中國空間站問天艙實驗進展順利 植物生長狀態良好

8月29日，載人航天工程空間應用暨空間站高等植物培養實驗階段性進展情況介紹會在中科院空間應用中心及分子植物卓越中心舉行。據介紹，截至目前，問天實驗艙各有效載荷狀態良好、工作穩定，隨艙發射科學實驗項目在軌實驗按計劃開展。載有實驗樣品擬南芥種子和水稻種子的實驗單元已由航天員安裝至問天實驗艙的生命生態通用實驗模塊中，目前植物已經發芽生長。

問天實驗艙是中國空間站第二個艙段，也是首個科學實驗艙。發射入軌後，航天員已完成生命生態實驗櫃通用生物培養模塊解鎖、狀態設置、輻射測量模塊和植物培養單元安裝，並完成了變重力科學實驗櫃、科學手套箱、低温存儲裝置、生物技術實驗櫃的解鎖和組裝，組裝過程順利高效。組裝完成後，科學實驗櫃開展了既定的在軌測試內容，相關科學實驗櫃及科學實驗系統工作正常，載荷狀態良好。目前正在進行應用數據的詳細判讀和分析。

問天實驗艙發射後，空間環境保障分系統24小時監測空間環境的變化情況。根據目前空間環境監測數據分析，近期太陽活動水平極低到低，地磁活動以平靜至微擾為主，有利於空間站各項在軌工作的開展。

解密問天實驗艙植物生長實驗

——探索微重力條件下高等植物開花調控分子機理

科學家們對於在空間種植和栽培植物進行了大量的研究，在各種空間飛行器中進行了20多種植物的培養實驗。早期人們的空間植物培養實驗主要目標是如何在空間環境中養活植物，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空間完成了從種子到種子的實驗。

擬南芥幼苗已長出四片葉子 水稻幼苗生長良好

△微重力條件下水稻的生長發育情況

中國科學院分子植物科學卓越創新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，由航天員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。目前已成功啓動了擬南芥和水稻的種子萌發，擬南芥幼苗已長出四片葉子，高稈水稻幼苗已長至30釐米左右高，矮稈水稻也有5~6釐米高，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，並在實驗過程中由航天員採集樣品、冷凍保存，最終隨航天員返回地面進行分析。

△水稻

本次空間實驗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、十字花科植物， 很多蔬菜，比如青菜、油菜等都屬於十字花科。而水稻代表單子葉、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。本項目主要研究空間微重力條件下，擬南芥和水稻的開花調控的分子機理。“開花”是植物結出新一代種子的前提。農作物的種子既是糧食，也是繁殖下一代的載體。隨着載人深空探測的發展深入，比如登陸火星，要想真正解決人類長期空間探索的糧食保障問題，必須解決在空間生產糧食這一難題。因此，太空種植的農作物必須具備高產優質、高生產效率和低能源消耗的要求。

△微重力條件下擬南芥的生長發育情況

本次實驗的目標是完成擬南芥和水稻在空間站從種子到種子全生命週期的培養研究，探索利用空間環境因素控制植物的開花，來實現在較小的封閉空間中植物生產效率最大化的可能途徑，同時通過航天員在軌採集樣品，冷凍保存返回分析，鑑定空間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，為下一步構建適應空間微重力環境的高產優質農作物提供分子元件。

△擬南芥

分子植物卓越中心鄭慧瓊研究員表示，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”全生命週期的培養實驗，並獲得水稻培養的關鍵環境參數，為進一步解析空間微重力對水稻生長發育的影響及分子基礎，利用水稻進行空間糧食生產提供重要理論指導。同時，通過轉錄組分析比較擬南芥和水稻兩種模式植物在空間環境中開花途徑關鍵基因的表達及其調控網絡的變化，解析空間微重力對於長日和短日植物開花的分子機理，為進一步創制適應空間環境的作物和開發利用空間微重力環境資源提供理論依據。