近日，神舟十四號航天員乘組帶來了最新在軌工作畫面，其中，航天員太空“種菜”的細節(jié)讓網(wǎng)友直呼“我的種菜DNA動了”。

目前，神舟十四號航天員乘組在軌工作正有條不紊地展開。除了利用核心艙內(nèi)的高微重力實驗柜等繼續(xù)開展科學實驗，問天艙內(nèi)，航天員在軌“種菜”開展生命科學實驗，通過太空環(huán)境中的培養(yǎng)實驗，探索其對動植物生長發(fā)育等各方面影響。

看到航天員在軌“種菜”的畫面，網(wǎng)友紛紛表示，“到哪兒都不忘種菜，實屬國人的傳統(tǒng)藝能”。

從人類發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來，如何利用植物保障人類在地外環(huán)境生存所需要的食物、氧氣和純凈水，成為空間生命科學最為關(guān)注的問題。今天，帶你解密中國空間站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)控的分子機理。

高桿水稻幼苗長勢喜人

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?zāi)K中，并于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)，擬南芥幼苗已長出葉子，高桿水稻幼苗已長至30厘米左右高，矮桿水稻也有5～6厘米高（以9月初媒體報道計算），生長狀態(tài)良好，后續(xù)將完成擬南芥和水稻在空間站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。

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，要想真正解決人類長期空間探索的糧食保障問題，不可能單純依靠從地球上攜帶糧食來滿足航天員長期的空間生活和工作需求，必須要解決在空間生產(chǎn)糧食這一難題。

由于地球生命不可能在嚴酷的太空環(huán)境條件下無保護地生存，未來的太空作物生產(chǎn)必須要在完全封閉的人造環(huán)境中進行，種植空間和能源供給都十分稀缺。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。

從種子到種子全生命周期的培養(yǎng)研究

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。

微重力怎樣影響開花？微重力影響植物開花的分子機理是什么？能否利用微重力環(huán)境作用來控制植物的開花？這是本次項目聚焦的三個關(guān)鍵科學問題。圍繞這三個關(guān)鍵的科學問題，通過分析比較微重力在植物開花過程中的作用，獲取微重力調(diào)控開花的分子基礎(chǔ)與關(guān)鍵基因的表達變化，進一步解析空間微重力條件下長日和短日植物開花基因表達的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及二者在植物對空間環(huán)境適應(yīng)性中的作用機理。

分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員鄭慧瓊表示，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)。

為空間糧食作物生產(chǎn)提供指導

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，當這些目標實現(xiàn)后，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。同時，在空間條件下，植物開花時間延遲、開花數(shù)目少、種子結(jié)實率低和種子質(zhì)量下降等問題仍然沒有克服。因此，迫切需要研究如何控制植物發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)—開花的調(diào)控機理，為改進空間植物培養(yǎng)技術(shù)和探索更多的適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導。

不積跬步無以至千里，相信在不遠的將來，中國空間植物培養(yǎng)技術(shù)會結(jié)出累累碩果，推動中國載人航天邁向更遠的深空。