據(jù)鄭慧瓊介紹，當(dāng)下科學(xué)家的研究重點已逐漸從對植物幼苗階段的研究擴展至種子生產(chǎn)研究。但是，目前只有油菜、小麥和豌豆少數(shù)幾種作物在空間完成了從種子到種子的實驗。

在空間條件下，植物開花時間延遲、開花數(shù)目少、種子結(jié)實率低和種子質(zhì)量下降等問題仍然沒有克服。

“開花”是植物結(jié)出新一代種子的前提，因此研究如何控制植物發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開花的調(diào)控機理尤為重要。這為改進空間植物培養(yǎng)技術(shù)，探索更多的適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。

在這一背景下，鄭慧瓊研究團隊承擔(dān)了“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機理”生命科學(xué)實驗項目。該項目聚焦三個關(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?

圍繞這三個關(guān)鍵科學(xué)問題，本次空間實驗樣品采用了擬南芥和水稻兩種模式植物，研究在空間微重力條件下，擬南芥和水稻開花調(diào)控的分子機理。

為何選用這兩種模式植物?鄭慧瓊解釋，擬南芥代表雙子葉、長日、十字花科植物，很多蔬菜，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，如小麥、玉米等屬于禾本科。

據(jù)介紹，科研人員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(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及二者對空間環(huán)境適應(yīng)性的作用機理。

探索植物生產(chǎn)效率最大化途徑

據(jù)鄭慧瓊介紹，本次實驗用的水稻生長周期較短，70天左右就能抽穗結(jié)籽，后續(xù)還會通過地面對照組實驗，進一步分析水稻在空間站的生長情況。

“我國在水稻方面有著深厚的研究基礎(chǔ)，航天員在軌時間能夠滿足水稻生長周期要求，同時問天實驗艙提供了適宜水稻生長的溫度，我們才可以順利開展科學(xué)實驗。這也是國際上首次對水稻‘從種子到種子’的研究。”鄭慧瓊說。

空間站“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)研究有何作用?鄭慧瓊表示，這項研究可以探索利用空間環(huán)境因素控制植物開花，以探尋在較小的封閉空間中植物生產(chǎn)效率最大化的可能途徑。

此外，實驗還會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行功能驗證，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。

“實驗最理想的狀態(tài)是水稻在空間站結(jié)種，并在空間站繼續(xù)種植。我們后續(xù)還會開展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究，探索空間站水稻生長規(guī)律并推廣到實際生產(chǎn)中。”鄭慧瓊表示。

關(guān)鍵詞： 問天實驗艙水稻 擬南芥種子和水稻種子 高稈水稻幼苗 水稻全生命周期培養(yǎng)