目前，随着問天實驗艙上行的高等植物培養實驗已經取得階段性進展。據中科院相關專家介紹，目前，實驗樣品拟南芥種子和水稻種子樣品的生長狀态良好，已取得階段性成果。

神舟十四号航天員乘組将實驗單元安裝至生命生态通用實驗模塊

從人類發射第一顆人造地球衛星以來，如何利用植物保障人類在地外環境中生存所需要的食物、氧氣和純淨水，成為空間生命科學最為關注的問題。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控的分子機理。

高杆水稻幼苗已長至30厘米左右高

7月28日，載有實驗樣品拟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态通用實驗模塊中，并于7月29日啟動實驗。

蔡旭哲打開生命生态通用實驗模塊

目前已成功啟動了拟南芥和水稻的種子萌發，拟南芥幼苗已長出葉子，高杆水稻幼苗已長至30厘米左右高，矮杆水稻也有5-6厘米高，生長狀态良好，後續将完成拟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，最終随航天員返回地面進行分析。

微重力條件下水稻的生長發育情況

本次空間實驗樣品拟南芥和水稻是兩種模式植物。

拟南芥代表雙子葉、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，拟南芥和水稻的開花調控的分子機理。

空間站内水稻生長狀态良好

“開花”是植物結出新一代種子的前提。農作物的種子既是糧食，也是繁殖下一代的載體。随着載人深空探測的發展深入，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産糧食這一難題。由于地球生命不可能在嚴酷的太空環境條件下無保護地生存，未來的太空作物生産必須要在完全封閉的人造環境中進行，種植空間和能源供給都十分稀缺。因此，太空種植的農作物必須具備高産優質、高生産效率和低能源消耗的要求。

微重力條件下拟南芥的生長發育情況

從種子到種子全生命周期的培養研究

本次實驗的目标是完成拟南芥和水稻在空間站從種子到種子全生命周期的培養研究，探索利用空間環境因素控制植物的開花，來實現在較小的封閉空間中植物生産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，鑒定空間微重力調控植物開花的關鍵樞紐基因并對其進行功能驗證，為下一步構建适應空間微重力環境的高産優質農作物提供分子元件。

“太空水稻”

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麼？能否利用微重力環境作用來控制植物的開花？這是本次項目聚焦的三個關鍵科學問題。

圍繞這三個關鍵的科學問題，通過分析比較微重力在植物開花過程中的作用，獲取微重力調控開花的分子基礎與關鍵基因的表達變化，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控網絡及二者在植物對空間環境适應性中的作用機理。

“太空拟南芥”

分子植物科學卓越創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”全生命周期的培養實驗，并獲得水稻培養的關鍵環境參數，為進一步解析空間微重力對水稻生長發育的影響及分子基礎，利用水稻進行空間糧食生産提供重要理論指導。同時，通過轉錄組分析比較拟南芥和水稻兩種模式植物在空間環境中開花途徑關鍵基因的表達及其調控網絡的變化，解析空間微重力對于長日和短日植物開花的分子機理，為進一步創制适應空間環境的作物和開發利用空間微重力環境資源提供理論依據。

為空間糧食作物生産提供指導

早期人們的空間植物培養實驗主要目标是如何在空間環境中養活植物，使其能夠萌發、生長、開花和産生種子，當這些目标實現後，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産研究。

但是，目前隻有油菜、小麥和豌豆少數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、開花數目少、種子結實率低和種子質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育的關鍵環節開花的調控機理，為改進空間植物培養技術和探索更多的适應空間生命保障要求的糧食作物生産提供指導。

不積跬步無以至千裡，相信在不遠的将來，中國空間植物培養技術會結出累累碩果，推動中國載人航天邁向更遠的深空。

來源：科創中國

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