微重力條件下水稻的生長髮育情況。來源：中國科學院
人民網北京8月29日電 (記者趙竹青)記者29日從中國科學院獲悉：於7月24日跟隨中國空間站問天實驗艙進入太空的實驗樣品——擬南芥種子和水稻種子目前已成功萌發。擬南芥幼苗已長出多片葉子，高杆水稻幼苗已長至30釐米左右高，矮杆水稻也有5-6釐米高，生長狀態良好。
從人類開展航天技術研究以來，如何利用植物保障人類在地外環境中生存所需要的食物、氧氣和純淨水，成為空間生命科學最為關注的問題。在過去六十多年中，科學家們對於在空間種植和栽培植物進行了大量的研究，在各種空間飛行器中進行了20多種植物的培養實驗。
2022年7月24日，我國空間站問天實驗艙成功發射並與天和核心艙交會對接，問天實驗艙搭載了生命生態實驗櫃、生物技術實驗櫃等科學實驗櫃。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於7月29日啓動實驗。目前已成功啓動了擬南芥和水稻的種子萌發。
中科院分子植物卓越中心研究員、中國空間站問天艙“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”實驗項目負責人鄭慧瓊介紹，擬南芥幼苗已長出多片葉子，高杆水稻幼苗已長至30釐米左右高，矮杆水稻也有5-6釐米高，生長狀態良好，後續將完成擬南芥和水稻在空間從種子到種子全生命週期的實驗，並在實驗過程中由航天員採集樣品、冷凍保存，最終隨航天員返回地面進行分析。
據瞭解，本次空間實驗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、油菜等都屬於十字花科。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、玉米等屬於禾本科。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。
鄭慧瓊介紹，本次實驗的目標是完成擬南芥和水稻在空間站從種子到種子全生命週期的培養研究，探索利用空間環境因素控制植物的開花，來實現在較小的封閉空間中植物生產效率最大化的可能途徑，同時通過航天員在軌採集樣品，冷凍保存返回分析，鑑定空間微重力調控植物開花的關鍵樞紐基因並對其進行功能驗證，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。
本次項目將聚焦三個關鍵科學問題：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麼？能否利用微重力環境作用來控制植物的開花？圍繞這三個關鍵的科學問題，通過分析比較微重力在植物開花過程中的作用，獲取微重力調控開花的分子基礎與關鍵基因的表達變化，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控網絡及二者在植物對空間環境適應性中的作用機理。
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”全生命週期的培養實驗，並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髮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理論指導。同時，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開花途徑關鍵基因的表達及其調控網絡的變化，解析空間微重力對於長日和短日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。
微重力條件下水稻的生長髮育情況組圖。中國科學院供圖