水稻首次在太空結(jié)籽

      水稻是人類主要的糧食作物，也是未來載人深空探測(cè)生命支持系統(tǒng)的主要候選糧食作物，利用空間微重力進(jìn)行水稻育種，是空間植物學(xué)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(yǎng)。而在中國空間站內(nèi)，“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”項(xiàng)目瞄準(zhǔn)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(yǎng)液啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，至11月25日結(jié)束實(shí)驗(yàn)，水稻和擬南芥種子在中國空間站內(nèi)經(jīng)歷了120天的空間培育生長，完成了種子萌發(fā)、幼苗生長、開花結(jié)籽這一“從種子到種子”的發(fā)育全過程。這是國際上首次完成的水稻全生命周期培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

      期間，航天員在軌進(jìn)行了三次樣品采集，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。采集后，開花或孕穗期樣品保存于零下80攝氏度的低溫存儲(chǔ)柜中，種子成熟期樣品保存于4攝氏度低溫存儲(chǔ)柜。

      水稻和擬南芥的在軌實(shí)驗(yàn)樣品分別裝在3個(gè)生物樣品冷包中，隨飛船返回地球。后續(xù)，科學(xué)家將對(duì)返回樣品進(jìn)行分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)和代謝等相關(guān)分析，通過檢測(cè)及分析研究，解析空間微重力對(duì)于擬南芥和水稻作用的規(guī)律和分子基礎(chǔ)，為進(jìn)一步創(chuàng)制適應(yīng)空間環(huán)境的作物和開發(fā)利用空間微重力環(huán)境資源提供理論依據(jù)。

      水稻在太空開花時(shí)間提前

      水稻在太空中的長勢(shì)是科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。在空間站微重力環(huán)境下生長的水稻，其多種農(nóng)藝性狀都與地面有所不同。

      其株型在空間變得更為松散，矮桿水稻變得更矮，高稈水稻的高度沒有受到明顯的影響；水稻在空間開花時(shí)間比地面略有提前，但灌漿時(shí)間延長了10多天；大部分的穎殼不能關(guān)閉。開花時(shí)間和穎殼閉合在保障植物充分的生殖生長、獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子方面有重要作用，科研人員將利用返回樣品進(jìn)行進(jìn)一步分析。

      此外，航天員還在空間站內(nèi)開展了再生稻實(shí)驗(yàn)，并獲得了再生稻的種子，水稻剪株后僅20天就再生出了2個(gè)稻穗。研究人員認(rèn)為，這為空間作物的高效生產(chǎn)提供了新的思路和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，該技術(shù)可以大大增加單位體積中的水稻產(chǎn)量，也是國際上首次在空間嘗試的再生稻技術(shù)。

      擬南芥在太空也順利開花，科研人員首次對(duì)空間生物鐘調(diào)控光周期開花的關(guān)鍵基因進(jìn)行研究。后續(xù)還將進(jìn)一步利用返回材料，對(duì)擬南芥適應(yīng)空間環(huán)境的分子基礎(chǔ)進(jìn)行深入解析。

      無容器材料實(shí)驗(yàn)柜穩(wěn)定運(yùn)行

      在本次返回的無容器樣品袋中，還裝著4盒無容器材料實(shí)驗(yàn)樣品，這是空間站無容器材料實(shí)驗(yàn)柜在微重力環(huán)境下開展實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的樣品。

      無容器材料實(shí)驗(yàn)柜是國內(nèi)首個(gè)、國際上第二臺(tái)在軌成功運(yùn)行的同類實(shí)驗(yàn)設(shè)施，到目前為止已實(shí)現(xiàn)在軌穩(wěn)定運(yùn)行590余天，順利完成了7盒材料樣品在軌實(shí)驗(yàn)，成功加熱樣品73顆。

      中科院表示，通過長期在軌實(shí)驗(yàn)，空間應(yīng)用系統(tǒng)突破并掌握了一系列關(guān)鍵技術(shù)，獲取了大量重要的科學(xué)數(shù)據(jù)，揭示了一批空間實(shí)驗(yàn)新現(xiàn)象，并通過地面分析研究，產(chǎn)出了一些初步成果，在國際著名頂級(jí)期刊上發(fā)表了多篇論文。后續(xù)，科學(xué)家將繼續(xù)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(shù)測(cè)量，以獲得地面高性能制備工藝關(guān)鍵條件，指導(dǎo)地面新材料制備。

      責(zé)編｜翟巧紅     編輯｜趙雯

      來源｜北京日?qǐng)?bào)客戶端 記者：劉蘇雅，供圖：中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中科院空間應(yīng)用中心，視頻：中科院之聲 ID：zkyzswx