7月24日14時(shí)22分，我國首個(gè)空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙——問天實(shí)驗(yàn)艙在文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射。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，7月29日正式啟動實(shí)驗(yàn)。

8月29日，經(jīng)過為期一個(gè)月的培養(yǎng)，《中國科學(xué)報(bào)》從中國科學(xué)院獲悉，目前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，矮稈水稻也有5～6厘米高。

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)。

克服植物“航天綜合征”

從20世紀(jì)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(xué)最為關(guān)注的問題。

從1963年起，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，國際上研制了21個(gè)空間植物培養(yǎng)箱或?qū)嶒?yàn)?zāi)K，開展植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

“當(dāng)植物進(jìn)入太空失重環(huán)境，會發(fā)生各種‘航天綜合征’，產(chǎn)生方向亂、開花晚、長得慢、活得長、吐水多等現(xiàn)象。”鄭慧瓊告訴記者。

因此，早期空間植物培養(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)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

與此同時(shí)，一些基本的空間植物生物學(xué)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(zhì)的表達(dá)變化等，也在此過程中得到了較為深入的研究。

隨著載人深空探測的進(jìn)一步發(fā)展，要滿足航天員長期的空間生活和工作需求，不能只單純依靠從地球上攜帶糧食。要想真正解決人類長期空間探索的糧食保障問題，必須解決在空間內(nèi)生產(chǎn)糧食這一難題。

由于地球生命不可能在嚴(yán)酷的太空環(huán)境條件下無保護(hù)地生存，未來的太空作物生產(chǎn)必須在完全封閉的人造環(huán)境中進(jìn)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(zhì)、高生產(chǎn)效率和低能源消耗的要求。

“我們研究在完全封閉太空條件下如何培養(yǎng)或栽培植物，是希望探索作物在太空環(huán)境中高效生產(chǎn)所需要的條件因素和技術(shù)途徑，篩選和創(chuàng)建適合太空生產(chǎn)的農(nóng)作物新品種，以此建立以植物為基礎(chǔ)的空間生物再生生命支持系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)人類長期太空探索的目標(biāo)。”鄭慧瓊說。

關(guān)鍵詞： 問天實(shí)驗(yàn)艙水稻 擬南芥種子和水稻種子 高稈水稻幼苗 水稻全生命周期培養(yǎng)