微重力條件下水稻的生長發(fā)育情況。來源：中國科學(xué)院

人民網(wǎng)北京8月29日電 （記者趙竹青）記者29日從中國科學(xué)院獲悉：于7月24日跟隨中國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入太空的實(shí)驗(yàn)樣品——擬南芥種子和水稻種子目前已成功萌發(fā)。擬南芥幼苗已長出多片葉子，高稈水稻幼苗已長至30厘米左右高，矮稈水稻也有5-6厘米高，生長狀態(tài)良好。

從人類開展航天技術(shù)研究以來，如何利用植物保障人類在地外環(huán)境中生存所需要的食物、氧氣和純凈水，成為空間生命科學(xué)最為關(guān)注的問題。在過去六十多年中，科學(xué)家們對于在空間種植和栽培植物進(jìn)行了大量的研究，在各種空間飛行器中進(jìn)行了20多種植物的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

2022年7月24日，我國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會(huì)對接，問天實(shí)驗(yàn)艙搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。7月28日，載有實(shí)驗(yàn)樣品擬南芥種子和水稻種子的實(shí)驗(yàn)單元，由航天員安裝至問天實(shí)驗(yàn)艙的生命生態(tài)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊中，通過地面程序注入指令于7月29日啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。目前已成功啟動(dòng)了擬南芥和水稻的種子萌發(fā)。

中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員、中國空間站問天艙“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄭慧瓊介紹，擬南芥幼苗已長出多片葉子，高稈水稻幼苗已長至30厘米左右高，矮稈水稻也有5-6厘米高，生長狀態(tài)良好，后續(xù)將完成擬南芥和水稻在空間從種子到種子全生命周期的實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)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(jìn)行分析。

據(jù)了解，本次空間實(shí)驗(yàn)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(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。

鄭慧瓊介紹，本次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)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(shí)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(shí)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(jìn)行功能驗(yàn)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。

本次項(xiàng)目將聚焦三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題：微重力怎樣影響開花？微重力影響植物開花的分子機(jī)理是什么？能否利用微重力環(huán)境作用來控制植物的開花？圍繞這三個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)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(dá)變化，進(jìn)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(dá)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(jī)理。

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(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)。同時(shí)，通過轉(zhuǎn)錄組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(dá)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(jī)理，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)。

微重力條件下水稻的生長發(fā)育情況組圖。中國科學(xué)院供圖

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