我国首次完成“从种子到种子”全过程空间植物培养实验

   日期:2018-10-03     来源:植物网    作者:zhiwuwang    评论:0    
核心提示:随着载人航天的发展,航天员未来必将长期驻留在空间环境当中。而人类生存的食物和能量来源绝大部分都由植物提供,如何在太空中培育植物,是人类长期在太空生活所必须解决的问题。

  随着载人航天的发展,航天员未来必将长期驻留在空间环境当中。而人类生存的食物和能量来源绝大部分都由植物提供,如何在太空中培育植物,是人类长期在太空生活所必须解决的问题。天宫二号实验平台,为空间高等植物培养项目提供了前所未有的长时间空间微重力的研究机会,在目前已历时两年的实验过程中,科学家们都进行了怎样的研究?发现了哪些新规律?一起来看看。

  在天宫二号上,搭载有一个温度适宜、光照可控的迷你培养箱,里面种植有粮食作物的典型代表水稻,和绿叶植物的典型代表拟南芥。除了部分植物样品在2016年11月18日随着神舟十一号返回地面,其它大部分植物样品至今仍然留在天宫二号上面。以往的太空植物培养实验周期都不超过20天,只能展开幼苗阶段的实验。这次是我国首次在空间完成“从种子到种子”全过程的空间植物培养实验。

  天宫二号空间生物技术和植物细胞工程研究组组长 郑慧琼:也就是说等种子上天以后,然后在天上经过生长发育,最后又结了种子这个过程。长周期的实验在国际上面也是比较少,这样的实验是非常重要的,来保障人类生存所需要的食物、水、氧气,必须要解决的一个关键问题之一。

  为了获得植物在太空发育全过程的图像,培养箱内安装有三部相机,其中一部为具有特殊功能的荧光相机,用来研究绿色荧光蛋白标记的开花基因,在国际上首次完成了空间开花基因的表达观察。研究发现,在微重力环境下,拟南芥开花比地面对照,延迟约22天。

  天宫二号空间生物技术和植物细胞工程研究组组长 郑慧琼:假如说我们将来要吃长叶子的东西,开花晚挺好的,但如果我们水稻晚(开花)了以后,那对它结籽有影响,以后我们要通过改造,让它更加适应空间环境。

  太空培养箱中提供有两个拟南芥培养单元和两个水稻培养单元,分别为长日照和短日照培养单元,对植物全生命周期在两种不同光照条件下的生长进行观察。研究发现,微重力条件下,水稻叶片吐水活性明显增强,也就是叶片上产生的露珠明显更多更大,并且长日条件比短日条件更促进吐水。

  天宫二号空间生物技术和植物细胞工程研究组组长 郑慧琼:这个过程就是有好处也有不好,就是因为水球太大了影响植物在空间的生长,因为湿度太大。另一方面就是为我们将来建立有效的生命保障系统提供了线索,那可以通过植物来给人类提供纯净水。

  科学家还发现,在太空中,拟南芥衰老减缓、寿命增长、生物钟变慢,以及叶脉的网络密度增大、根的定向生长受阻等各种新的生长规律。这次实验,对植物在太空微重力条件下,从种子萌发、幼苗生长、生殖到衰老的全生命周期进行了全面的图样采集与观察,为我国在将要建成的空间站上开展同类研究奠定了技术基础。

  在位于云南的中国航天育种高原特色物种中心,通过“实践十号”、“长征七号”、“天宫二号”、“神舟十一号”搭载返回的98个优异植物品种的种子,在这里展开培育实验。经过太空超真空、强辐射、低重力的环境影响,这些植物出现了不同的变异变化,研究员对其中高产、抗病、果实大等正向变异的品种进行筛选和培育。

  云南省农科院花卉所副所长 李绅崇:已经取得了前期的一些进展以后,我们加大它的机理遗传方面的研究,争取跟我们分子育种结合起来以后,把整个育种周期缩短。

 
 
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