国际首次!中国空间站种出的水稻种子长这样

2022-12-05 17:07     人民日报

北京时间 2022 年 12 月 4 日 20 时 09 分,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。当天,经历了 120 天全生命周期的水稻和拟南芥种子,随同其他载人空间科学实验样品交付空间应用系统。

水稻是人类主要的粮食作物,养活了世界上近一半的人口,也是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物。利用空间微重力进行水稻育种也是空间植物学研究的重要方向之一。种子既是人类的粮食,也是繁殖下一代植物的载体,人类要在空间长期生存,就必须要保证植物能够在空间完成世代交替,成功繁殖种子。但是,之前国际上在空间只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦从种子到种子的培养,而主要粮食作物水稻,此前尚没有能够在空间完成水稻全生命周期的培养。

在我国空间站生命科学项目中,中国科学院分子植物科学卓越创新中心郑慧琼研究团队承担了 " 微重力条件下高等植物开花调控的分子机理 ",在国际上首次开展了水稻从种子到种子全生命周期培养实验。同时,开花是结种子的前提,研究团队利用模式植物拟南芥,也系统地研究了空间微重力对植物开花的影响。

从 2022 年 7 月 29 日注入营养液启动实验,至 11 月 25 日结束实验,本项目共在轨开展实验 120 天,完成了拟南芥和水稻种子萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养实验。期间航天员在轨进行了三次样品采集,包括 9 月 21 日孕穗期水稻样品采集;10 月 12 日拟南芥开花期样品采集和 11 月 25 日水稻和拟南芥种子成熟期样品采集。采集后,开花或孕穗期样品保存于 -80 ℃低温存储柜中,种子成熟期样品保存于 4 ℃低温存储柜。12 月 4 日,样品随神舟十四号返回地面。按计划在北京交接样品后,转运至上海实验室中做进一步检测分析。

本次空间项目主要完成的实验内容包括:(1)在轨完成了水稻从种子萌发、幼苗生长、抽穗和结籽全生命周期的培养实验并通过获取图像进行分析;(2)完成了剪株后空间再生稻成功培育并结出了成熟的种子(二茬)。(3)在轨完成拟南芥种子萌发、幼苗生长和不同三个生物钟调控的开花关键基因对空间微重力响应的图像观察分析并在轨采集了样品。

图 1 水稻在问天舱生命生态实验柜通用生物培养模块中完成从种子到种子全生命周期不同发育阶段代表性图片。图像上的数字表示注入营养液启动实验后的天数。

图 2 空间再生水稻的过程图像,图中的时间为剪株后的天数。

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