在太空的植物如何生長(zhǎng)？神舟十四號(hào)帶回了答案。

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12月4日晚，神舟十四號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。第一財(cái)經(jīng)從中國(guó)科學(xué)院獲悉，4日當(dāng)天，隨艙下行的載人空間站第三批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品在著陸場(chǎng)交付空間應(yīng)用系統(tǒng)，并于5日凌晨返回北京，順利交接相關(guān)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。

返回的樣品包括3個(gè)生物樣品冷包和1個(gè)無(wú)容器樣品袋，其中3個(gè)生物樣品冷包裝載的是水稻和擬南芥的實(shí)驗(yàn)樣品，無(wú)容器樣品袋中為4盒無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)樣品。其中，水稻和擬南芥種子經(jīng)歷了120天的空間培育生長(zhǎng)，完成了從種子到種子的發(fā)育全過(guò)程，是國(guó)際上首次在軌獲得水稻種子。目前，返回水稻和擬南芥樣品一部分已做固定處理，水稻種子將帶回中科院分子植物卓越中心實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)培養(yǎng)。

作為人類主要的糧食作物，水稻養(yǎng)活了世界上近一半的人口，也是未來(lái)載人深空探測(cè)生命支持系統(tǒng)的主要候選糧食作物。利用空間微重力進(jìn)行水稻育種也是空間植物學(xué)研究的重要方向之一。種子既是人類的糧食，也是繁殖下一代植物的載體，人類要在空間長(zhǎng)期生存，就必須要保證植物能夠在空間完成世代交替，成功繁殖種子。但是，之前國(guó)際上在空間只完成了擬南芥、油菜、豌豆和小麥從種子到種子的培養(yǎng)，而主要糧食作物水稻，此前尚沒有能夠在空間完成水稻全生命周期的培養(yǎng)。

和人進(jìn)入太空后一樣，植物也會(huì)有一些“航天綜合癥”，那么在空間中，高等植物如何從種子到種子？

在我國(guó)空間站生命科學(xué)項(xiàng)目中，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心鄭慧瓊研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”，在國(guó)際上首次開展了水稻從種子到種子全生命周期空間培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，開花是結(jié)種子的前提，研究團(tuán)隊(duì)利用模式植物擬南芥，也系統(tǒng)地研究了空間微重力對(duì)植物開花的影響。

從今年7月29日注入營(yíng)養(yǎng)液?jiǎn)?dòng)實(shí)驗(yàn)，至11月25日結(jié)束實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目共在軌開展實(shí)驗(yàn)120天，完成了擬南芥和水稻種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、開花結(jié)籽全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。期間航天員在軌進(jìn)行了三次樣品采集。

鄭慧瓊此前對(duì)第一財(cái)經(jīng)在內(nèi)的媒體介紹，該項(xiàng)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(jī)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(cè)的發(fā)展深入，比如登陸火星，要想真正解決人類長(zhǎng)期空間探索的糧食保障問(wèn)題，不可能單純依靠從地球上攜帶糧食來(lái)滿足航天員長(zhǎng)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。

“希望通過(guò)本次研究，在國(guó)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(shí)驗(yàn)，并獲得水稻培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，為進(jìn)一步解析空間微重力對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響及分子基礎(chǔ)，利用水稻進(jìn)行空間糧食生產(chǎn)提供重要理論指導(dǎo)?！编嵒郗偢嬖V記者。

按計(jì)劃，在北京交接樣品后，從太空返回的樣本將轉(zhuǎn)運(yùn)至上海實(shí)驗(yàn)室中做進(jìn)一步檢測(cè)分析。研究人員將對(duì)返回樣品進(jìn)行分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)和代謝等相關(guān)分析,通過(guò)檢測(cè)及分析研究，解析空間微重力對(duì)于擬南芥和水稻作用的規(guī)律和分子基礎(chǔ)，為進(jìn)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)。

據(jù)分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心介紹，本次空間項(xiàng)目主要完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有幾個(gè)，包括在軌完成了水稻從種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、抽穗和結(jié)籽全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)并通過(guò)獲取圖像進(jìn)行分析；完成了剪株后空間再生稻成功培育并結(jié)出了成熟的種子（二茬）；在軌完成擬南芥種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和不同三個(gè)生物鐘調(diào)控的開花關(guān)鍵基因?qū)臻g微重力響應(yīng)的圖像觀察分析并在軌采集了樣品。

通過(guò)對(duì)空間獲取的圖像分析，并與地面對(duì)照比較，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)空間微重力對(duì)水稻的多種農(nóng)藝性狀，包括株高、分蘗數(shù)、生長(zhǎng)速率、水分調(diào)控、對(duì)光反應(yīng)、開花時(shí)間、種子發(fā)育過(guò)程以及結(jié)實(shí)率等多方面的影響。

實(shí)驗(yàn)也有一些初步的發(fā)現(xiàn)，比如在空間進(jìn)行再生稻實(shí)驗(yàn)并獲得再生稻的種子。從剪株20天后就可以再生出了2個(gè)稻穗，說(shuō)明空間狹小的封閉環(huán)境中再生稻是可行的，為空間作物的高效生產(chǎn)提供了新的思路和實(shí)驗(yàn)證據(jù)。該技術(shù)可以大大增加單位體積中的水稻產(chǎn)量，也是國(guó)際上首次在空間嘗試的再生稻技術(shù)。

另外，水稻空間開花時(shí)間比地面略有提前，但是，灌漿時(shí)間延長(zhǎng)了10多天，大部分穎殼不能關(guān)閉。開花時(shí)間和穎殼閉合均是水稻的重要農(nóng)藝性狀，二者在保障植物充分的生殖生長(zhǎng)、獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子方面都有重要作用，此過(guò)程受到基因表達(dá)的調(diào)控，后續(xù)將利用返回樣品進(jìn)一步分析。

標(biāo)簽： 生命周期 糧食作物 種子萌發(fā) 創(chuàng)新中心 中國(guó)科學(xué)院