问天实验舱水稻幼苗已长至30厘米左右 克服植物“航天综合征”

据郑慧琼介绍，当下科学家的研究重点已逐渐从对植物幼苗阶段的研究扩展至种子生产研究。但是，目前只有油菜、小麦和豌豆少数几种作物在空间完成了从种子到种子的实验。

在空间条件下，植物开花时间延迟、开花数目少、种子结实率低和种子质量下降等问题仍然没有克服。

“开花”是植物结出新一代种子的前提，因此研究如何控制植物发育的关键环节，开花的调控机理尤为重要。这为改进空间植物培养技术，探索更多的适应空间生命保障要求的粮食作物生产提供了基础。

在这一背景下，郑慧琼研究团队承担了“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”生命科学实验项目。该项目聚焦三个关键科学问题：微重力怎样影响开花?微重力影响植物开花的分子机理是什么?能否利用微重力环境作用来控制植物的开花?

围绕这三个关键科学问题，本次空间实验样品采用了拟南芥和水稻两种模式植物，研究在空间微重力条件下，拟南芥和水稻开花调控的分子机理。

为何选用这两种模式植物?郑慧琼解释，拟南芥代表双子叶、长日、十字花科植物，很多蔬菜，如青菜、油菜等都属于十字花科;而水稻代表单子叶、短日、禾本科植物，很多粮食类作物，如小麦、玉米等属于禾本科。

据介绍，科研人员通过分析比较微重力在植物开花过程中的作用，获取微重力调控开花的分子基础与关键基因的表达变化，进一步解析空间微重力条件下，长日和短日植物开花基因表达的调控网络，以及二者对空间环境适应性的作用机理。

探索植物生产效率最大化途径

据郑慧琼介绍，本次实验用的水稻生长周期较短，70天左右就能抽穗结籽，后续还会通过地面对照组实验，进一步分析水稻在空间站的生长情况。

“我国在水稻方面有着深厚的研究基础，航天员在轨时间能够满足水稻生长周期要求，同时问天实验舱提供了适宜水稻生长的温度，我们才可以顺利开展科学实验。这也是国际上首次对水稻‘从种子到种子’的研究。”郑慧琼说。

空间站“从种子到种子”全生命周期的培养研究有何作用?郑慧琼表示，这项研究可以探索利用空间环境因素控制植物开花，以探寻在较小的封闭空间中植物生产效率最大化的可能途径。

此外，实验还会通过航天员在轨采集样品、冷冻保存返回分析，鉴定空间微重力调控植物开花的关键枢纽基因并对其进行功能验证，为下一步构建适应空间微重力环境的高产优质农作物提供分子元件。

“实验最理想的状态是水稻在空间站结种，并在空间站继续种植。我们后续还会开展相应的基础研究，探索空间站水稻生长规律并推广到实际生产中。”郑慧琼表示。

关键词： 问天实验舱水稻 拟南芥种子和水稻种子 高秆水稻幼苗 水稻全生命周期培养