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国际首次!空间站种出的水稻种子回家啦

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(原标题:国际首次!空间站种出的水稻种子回家啦)

12月4日,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。随舱下行的载人空间站第三批空间科学实验样品在着陆场交付空间应用系统,包括3个生物样品冷包和1个无容器样品袋。该批样品于5日顺利运抵中国科学院空间应用工程与技术中心,经检查确认返回样品完好后,样品顺利交接至相关实验科学家手中。其中就包括了经过120天的空间培育生长,国际上首次在轨获得的水稻种子。

资料图

水稻首次在太空结籽

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。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。

此前,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。而在中国空间站内,“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”项目瞄准了水稻和拟南芥两种植物。

神十四乘组在轨期间,从7月29日注入营养液启动实验,至11月25日结束实验,水稻和拟南芥种子在中国空间站内经历了120天的空间培育生长,完成了种子萌发、幼苗生长、开花结籽这一“从种子到种子”的发育全过程。这是国际上首次完成的水稻全生命周期培养实验。

期间,航天员在轨进行了三次样品采集,包括孕穗期水稻样品、拟南芥开花期样品及水稻和拟南芥种子成熟期样品。采集后,开花或孕穗期样品保存于零下80摄氏度的低温存储柜中,种子成熟期样品保存于4摄氏度低温存储柜。

资料图

水稻和拟南芥的在轨实验样品分别装在3个生物样品冷包中,随飞船返回地球。后续,科学家将对返回样品进行分子生物学、细胞学和代谢等相关分析,通过检测及分析研究,解析空间微重力对于拟南芥和水稻作用的规律和分子基础,为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。

水稻在太空开花时间提前

水稻在太空中的长势是科研人员关注的重点。在空间站微重力环境下生长的水稻,其多种农艺性状都与地面有所不同。

资料图

其株型在空间变得更为松散,矮杆水稻变得更矮,高秆水稻的高度没有受到明显的影响;水稻在空间开花时间比地面略有提前,但灌浆时间延长了10多天;大部分的颖壳不能关闭。开花时间和颖壳闭合在保障植物充分的生殖生长、获得高产优质种子方面有重要作用,科研人员将利用返回样品进行进一步分析。

此外,航天员还在空间站内开展了再生稻实验,并获得了再生稻的种子,水稻剪株后仅20天就再生出了2个稻穗。研究人员认为,这为空间作物的高效生产提供了新的思路和实验证据,该技术可以大大增加单位体积中的水稻产量,也是国际上首次在空间尝试的再生稻技术。

拟南芥在太空也顺利开花,科研人员首次对空间生物钟调控光周期开花的关键基因进行研究。后续还将进一步利用返回材料,对拟南芥适应空间环境的分子基础进行深入解析。

无容器材料实验柜稳定运行

在本次返回的无容器样品袋中,还装着4盒无容器材料实验样品,这是空间站无容器材料实验柜在微重力环境下开展实验产生的样品。

无容器材料实验柜是国内首个、国际上第二台在轨成功运行的同类实验设施,到目前为止已实现在轨稳定运行590余天,顺利完成了7盒材料样品在轨实验,成功加热样品73颗。

中科院表示,通过长期在轨实验,空间应用系统突破并掌握了一系列关键技术,获取了大量重要的科学数据,揭示了一批空间实验新现象,并通过地面分析研究,产出了一些初步成果,在国际著名顶级期刊上发表了多篇论文。后续,科学家将继续加快开展新型金属合金深过冷凝固过程研究和热物性参数测量,以获得地面高性能制备工艺关键条件,指导地面新材料制备。

资料图

(中科院分子植物科学卓越创新中心、中科院空间应用中心供图)

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