珍貴的，要在天上做一次實(shí)驗(yàn)，要等很長時間，所以在地面我們就制造出來這么樣一個儀器來模擬，失去了方向以后對植物的影響，為我們將來設(shè)計(jì)更適合空間的植物提供參考。但是地面畢竟重力還是存在的，只能模擬空間的部分效應(yīng)，所以最終你要了解空間環(huán)境對植物的影響，還必須要上到太空去做，所以這次我們在那個問天艙里面就有植物生長實(shí)驗(yàn)。
空間植物生長實(shí)驗(yàn) 聚焦三大科學(xué)問題
本次項(xiàng)目聚焦三個關(guān)鍵科學(xué)問題：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?圍繞這三個關(guān)鍵的科學(xué)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，從而為將來在太空種植糧食提供理論指導(dǎo)。
中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：下一步我們就是通過航天員在手套箱里面進(jìn)行采樣，我們分兩種情況采用，一個是開花期的，把這個葉子采回來，然后通過凍存以后回來分析，在空間這些基因和蛋白質(zhì)的變化跟地面進(jìn)行對比，另外我們在空間成熟的種子也采回來進(jìn)行分析，分析種子的情況，這次我們希望能夠成功地在空間收到水稻的種子，這樣我們將是在國際上首次完成了水稻從種子到種子的全生命周期的培養(yǎng)。
(總臺央視記者 帥俊全 劉璐璐 竇筠韻 成奕霖 張峻赫)
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