“目前，問天實(shí)驗(yàn)艙高等植物實(shí)驗(yàn)已成功啟動(dòng)擬南芥和水稻的種子萌發(fā)，擬南芥幼苗長(zhǎng)出多片葉子，高稈水稻幼苗長(zhǎng)至30厘米左右，矮稈水稻也有五六厘米，生長(zhǎng)狀態(tài)良好?！?月29日，在中國(guó)科學(xué)院召開的新聞發(fā)布會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員鄭慧瓊介紹了我國(guó)空間站問天實(shí)驗(yàn)艙高等植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的最新進(jìn)展。

她還說到，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(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)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(jìn)行分析。

在過去的60多年中，科學(xué)家對(duì)在空間種植和栽培植物進(jìn)行了大量研究，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)?！霸缙谌藗儗?duì)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(zhǎng)、開花和結(jié)出種子，如今這些目標(biāo)都實(shí)現(xiàn)了?！编嵒郗傉f，一些基本的空間植物生物學(xué)問題，如植物的向性生長(zhǎng)，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。

當(dāng)前，科學(xué)家研究的重點(diǎn)，逐漸由植物幼苗階段擴(kuò)展至植物種子生產(chǎn)研究?！暗?，目前只有油菜、小麥、豌豆等少數(shù)幾種作物在空間完成了從種子到種子實(shí)驗(yàn)?！编嵒郗傉f，在空間條件下，植物開花時(shí)間延遲、開花數(shù)目少、種子結(jié)實(shí)率低和種子質(zhì)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(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——開花的調(diào)控機(jī)理，為改進(jìn)空間植物培養(yǎng)技術(shù)和探索更多適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

2022年7月24日，我國(guó)空間站問天實(shí)驗(yàn)艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會(huì)對(duì)接，問天實(shí)驗(yàn)艙搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。鄭慧瓊研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

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，于7月29日啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

擬南芥代表雙子葉、長(zhǎng)日照、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、短日照、禾本科植物，很多糧食類作物，比如小麥、玉米等屬于禾本科。

“本項(xiàng)目主要研究空間微重力條件下，擬南芥和水稻的開花調(diào)控的分子機(jī)理?！编嵒郗傉f，開花是植物結(jié)出新一代種子的前提。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？“我們的實(shí)驗(yàn)要探索利用空間環(huán)境因素控制植物開花，從而尋找在較小的封閉空間中讓植物生產(chǎn)效率高的可能途徑?！编嵒郗傉f，通過航天員在軌采集樣品，冷凍保存返回分析，鑒定空間微重力調(diào)控植物開花的關(guān)鍵樞紐基因，并對(duì)其進(jìn)行功能驗(yàn)證，為下一步構(gòu)建適應(yīng)空間微重力環(huán)境的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物提供分子元件。

鄭慧瓊希望通過本次研究，在國(guó)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(duì)水稻生長(zhǎng)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)提供重要的理論指導(dǎo)。

研究人員還將通過轉(zhuǎn)錄組分析，比較擬南芥和水稻兩種模式植物在空間環(huán)境中控制開花關(guān)鍵基因的表達(dá)及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的變化，解析空間微重力影響長(zhǎng)日照和短日照植物開花的分子機(jī)理，為進(jìn)一步創(chuàng)制適應(yīng)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)。