問天實驗艙高稈水稻幼苗長至30厘米

“目前，問天實驗艙高等植物實驗已成功啟動擬南芥和水稻的種子萌發，擬南芥幼苗長出多片葉子，高稈水稻幼苗長至30厘米左右，矮稈水稻也有五六厘米，生長狀態良好。”8月29日，在中國科學院召開的新聞發布會上，中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊介紹了我國空間站問天實驗艙高等植物培養實驗的最新進展。

她還說到，后續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驗，并在實驗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行分析。

在過去的60多年中，科學家對在空間種植和栽培植物進行了大量研究，在各種空間飛行器中進行了20多種植物的培養實驗。“早期人們對空間植物培養實驗主要目標是，如何在空間環境中養活植物，使其能夠萌發、生長、開花和結出種子，如今這些目標都實現了。”鄭慧瓊說，一些基本的空間植物生物學問題，如植物的向性生長，根的形成、萌發，種子成分，基因和蛋白質的表達變化等，也在此過程中得到了較為深入的研究。

當前，科學家研究的重點，逐漸由植物幼苗階段擴展至植物種子生產研究。“但是，目前只有油菜、小麥、豌豆等少數幾種作物在空間完成了從種子到種子實驗。”鄭慧瓊說，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適應空間生命保障要求的糧食作物生產提供指導。

2022年7月24日，我國空間站問天實驗艙成功發射并與天和核心艙交會對接，問天實驗艙搭載了生命生態實驗柜、生物技術實驗柜等科學實驗柜。鄭慧瓊研究團隊承擔了“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”生命科學實驗項目。

7月28日，載有實驗樣品擬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態通用實驗模塊中，通過地面程序注入指令，于7月29日啟動實驗。

擬南芥代表雙子葉、長日照、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、短日照、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，擬南芥和水稻的開花調控的分子機理。”鄭慧瓊說，開花是植物結出新一代種子的前提。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么？能否利用微重力環境作用來控制植物的開花？“我們的實驗要探索利用空間環境因素控制植物開花，從而尋找在較小的封閉空間中讓植物生產效率高的可能途徑。”鄭慧瓊說，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，為下一步構建適應空間微重力環境的高產優質農作物提供分子元件。

鄭慧瓊希望通過本次研究，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產提供重要的理論指導。

研究人員還將通過轉錄組分析，比較擬南芥和水稻兩種模式植物在空間環境中控制開花關鍵基因的表達及其調控網絡的變化，解析空間微重力影響長日照和短日照植物開花的分子機理，為進一步創制適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。