太空旅行120天水稻和擬南芥有何變化

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太空旅行120天，水稻和擬南芥有何變化載人空間站第三批空間科學試驗樣品交接儀式。

中國科學院供圖空間水稻原生稻和再生稻圖片，顯示空間稻穗與穎殼張開的表型。中國科學院供圖【科技前沿】12月4日，在太空中經受了120天全生命周期的水稻和擬南芥種子，跟隨神舟十四號飛船順當返航。

這意味著我國在國際上首次勝利開展了水稻從種子到種子全生命周期培育試驗。

據(jù)介紹，這項討論的學名是“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”，由中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心鄭慧瓊團隊擔當。

那么，為什么要進行這一試驗？又有哪些收獲？為什么要把水稻和擬南芥送到太空鄭慧瓊介紹，水稻是人類主要的糧食作物，養(yǎng)活了世界上近一半的人口，也是

將來載人深空探測生命支持系統(tǒng)的主要候選糧食作物。

利用空間微重力進行水稻育種是空間植物學討論的重要方向之一。

“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，就必需要保證植物能夠在空間完成世代交替，勝利繁殖種子。

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育，而主要糧食作物水稻，此前尚沒有能夠在空間完成全生命周期的培育?！倍Ｊ街参飻M南芥主要擔當了“開花”部分的討論。

鄭慧瓊說：“開花是結種子的前提，我們利用模式植物擬南芥，系統(tǒng)地討論了空間微重力對植物開花的影響。

”水稻和擬南芥的太空之旅經受了什么鄭慧瓊介紹，在軌試驗從2022年7月29日注入養(yǎng)分液啟動

試驗，至11月25日結束試驗，完成了擬南芥和水稻種子萌發(fā)、幼苗生長、開花結籽全生命周期的培育試驗。期間，航天員在軌進行了三次樣品采集9月21日孕穗期水稻樣品采集，10月12日擬南芥開花期樣品采集，11月25日水稻和擬南芥種子成熟期樣品采集。采集后，開花或孕穗期樣品保存于-80低溫存儲柜中，種子成熟期樣品保存于4低溫存儲柜。

鄭慧瓊說，本次主要完成了三項空間試驗內容。

第一，在軌完成了水稻從種子萌發(fā)、幼苗生長、抽穗和結籽全生命周期的培育試驗，并通過獵取圖像進行分析。其次，完成了剪株后空間再生稻勝利培育并結出了成熟的種子（二茬）。第三，在軌完成擬南芥種子萌發(fā)、幼苗生長和不同三個生物鐘調控的開花關鍵基因

對空間微重力響應的圖像觀看分析，并在軌采集了樣品。

如今，樣品已經轉運至位于上海的中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心，做進一步檢測分析。試驗有哪些初步發(fā)覺通過對空間獵取的圖像分析，并與地面對比比較，發(fā)覺空間微重力對水稻的多種農藝性狀，包括株高、分蘗數(shù)、生長速率、水分調控、對光反應、開花時間、種子發(fā)育過程以及牢固率等多方面的影響?？茖W家們已經得到了一些初步發(fā)覺：首先，發(fā)覺水稻的株型在空間變得更為松散，主要是莖葉夾角變大；矮稈水稻變得更矮，高稈水稻的高度沒有受到明顯的影響。

此外，生物鐘掌握的水稻葉片生長螺旋上升運動在空間更為凸顯。

其次，水稻空間開花時間比地面略有提前，但是，灌漿時間延長了10多天，大

部分穎殼不能關閉。鄭慧瓊說：“開花時間和穎殼閉合均是水稻的重要農藝性狀，二者在保障植物充分的生殖生長以獲得高產優(yōu)質種子方面都有重要作用，此過程受到基因表達的調控，后續(xù)將利用返回樣品進一步分析?！痹俅?，在空間進行再生稻試驗并獲得再生稻的種子。

鄭慧瓊說：“從剪株20天后就可以再生出兩個稻穗，說明空間狹小的封閉環(huán)境中再生稻是可行的，這為空間作物的高效生產供應了新的思路和試驗證據(jù)。該技術可以大大增加單位體積中的水稻產量，也是國際上首次在空間嘗試的再生稻技術?！弊罱K，首次對空間生物鐘調控光周期開花的關鍵基因進行討論。

利用基因突變和轉基因的方法，構建了三種不同開花時間的擬南芥，分別是：提前開花，延遲開花和正常開花（野生型）。鄭慧瓊介紹，通過對空間擬南芥生長發(fā)育的圖譜觀看與分析，發(fā)覺開花關鍵基因對微重力的響應與地面有明顯的差異，其中在地面提早開花的擬南芥在微重力條件下開花時間也大大延長?！按送?，生物鐘基因突變后，空間擬南芥的下胚軸過度伸長，說明生物鐘基因表達對于維持擬南芥在空間生長的正常形態(tài)和適應空間環(huán)境