陸太空站水稻和擬南芥「發芽了」 生長過程曝光

微重力條件下，高杆水稻幼苗已長至30釐米左右高，矮杆水稻也有5-6釐米高。（圖：中國科學院分子植物科學卓越創新中心）

微重力條件下，擬南芥幼苗已長出葉子。（圖：中國科學院分子植物科學卓越創新中心）

據澎湃新聞報導，擬南芥和水稻種子在中國太空站問天實驗艙裡成功萌發，長出了幼苗，也讓中國科學家對於太空種植有了新希望。

2022年7月24日，中國太空站問天實驗艙成功發射並與天和核心艙交會對接，問天實驗艙搭載了生命生態實驗櫃、生物技術實驗櫃等科學實驗櫃。中國科學院分子植物科學卓越創新中心（以下簡稱「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，由太空人安裝至問天實驗艙的生命生態通用實驗模塊中，通過地面程序注入指令於7月29日啓動實驗。這也是國際上首次對水稻在太空站從種子到種子全生命週期的培養研究。

目前，太空站已成功啓動了擬南芥和水稻的種子萌發，擬南芥幼苗已長出多片葉子，高杆水稻幼苗已長至30公分左右高，矮杆水稻也有5至6公分高，生長狀態良好，後續將完成擬南芥和水稻在空間從種子到種子全生命週期的實驗，並在實驗過程中由太空人採集樣品、冷凍保存，最終隨太空人返回地面進行分析。

本次空間實驗樣品擬南芥和水稻是兩種模式植物：

一、擬南芥代表雙子葉、長日、十字花科植物， 很多蔬菜，比如青菜、油菜等都屬於十字花科。

二、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、玉米等屬於禾本科。

空間站裡的水稻長什麼樣？

從圖片中可以發現，比起在地球上受重力影響長出的水稻苗，太空站內的矮株水稻在微重力情況下失去了「筆直的身姿」，變得有些軟趴，高株水稻則更爲雜亂一些。

本次實驗的目標是完成擬南芥和水稻在太空站從種子到種子全生命週期的培養研究，探索利用太空環境因素控制植物的開花，來實現在較小的封閉太空中植物生產效率最大化的可能途徑，同時通過太空人在軌採集樣品，冷凍保存返回分析，鑑定太空微重力調控植物開花的關鍵樞紐基因並對其進行功能驗證，爲下一步構建適應太空微重力環境的高產優質農作物提供分子元件。

鄭慧瓊表示，目前擬南芥和水稻種子萌發正常，並已進入幼苗生長階段，部分擬南芥已經開始抽苔，在太空站裡水稻的生長受到比較明顯的影響，比如葉的夾角變大，節間伸長生長受到抑制等，等總體發育進程符合預期，繼續培養有望在太空站首次結出種子，預期是在太空人返回地面10至15天前進行採集，再低溫保存帶回地面。

實際上，從ㄉ20世紀50年代人類發射第一顆人造地球衛星以來，如何利用植物保障人類在地外環境中生存所需要的食物、氧氣和純淨水，成爲太空生命科學最爲關注的問題。

在過去60多年中，科學家們對於在空間太空種植和栽培植物進行了大量的研究，在各種太空飛行器中進行了20多種植物的培養實驗。早期人們的太空植物培養實驗主要目標是如何在太空環境中養活植物，使其能夠萌發、生長、開花和產生種子，如今這些目標都一一實現了。

目前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研究。但是，目前只有油菜、小麥和豌豆少數幾種作物在太空完成了從種子到種子的實驗。

同時，在太空條件下，植物開花時間延遲、開花數目少、種子結實率低和種子質量下降等問題仍然沒有克服。

因此，迫切需要研究如何控制植物發育的關鍵環節開花的調控機理，爲改進太空植物培養技術和探索更多的適應太空生命保障要求的糧食作物生產提供指導。

鄭慧瓊表示，希望通過本次研究，在國際上首次完成太空微重力條件下，水稻從「種子到種子」全生命週期的培養實驗，並獲得水稻培養的關鍵環境參數，爲進一步解析太空微重力對水稻生長髮育的影響及分子基礎，利用水稻進行太空糧食生產提供重要理論指導。

同時，研究團隊希望通過轉錄組分析比較擬南芥和水稻兩種模式植物在太空環境中開花途徑關鍵基因的表達及其調控網路的變化，可以解析太空微重力對於長日和短日植物開花的分子機理，爲進一步創制適應太空環境的作物和開發利用太空微重力環境資源提供理論依據。