问天实验舱是中国空间站的首个科学实验舱,配备了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜等科学设施。
榕哥今天就跟大家唠唠生命生态实验柜,早在2022年七月份,载有水稻种子和拟南芥种子的实验单元就开始启动了,这也是世界上首次对水稻在空间站“从种子到种子”全生命周期的培养研究。
水稻是全球约一半人口的主粮,在太空中研究水稻种植意义重大。但是另外一种作物,估计您就不是很熟悉了——拟南芥,它是一种不能吃不能穿,也没有太多经济价值的普通小草。那它有什么特别之处能被选为太空生命实验的研究对象呢?
拟南芥,又名阿拉伯芥、鼠耳芥、阿拉伯草,是一种原生于欧洲、中亚、西南亚至北非一带的小型开花植物。它在生物实验界可以说是大名鼎鼎,堪称植物界的果蝇,是科学家们最喜欢研究的模式植物之一。很多植物科学的研究,都是先以拟南芥为对象进行研究,再向其它物种推广的。
啥是模式植物?生长周期短,基因组小,便于研究,在研究的时候更容易排除干扰因素,这种植物就可以称为模式植物。拟南芥刚好满足以上所有条件,它生长极快,在几周能就能完成一个生命周期,而且它是一种自花授粉的植物,能够保证遗传的稳定性。它的个体也很小,不占地儿,可以大量繁殖;植物结构十分简单,便于解剖观察,简直就是“天选之菜”。
那么,在太空生长的拟南芥和水稻情况如何呢?住在太空的水稻,整体看起来跟地球上差不多,受太空的微重力环境,枝叶生长的方向更广,但是因为植物的种子不仅有向重力性也有向水性,因此,根系会向着有土壤富含水分的方向生长。同时,在水稻叶片上出现的吐水现象,在太空中更加明显。住在太空中的拟南芥生长周期与地球上的明显不同,太空拟南芥生长得更慢,但是存活时间也更长。
多次飞行实验都表明,空间环境对植物生长方向和发育过程都有明显影响,比如缺乏重力牵引,植物的根、茎、叶的生长方向没有了上下之分,此外,开花延迟、吐水增多、生长变慢、结实率低等问题也十分突出。科学家们提前挑选了控制开花的关键基因,通过控制这些基因在植株中的表达量,设计了三种不同开花时间的拟南芥,分别是提前开花、正常开花和延迟开花的拟南芥,希望通过对它们的比较研究,能够深入认识微重力等空间环境因子是如何作用于植物开花的。
之前咱们就说过,人类要想真正在太空安家,自给自足可是得全方位实现才行。所以不要小看这些不起眼的小草,我们在空间生命上迈出的每一小步,都是人类走向真正空间生活的一大步。