中國空間站種出水稻種子

12月4日,神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。隨艙下行的載人空間站第三批空間科學實驗樣品在著陸場交付空間應用系統,包括3個生物樣品冷包和1個無容器樣品袋。
水稻在問天艙生命生態實驗櫃通用生物培養模塊中完成從種子到種子全生命週期不同發育階段代表性圖片。圖像上的數字表示注入營養液啟動實驗後的天數。
水稻在問天艙生命生態實驗櫃通用生物培養模塊中完成從種子到種子全生命週期不同發育階段代表性圖片。圖像上的數字表示注入營養液啟動實驗後的天數。
該批樣品於5日順利運抵中國科學院空間應用工程與技術中心,經檢查確認返回樣品完好後,樣品順利交接至相關實驗科學家手中。其中就包括了經過120天的空間培育生長,國際上首次在軌獲得的水稻種子。
水稻首次在太空結籽
水稻是人類主要的糧食作物,也是未來載人深空探測生命支持系統的主要候選糧食作物,利用空間微重力進行水稻育種,是空間植物學研究的重要方向之一。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,就必須要保證植物能夠在空間完成世代交替。

此前,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”的培養。而在中國空間站內,“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”專案瞄準了水稻和擬南芥兩種植物。

神十四乘組在軌期間,從7月29日注入營養液啟動實驗,至11月25日結束實驗,水稻和擬南芥種子在中國空間站內經歷了120天的空間培育生長,完成了種子萌發、幼苗生長、開花結籽這一“從種子到種子”的發育全過程。這是國際上首次完成的水稻全生命週期培養實驗。

期間,太空人在軌進行了3次樣品採集,包括孕穗期水稻樣品、擬南芥開花期樣品及水稻和擬南芥種子成熟期樣品。採集後,開花或孕穗期樣品保存於零下80攝氏度的低溫存儲櫃中,種子成熟期樣品保存於4攝氏度低溫存儲櫃。

水稻和擬南芥的在軌實驗樣品分別裝在3個生物樣品冷包中,隨飛船返回地球。後續,科學家將對返回樣品進行分子生物學、細胞學和代謝等相關分析,通過檢測及分析研究,解析空間微重力對於擬南芥和水稻作用的規律和分子基礎,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。
水稻在太空開花時間提前
水稻在太空中的長勢是科研人員關注的重點。在空間站微重力環境下生長的水稻,其多種農藝性狀都與地面有所不同。

其株型在空間變得更為鬆散,矮杆水稻變得更矮,高稈水稻的高度沒有受到明顯的影響;水稻在空間開花時間比地面略有提前,但灌漿時間延長了10多天;大部分的穎殼不能關閉。開花時間和穎殼閉合在保障植物充分的生殖生長、獲得高產優質種子方面有重要作用,科研人員將利用返回樣品進行進一步分析。

此外,太空人還在空間站內開展了再生稻實驗,並獲得了再生稻的種子,水稻剪株後僅20天就再生出了2個稻穗。研究人員認為,這為空間作物的高效生產提供了新的思路和實驗證據,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。

擬南芥在太空也順利開花,科研人員首次對空間生物鐘調控光週期開花的關鍵基因進行研究。後續還將進一步利用返回原材料,對擬南芥適應空間環境的分子基礎進行深入解析。
無容器材料實驗櫃穩定運行
在本次返回的無容器樣品袋中,還裝著4盒無容器原材料實驗樣品,這是空間站無容器原材料實驗櫃在微重力環境下開展實驗產生的樣品。

無容器原材料實驗櫃是中國首個、國際上第二台在軌成功運行的同類實驗設施,到目前為止已實現在軌穩定運行590餘天,順利完成了7盒原材料樣品在軌實驗,成功加熱樣品73顆。

中科院表示,通過長期在軌實驗,空間應用系統突破並掌握了一系列關鍵技術,獲取了大量重要的科學數據,揭示了一批空間實驗新現象,並通過地面分析研究,產出了一些初步成果,在國際著名頂級期刊上發表了多篇論文。

後續,科學家將繼續加快開展新型金屬合金深過冷凝固過程研究和熱物性參數測量,以獲得地面高性能製備工藝關鍵條件,指導地面新原材料製備◆

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