| 天宮二號是中國第一個真正意義上的空間實驗室，空間應用系統(tǒng)在天宮二號空間實驗室上安排了共14項空間科學和應用任務，其中包括選擇了水稻和擬南芥，計劃進行“從種子到種子”的植物全生育發(fā)展過程實驗。為發(fā)展空間植物培養(yǎng)技術、探索保障人類長期空間生存，又向前邁進了一步。
據課題負責人、中科院植物生理生態(tài)研究所鄭慧瓊研究員介紹，高等植物是空間生態(tài)生保系統(tǒng)的關鍵因素。如何利用植物在空間生產糧食與蔬菜，供人類長期空間生活需求，是載人航天必須要解決的關鍵科學問題之一。
以往，我國利用返回式衛(wèi)星也曾開展過多次空間搭載飛行實驗，但由于在太空中時間有限，最多只能展開種子萌發(fā)、幼苗生長階段的實驗。2016年9月15日，天宮二號在發(fā)射之際，搭載了一個由中科院上海技術物理研究所研制的微型培養(yǎng)箱，里面種植有糧食作物的典型代表水稻，和綠葉植物的典型代表擬南芥。
除了部分植物樣品于2016年11月18日隨著神舟十一號返回地面，大部分植物樣品至今仍然留在天宮二號�？蒲腥藛T成功地通過地面遙控，對留在太空中的培養(yǎng)箱進行溫控和澆水，啟動了擬南芥和水稻生長，并順利開花結果。這是我國首次在太空中完成“從種子到種子”全過程的空間植物培養(yǎng)實驗。
鄭慧瓊表示，此次實驗驗證了利用植物光周期反應原理調控空間植物營養(yǎng)生長與生殖生長的設計思想，為有效利用空間有限資源進行最大化的植物生產，提供了重要空間實驗證據；首次成功獲得了擬南芥和水稻在“長日”與“短日”條件下，生長發(fā)育全過程的實時圖像數(shù)據，有多項新的發(fā)現(xiàn)；在國際上首次成功為基因信息安裝了“追蹤器”，利用植物開花基因“啟動子”帶動綠色熒光蛋白，在微重力條件下表達并獲得實時熒光圖像；首次獲得微重力在葉維管組織發(fā)育作用的證據，并對其進行了轉錄組分析；首次對水稻吐水、擬南芥壽命和根的“向觸性運動”進行了觀察與分析。
通過與地面上同步種植的水稻與擬南芥進行對比研究，科研人員還發(fā)現(xiàn)了一些有趣現(xiàn)象：例如，由于在太空中沒有地球上的重力引導，植物方向感差，根的定向生長運動明顯受阻，太空中的水也不能有效地回到土壤中。但在太空微重力的條件下，水稻的吐水活性卻顯著增強。利用這一特性，未來可應用于空間制備凈化水或空間制藥。
“點頭運動”是植物細胞周期性生長的外在表現(xiàn)，其過程受到生物鐘基因的嚴格控制。研究發(fā)現(xiàn)，太空中生長的擬南芥花序軸的點頭幅度和頻率，都明顯小于地面對照，說明微重力抑制了植物的點頭運動。
研究還發(fā)現(xiàn)，植物在太空中雖然開花晚，長得慢，但衰老速度慢，壽命顯著延長。太空中擬南芥在“長日”條件下，植株比地面對照多活65天，“短日”轉“長日”，植株則比地面多活456天。在太空中，水稻的第一和第二葉片衰老也慢于地面。 |
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