神舟十八號(hào)乘組即將返回，又有一批新的太空實(shí)驗(yàn)樣品返回地球。太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)究竟能給我們帶來(lái)怎樣的驚喜呢？來(lái)關(guān)注中國(guó)空間站太空水稻的最新科研進(jìn)展。

6粒種子上天

回來(lái)有59粒

2022年，在神舟十四號(hào)乘組執(zhí)行任務(wù)期間，我國(guó)在國(guó)際上首次完成了水稻從種子到種子全生命周期空間培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，獲得了成熟的太空水稻種子。近日，這批太空水稻的種子已經(jīng)在大田里試種，獲得豐收。

在位于上海松江的中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心作物育種與栽培基地，記者看到播種的太空水稻在生長(zhǎng)100多天后，稻穗基本全部變黃成熟，即將收獲第三代“太空水稻”。

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：開(kāi)始就是6粒種子隨問(wèn)天艙上天以后，收到了59粒種子，回來(lái)以后這59粒種子因?yàn)楸容^珍貴，我們就從中拿了部分在人工氣候室進(jìn)行繁殖。在人工氣候室繁殖之后，獲得的種子就比較多，大概有將近1萬(wàn)粒種子，然后我們?cè)谄渲性倌贸隽艘徊糠?，到大田里面進(jìn)行繁殖，這就是大田里面收獲的稻穗。

專(zhuān)家介紹，空間站獲得的59粒水稻種子是第一代，人工氣候室繁殖獲得的近1萬(wàn)粒是第二代，農(nóng)場(chǎng)大田里即將豐收獲得的是第三代。通過(guò)對(duì)三代太空水稻種子進(jìn)行研究，已經(jīng)取得初步研究成果。

證明太空可以種出有活力的水稻

科研人員研究發(fā)現(xiàn)，空間微重力條件下水稻種子胚胎發(fā)育正常，能夠發(fā)育成有活力的后代。并且，太空水稻第二代植株分蘗數(shù)顯著多于地面對(duì)照組。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明太空中可以長(zhǎng)出有活力的水稻種子。

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：我們得出了這樣一個(gè)結(jié)論，首先我們?cè)谔焐鲜斋@到了有活力的種子，然后通過(guò)人工氣候室實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)有活力的種子可以繁衍出后代，證明太空收到的種子還仍然有繁殖能力，在大田里面繼續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行繁殖，證明我們?cè)谔窄h(huán)境當(dāng)中，通過(guò)種植水稻來(lái)生產(chǎn)糧食是可行的途徑之一。

“太空水稻”形態(tài)發(fā)生改變

影響高密度種植

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：我們?cè)诘孛嬉灿型瑯拥暮凶樱梢钥吹教焐虾偷孛骈L(zhǎng)得有挺大的不同。在株型上，葉子的夾角在天上變得特別大，不像地面的植物長(zhǎng)得比較緊湊，而葉子夾角大對(duì)于高密植物種植有很大的影響，葉子之間互相遮擋，不能很好地進(jìn)行光合作用，對(duì)它的生長(zhǎng)有很大的影響。

科研人員對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)一步進(jìn)行分子生物學(xué)分析，找到了一些關(guān)鍵的基因，后續(xù)可以通過(guò)分子途徑對(duì)空間植物進(jìn)行改造，使它夾角變得跟地面一樣大，也可以進(jìn)行很高密度的種植。

除此之外，科研人員還發(fā)現(xiàn)在天上種植的太空水稻形態(tài)也發(fā)生了改變。

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：這是從天上照相機(jī)下載的照片，可以看到稻殼大部分都不能關(guān)閉。在地面的種子一旦授粉以后，稻殼馬上就關(guān)閉了，而天上的種子到成熟以后都不能關(guān)閉，主要是稻殼外稃的尺寸變得細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)致不能關(guān)閉。這個(gè)當(dāng)中的分子生物學(xué)機(jī)制，我們也在研究。

糖的含量不同

“吃起來(lái)應(yīng)該很甜”

科研人員發(fā)現(xiàn)，在空間環(huán)境種的水稻，營(yíng)養(yǎng)成分也發(fā)生了變化，太空水稻可能吃起來(lái)更甜。

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：回來(lái)后我們把稻米中間斷開(kāi)，斷開(kāi)后進(jìn)行掃描看淀粉的形狀，這里面糖的含量也不一樣。天上回來(lái)的那些種子，葡萄糖、果糖的含量都顯著地高于地面一般的種子。我們算了一下，基本上都高5到6倍。另外，淀粉的含量是差不多的，但是淀粉的組成不一樣，還有蛋白質(zhì)含量也比地面要多一些。天上的種子如果煮成飯，吃起來(lái)應(yīng)該很甜。

太空種水稻難度大

要進(jìn)一步深入研究

2022年，在中國(guó)空間站進(jìn)行的為期120天的水稻實(shí)驗(yàn)是國(guó)際上首次在軌完成的水稻從種子到種子全生命周期培養(yǎng)。

在此之前，國(guó)際上在空間站只完成了擬南芥、油菜、豌豆和小麥從種子到種子的培養(yǎng)。水稻作為養(yǎng)活了世界上近一半人口的糧食作物，又為未來(lái)的深空探測(cè)帶來(lái)了怎樣的意義？

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員 鄭慧瓊：太空種植水稻跟地面來(lái)比難度大了很多。首先太空是真空環(huán)境，所以我們?cè)谔罩蟹N水稻一定是人造的環(huán)境，就是在一個(gè)完全封閉的環(huán)境中來(lái)種水稻。光、氣、水都是要人工來(lái)保障，尤其是光，因?yàn)樗疽M(jìn)行光合作用。水稻對(duì)太陽(yáng)光的要求還是比較高，我們?cè)谔罩蟹N水稻用的是人工光源，所以太空種水稻還要經(jīng)過(guò)一定的篩選，對(duì)水稻進(jìn)行一些改造，讓水稻能夠適應(yīng)人工光照環(huán)境。

目前，我國(guó)科研人員已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在太空種水稻，并且實(shí)驗(yàn)證明，這些水稻的種子回到地面也具有繁殖能力。未來(lái)，科研團(tuán)隊(duì)將圍繞空間糧食安全保障展開(kāi)進(jìn)一步深入研究。