在太空的植物如何生長？神舟十四號(hào)帶回了答案。

12月4日晚，神舟十四號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。第一財(cái)經(jīng)從中國科學(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，無容器樣品袋中為4盒無容器材料實(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，完成了從種子到種子的發(fā)育全過程，是國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)。

【資料圖】

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，也是未來載人深空探測生命支持系統(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？

在我國空間站生命科學(xué)項(xiàng)目中，中國科學(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日注入營養(yǎng)液啟動(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、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。隨著載人深空探測的發(fā)展深入，比如登陸火星，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。

“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(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)。”鄭慧瓊告訴記者。

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,通過檢測及分析研究，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、抽穗和結(jié)籽全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)并通過獲取圖像進(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)、生長速率、水分調(diào)控、對(duì)光反應(yīng)、開花時(shí)間、種子發(fā)育過程以及結(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、獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子方面都有重要作用，此過程受到基因表達(dá)的調(diào)控，后續(xù)將利用返回樣品進(jìn)一步分析。

標(biāo)簽： 神舟十四號(hào)