问天实验舱将开展全生命周期实验

8月29日，在中国科学院分子植物科学卓越创新中心模拟微重力实验室，郑慧琼研究员观察拟南芥幼苗生长情况。

“太空同款”拟南芥培养单元。

“太空同款”水稻培养单元。

记者从29日在北京和上海同时举行的载人航天工程空间应用暨空间站高等植物培养实验阶段性进展情况介绍会上获悉，中国空间站问天实验舱内的拟南芥和水稻种子萌发已成功启动，目前生长状态良好，后续将开展拟南芥和水稻在太空“从种子到种子”全生命周期实验。

2022年7月，问天实验舱成功发射并与天和核心舱交会对接，7月28日，载有实验样品拟南芥种子和水稻种子的实验单元，由航天员安装至问天实验舱的生命生态通用实验模块中，通过地面程序注入指令于7月29日启动实验。

目前拟南芥幼苗已长出多片叶子，高秆水稻幼苗已长至30厘米左右高，矮秆水稻也长至5至6厘米高。“此前，我国已成功完成过拟南芥在太空‘从种子到种子’全生命周期实验，希望通过本次研究，在国际上首次完成空间微重力条件下水稻‘从种子到种子’全生命周期的培养实验，并获得水稻培养的关键环境参数，为利用水稻进行空间粮食生产提供理论指导。”中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼说。

郑慧琼说，由于种植空间和能源供给都十分稀缺，太空种植的农作物必须具备高产优质、高生产效率和低能源消耗的特性。

据介绍，在过去60余年中，科学家对于在空间种植和栽培植物进行了大量研究，当前研究重点逐渐由对植物幼苗阶段的研究扩展至种子生产研究，但目前只有油菜、小麦、豌豆等少数几种作物在空间完成了“从种子到种子”的实验。

“开花是植物发育的关键环节。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。”郑慧琼说，本次实验将探索利用空间环境因素控制植物的开花，实现在较小封闭空间中令植物生产效率最大化的可能途径，为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。　

新闻延伸

“从种子到种子”全生命周期研究

为何要开展太空种植农作物研究

中科院分子植物科学卓越创新中心郑慧琼研究员指出，“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”生命科学实验项目主要研究空间微重力条件下，拟南芥和水稻的开花调控的分子机理。“开花”是植物结出新一代种子的前提。农作物的种子既是粮食，也是繁殖下一代的载体。随着载人深空探测的发展深入，比如登陆火星，要想真正解决人类长期空间探索的粮食保障问题，不可能单纯依靠从地球上携带粮食来满足航天员长期的空间生活和工作需求，必须要解决在空间生产粮食这一难题。由于地球生命不可能在严酷的太空环境条件下无保护生存，未来的太空作物生产必须要在完全封闭的人造环境中进行，种植空间和能源供给都十分稀缺。因此，太空种植的农作物必须具备高产优质、高生产效率和低能源消耗等要求。

她说，本次实验的目标是完成拟南芥和水稻在中国空间站“从种子到种子”全生命周期的培养研究，探索利用空间环境因素控制植物的开花，来实现在较小的封闭空间中植物生产效率最大化的可能途径，同时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。

聚焦微重力

与植物开花三大科学问题

郑慧琼透露，“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”生命科学实验项目将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？

围绕这三大关键科学问题，研究团队将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，以及二者在植物对空间环境适应性中的作用机理。

郑慧琼表示，希望通过本次研究，实现中国科学家在国际上率先完成空间微重力条件下水稻从“种子到种子”全生命周期的培养实验，并获得水稻培养的关键环境参数，为进一步解析空间微重力对水稻生长发育的影响及分子基础，利用水稻进行空间粮食生产提供重要理论指导。

同时，通过转录组分析比较拟南芥和水稻两种模式植物在空间环境中开花途径关键基因的表达及其调控网络的变化，解析空间微重力对于长日和短日植物开花的分子机理，为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。

来源：新华社