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在中國空間站種植物(科技自立自強(qiáng))

發(fā)布時間:2022-08-30 10:13:00來源: 人民網(wǎng)-《人民日報》

 

  核心閱讀

  7月24日,中國空間站首個科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙問天實(shí)驗(yàn)艙成功進(jìn)入太空,隨后,載有實(shí)驗(yàn)樣品擬南芥種子和水稻種子的實(shí)驗(yàn)單元正式啟動實(shí)驗(yàn)。這也是國際上首次對水稻在空間站“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)研究。一個月過去了,植物在空間站生長情況如何?微重力如何影響植物開花?這些發(fā)現(xiàn)將為探索更多適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

  8月29日,載人航天工程空間應(yīng)用暨空間站高等植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)階段性進(jìn)展情況介紹會在北京和上海兩地舉行。

  7月29日,載有實(shí)驗(yàn)樣品擬南芥種子和水稻種子的實(shí)驗(yàn)單元在中國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙正式啟動實(shí)驗(yàn)。這也是國際上首次對水稻在空間站“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)研究。

  如今,時間已過去一個月,這些擬南芥種子和水稻種子的生長情況如何?據(jù)介紹,截至目前,問天實(shí)驗(yàn)艙各有效載荷狀態(tài)良好、工作穩(wěn)定,隨艙發(fā)射科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在軌實(shí)驗(yàn)按計(jì)劃開展。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,已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,目前植物已經(jīng)發(fā)芽生長。

  探索微重力怎樣影響和控制植物開花

  在空間站,植物面臨的最大挑戰(zhàn)是微重力環(huán)境。

  中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(以下簡稱“分子植物卓越中心”)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。

  鄭慧瓊表示,本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將聚焦3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?

  “開花是植物結(jié)出新一代種子的前提。農(nóng)作物的種子既是糧食,也是繁殖下一代的載體。想要真正解決人類長期空間探索的糧食保障問題,這些基礎(chǔ)探索必不可少?!编嵒郗傉f。

  實(shí)際上,從20世紀(jì)50年代發(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,就成為空間生命科學(xué)最為關(guān)注的問題。

  當(dāng)前,科學(xué)家們的研究重點(diǎn)逐漸由對植物幼苗階段的研究擴(kuò)展至種子生產(chǎn)研究。但是,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)。同時,在空間條件下,植物開花時間延遲、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解決。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)。

  高稈水稻幼苗已長至30厘米左右

  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日啟動實(shí)驗(yàn)?!半S后,航天員又開展了擬南芥和水稻種子的注水,開始在軌實(shí)驗(yàn),溫度、濕度、光照控制正常?!编嵒郗傉f,“通過下行的圖像數(shù)據(jù)分析判斷,目前,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,生長狀態(tài)良好。”

  本次空間實(shí)驗(yàn)樣品擬南芥和水稻是兩種模式植物。擬南芥代表雙子葉、長日照、十字花科植物,青菜、油菜等蔬菜屬于十字花科。水稻屬于單子葉、短日照、禾本科植物,小麥、玉米等糧食類作物屬于禾本科。

  科研團(tuán)隊(duì)表示,后續(xù)還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?!拔覀兊挠?jì)劃是航天員返回前10—15天采集種子,航天員返回時帶回來?!编嵒郗傉f。

  鄭慧瓊說:“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)?!?/p>

  同時,研究團(tuán)隊(duì)希望通過轉(zhuǎn)錄組分析比較擬南芥和水稻兩種模式植物,在空間環(huán)境中開花途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的變化,可以解析空間微重力條件下長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)。

  問天實(shí)驗(yàn)艙載荷狀態(tài)良好

  7月24日14時22分,問天實(shí)驗(yàn)艙在我國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射。問天實(shí)驗(yàn)艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙,上面搭載了生命生態(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。

  中科院空間應(yīng)用中心研究員、載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)問天實(shí)驗(yàn)艙主任設(shè)計(jì)師趙黎平介紹,截至目前,各有效載荷狀態(tài)良好、工作穩(wěn)定。

  “科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜初始狀態(tài)設(shè)置、基本功能測試正常,在軌測試有序開展;隨艙發(fā)射科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在軌實(shí)驗(yàn)按計(jì)劃開展;空間環(huán)境保障及時有力;地面系統(tǒng)運(yùn)行高效穩(wěn)定;后續(xù)各項(xiàng)工作安排有序推進(jìn)。”趙黎平說。

  趙黎平介紹,航天員于7月28日完成了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜通用生物培養(yǎng)模塊解鎖、狀態(tài)設(shè)置、輻射測量模塊和植物培養(yǎng)單元安裝。8月8日和8月12日,航天員完成了變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱、低溫存儲柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜的解鎖和組裝。組裝完成后,變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱、低溫存儲裝置開展了既定的在軌測試內(nèi)容,通過下行遙測數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)判斷,相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜及科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作正常,載荷狀態(tài)良好。

  問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射后,空間環(huán)境保障分系統(tǒng)24小時監(jiān)測空間環(huán)境的變化情況。根據(jù)目前空間環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,近期太陽活動水平極低到低,地磁活動以平靜至微擾為主,有利于空間站各項(xiàng)在軌工作的開展。

  問天實(shí)驗(yàn)艙為科研人員在太空進(jìn)行更多科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了更大空間和可能。中科院院士、分子植物卓越中心主任韓斌說:“現(xiàn)在有了問天實(shí)驗(yàn)艙可以更長時間地培養(yǎng)植物,這就給我們這次選取糧食作物——水稻培養(yǎng)提供了可能。特別是看它在微重力、密閉的條件下種子如何生長。”


  《 人民日報 》( 2022年08月30日 13 版)
(責(zé)編:李文治)

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