中國首次在天宮二號完成植物生長全過程實驗

在太空種糧種菜開花結果 我國首次在天宮二號完成植物生長全過程實驗

新華社上海9月29日電(記者 張建松)天宮二號在軌運行兩年多來，開展了眾多空間科學和應用實驗，其中包括完成我國首次高等植物“從種子到種子”的空間長週期培養實驗，為發展空間植物培養技術、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研究所鄭慧瓊研究員介紹，高等植物是空間生態生保系統的關鍵因素。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，我國利用返回式衞星也曾開展過多次空間搭載飛行實驗，但由於在太空中時間有限，最多隻能展開種子萌發、幼苗生長階段的實驗。2016年9月15日，天宮二號在發射之際，搭載了一個由中科院上海技術物理研究所研製的微型培養箱，裏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。

除了部分植物樣品於2016年11月18日隨着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。科研人員成功地通過地面遙控，對留在太空中的培養箱進行温控和澆水，啓動了擬南芥和水稻生長，並順利開花結果。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實驗。

鄭慧瓊表示，此次實驗驗證了利用植物光週期反應原理調控空間植物營養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，生長發育全過程的即時圖像數據，有多項新的發現；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“啓動子”帶動綠色熒光蛋白，在微重力條件下表達並獲得即時熒光圖像；首次獲得微重力在葉維管組織發育作用的證據，並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，科研人員還發現了一些有趣現象：例如，由於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，未來可應用於空間製備淨化水或空間製藥。

“點頭運動”是植物細胞週期性生長的外在表現，其過程受到生物鐘基因的嚴格控制。研究發現，太空中生長的擬南芥花序軸的點頭幅度和頻率，都明顯小於地面對照，説明微重力抑制了植物的點頭運動。

研究還發現，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於地面。