种子飞天背后的故事
2024-01-18
随着中国空间站的建成,航天员们开始了繁忙的天地往返之旅。在其中,也有一些小家伙跟着航天员们忙碌地飞上飞下。它们是谁呢?就是种子呀!它们在飞天的过程中有哪些故事呢?
近期,中央电视台《面对面》节目发布了对中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼的专访:《郑慧琼:种子的太空奇遇记》,解密了在太空种水稻的过程,下面我们就一起来看看吧!
上天的9颗种子,现在繁衍出的下一代是多少种子?
大概有将近8000多粒。在这间人工气候室里,从空间返回的水稻种子,从最初的60 粒,繁育到了8000多粒,这不仅证明了经由空间实验获得的水稻种子具有较高的活力和萌发率,同时还证明了微重力条件下水稻的胚胎和种子可以发育。
为什么它们从天上回来要先到人工气候室?
因为天上回来的种子特别珍贵,是人类第一次在太空当中获得水稻的种子,它的数量也比较少。所以如果种到田里,会有些不可控因素,万一不能发芽什么的,就会有很大风险。而人工气候室里面条件都是人工控制的,在这样的环境里能够保证都能够正常萌发生长。
从2022 年7 月开始,在中国空间站进行的为期120 天的水稻实验,是国际上首次在轨完成的水稻“从种子到种子”的全生命周期培养。在此之前,国际上在空间站只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦从种子到种子的培养。而水稻作为养活了世界上近一半人口的粮食作物,是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物,郑慧琼带领的团队就是在这个领域展开基础研究的开拓者。
那从天上回来的种子跟地上的有什么不同呢?
我们当时选的水稻,一份是放在天上,一份是放在地面,两份种子都结了种子,现在把它们的宝宝都同时种下去,再比较两个之间的差别。
现在这种比较的差别出现了吗?
出现了,种子萌发过程当中,地面种子因为它一萌发,大家知道芽是向上长的,根向下。天上回来那些苗,刚开始的时候它是躺着的,先躺在我们培养育苗的床上面,过了一段时间,它就好像会找到原来的方向。
从种子离开地面的那一刻开始,郑慧琼和团队就开启了在地全天候工作的状态。2022 年7 月28 日,她所说的为种子生长专门设计的盒子,由航天员安装至问天实验舱的生命生态通用实验模块中。第二天,实验启动。
尽管做了充分准备,但等待種子萌发的过程,仍是一种煎熬。就比如给种子浇水这件在地面上最平常的事,到了太空,就变得不可控、不确定了。
记者:在发展到什么阶段的时候,你认为是它生长的关键阶段?
郑慧琼:最关键的阶段就是开花抽穗的阶段。我当时担心它,因为抽穗是很难的,我们一直都等着它抽穗,一直没有,因为我们每天都看,每天甚至看好几次。有一天我突然看见一个稻穗从里面冒出来,就觉得成功了,因为一旦抽穗了,其他的也会抽穗,表示这个生长环境是对的。
在一个从来没有到过的环境中,经过将近2 个月的生长,18 粒水稻种子终于抽穗了,但距离种子的孕育还有关键的一步,就是花粉授粉。
“开花”是植物结出新一代种子的前提,而空间微重力条件下高等植物开花调控的分子机理是郑慧琼团队的攻关课题。本次空间实验样品拟南芥和水稻是两种模式植物,拟南芥代表双子叶、长日,十字花科植物,而水稻代表单子叶、短日、禾本科植物,其中拟南芥早在六年前天宫二号时,就完成了从种子到种子的培育过程。
为什么这次还把它送上去?
拟南芥开花是很重要的,比如蔬菜要吃叶子,你让它晚开花多长叶子,我们在空间将来保障系统都是人工环境,人工环境是非常贵的,所以你就要控制。比如蔬菜最好是一直长叶子,控制它不要开花。像水稻,因为你吃的是种子,所以你让它早早开花,让它生殖期长一点,长出更饱满的种子。
2022 年7 月29 日注入营养液启动实验后,航天员在轨进行了三次样品采集,包括9月21 日孕穗期水稻样品采集;10 月12 日拟南芥开花期样品采集和11 月25 日水稻和拟南芥种子成熟期样品采集。采集后,开花或孕穗期样品保存于太空种子回家零下80℃低温存储柜中,种子成熟期样品保存于4℃低温存储柜。
2022 年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。这是郑慧琼最期待的时刻。航天员落地以后,这些种子立刻跟随他们飞回北京。
郑慧琼研究团队拿到的水稻种子总计60 粒,被送上太空的18 粒种子中,9 粒在生长过程中就被采集成了实验样品,另外9 粒完成了从种子到种子的生命之旅。遗憾的是,这次空间实验,矮秆水稻没有结种子。但常规水稻在空间站结出了种子,迈出了中国人在太空种粮食的第一步。
(摘编自央视“面对面”栏目)
(摘编自央视“面对面”栏目)