2022-08-29 16:15:15
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)實驗階段性進展情況介紹會在中科院空間應(yīng)用中心及分子植物卓越中心舉行。據(jù)介紹，截至目前，問天實驗艙各有效載荷狀態(tài)良好、工作穩(wěn)定，隨艙發(fā)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(tài)通用實驗模塊中，目前植物已經(jīng)發(fā)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(fā)射入軌后，航天員已完成生命生態(tài)實驗柜通用生物培養(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，并完成了變重力科學實驗柜、科學手套箱、低溫存儲裝置、生物技術(shù)實驗柜的解鎖和組裝，組裝過程順利高效。組裝完成后，科學實驗柜開展了既定的在軌測試內(nèi)容，相關(guān)科學實驗柜及科學實驗系統(tǒng)工作正常，載荷狀態(tài)良好。目前正在進行應(yīng)用數(shù)據(jù)的詳細判讀和分析。
問天實驗艙發(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(diào)控分子機理
科學家們對于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(yǎng)實驗。早期人們的空間植物培養(yǎng)實驗主要目標是如何在空間環(huán)境中養(yǎng)活植物，使其能夠萌發(fā)、生長、開花和產(chǎn)生種子，如今這些目標都一一實現(xiàn)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(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(fā)育情況
中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)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(diào)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(tài)通用實驗模塊中，通過地面程序注入指令于7月29日啟動實驗。目前已成功啟動了擬南芥和水稻的種子萌發(fā)，擬南芥幼苗已長出四片葉子，高稈水稻幼苗已長至14厘米左右高，矮稈水稻也有4~5厘米高，生長狀態(tài)良好，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驗，并在實驗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、油菜等都屬于十字花科。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、玉米等屬于禾本科。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(diào)控的分子機理。“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。隨著載人深空探測的發(fā)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(chǎn)糧食這一難題。因此，太空種植的農(nóng)作物必須具備高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高生產(chǎn)效率和低能源消耗的要求。
微重力條件下擬南芥的生長發(fā)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周期的培養(yǎng)研究，探索利用空間環(huán)境因素控制植物的開花，來實現(xiàn)在較小的封閉空間中植物生產(chǎn)效率最大化的可能途徑，同時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)鍵樞紐基因并對其進行功能驗證，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。
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”全生命周期的培養(yǎng)實驗，并獲得水稻培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，為進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)，利用水稻進行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導。同時，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)鍵基因的表達及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的變化，解析空間微重力對于長日和短日植物開花的分子機理，為進一步創(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)。
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