12月4日,随着神舟十四号返回舱成功着陆,在空间站经过了120天全生命周期的水稻和拟南芥种子也平安归来,这是中国科学家在国际上首次完成水稻“从种子到种子”全生命周期培养实验。12月5日,试验样品确认后,顺利交付给了相关实验科学家——九三学社社员、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究组长、研究员郑慧琼。
图:返回样品顺利交接
在中国空间站生命科学项目中,郑慧琼的研究团队承担了“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”,开展并完成了水稻“从种子到种子”全生命周期空间培养实验。同时,开花是结种子的前提,研究团队还利用模式植物拟南芥,系统地研究了空间微重力对植物开花的影响,探索如何在太空更高效率地“种粮种菜”。
水稻是人类主要的粮食作物,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是空间植物学研究的重要方向之一。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。
据郑慧琼介绍,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,该项目共在轨开展实验120天,完成了水稻和拟南芥种子萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养实验。其间,航天员在轨进行了三次样品采集。
“通过对空间获取的图像分析并与地面对照比较,我们发现空间微重力对水稻的多种农艺性状,包括株高、分蘖数、生长速率、水分调控、对光反应、开花时间、种子发育过程以及结实率等多方面,均有影响。”郑慧琼说。
研究团队还在空间开展了再生稻实验,并获得再生稻的种子。“从剪株20天后就可以再生出2个稻穗,说明空间狭小的封闭环境中再生稻生长是可行的,这为空间作物的高效生产提供了新的思路和实验证据。”郑慧琼说,“这也是国际上首次在空间尝试运用再生稻技术。”
接收样品后,郑慧琼对返回水稻和拟南芥样品进行了分解和固化。后续其团队将在上海实验室对返回材料做进一步培养和检测分析。
图:郑慧琼对返回水稻和拟南芥科学实验样品进行分解与固化