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科學實驗\太空水稻回家 中國空間站育種成功

  左圖:10月12日,航天員劉洋在「天宮課堂」中展示太空水稻種子。\視頻截圖;右圖:中國在國際上首次完成水稻「從種子到種子」全生命周期空間培養實驗。這是空間水稻原生稻和再生稻的圖片,顯示空間稻穗與穎殼張開的表型。\新華社

隨着神舟十四號飛船返回艙順利降落東風着陸場,備受網友關注的明星太空植物「小南」(擬南芥)、「小薇」(水稻)也回家了!經歷了在軌120天全生命周期的水稻和擬南芥種子,目前已隨同其他載人空間科學實驗樣品交付空間應用系統,後續將轉運至上海實驗室做進一步檢測分析。這是國際上首次在軌開展水稻從種子到種子全生命周期培養實驗。科學家在空間站進行的再生稻實驗初步發現,在空間狹小的封閉環境中再生稻是可行的,為空間作物的高效生產提供了新的思路和實驗證據。\大公報記者 劉凝哲北京報道

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。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,成功繁殖種子。但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,而主要糧食作物水稻,此前尚未在空間完成水稻全生命周期的培養。

天宮課堂 演示樣本採集

在中國空間站生命科學項目中,中國科學院分子植物科學卓越創新中心鄭慧瓊團隊承擔了「微重力條件下高等植物開花調控的分子機理」項目,在國際上首次在軌開展了水稻從種子到種子全生命周期培養實驗。同時,研究團隊利用模式植物擬南芥,系統研究了空間微重力對植物開花的影響。

從2022年7月29日注入營養液啟動實驗,至11月25日結束實驗,本項目共在軌開展實驗120天,完成了擬南芥和水稻種子萌發、幼苗生長、開花結籽全生命周期的培養實驗。神十四乘組曾在天宮課堂的直播中,向全國學生展示採集太空植物樣本的過程,「小薇」「小南」成為孩子們最關注的太空植物。目前,樣品已隨神舟十四號返回地面,在北京交接後,將轉運至上海實驗室中做進一步檢測分析。

微重力影響多種農藝性狀

本次空間項目主要完成三項實驗內容:在軌完成了水稻從種子萌發、幼苗生長、抽穗和結籽全生命周期的培養實驗並通過獲取圖像進行分析;完成了剪株後空間再生稻成功培育並結出了成熟的種子(二茬);在軌完成擬南芥種子萌發、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察分析並在軌採集了樣品。

通過對空間獲取的圖像分析,並與地面對照比較,發現空間微重力對水稻的多種農藝性狀,包括株高、生長速率、對光反應、開花時間、種子發育過程及結實率等多方面的影響。實驗初步發現:水稻的株型在空間變得更為鬆散,主要是莖葉夾角變大,矮桿水稻變得更矮,高稈水稻的高度沒有受到明顯的影響;在空間進行再生稻實驗並獲得再生稻的種子,說明空間狹小的封閉環境中再生稻是可行的;通過對空間擬南芥生長發育的圖普觀察與分析,發現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的延長,為今後利用改造開花基因來促進植物適應空間微重力環境提供了新方向。

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