「天宮二號」空間實驗室安排了地球科學觀測及應用、空間科學實驗及探測、應用新技術等領域的十餘項高精尖的任務，這些實驗有的是在探索宇宙最深處的奧秘，有的是幫助人們更好的認識海洋和大氣，有的甚至是在解決將來星際旅行時食物的問題……

圖1 天宮二號在軌飛行示意圖（圖來源於「了不起的中國製造」官方微博）

「天宮二號」空間實驗室為我們探索空間植物生物學提供了良好的在軌研究平台，使得我們能夠直接觀察不同植物的種子在太空中從萌發、生長、開花到結籽的全過程，得以更好地了解和掌握未來太空農業發展的可能。

圖2 天宮二號高等植物培養實驗海報

兩種具有不同生長特性的植物——擬南芥（長日照植物）和水稻（短日照植物），幸運地作為「植物太空人」，搭載「天宮二號」飛船開啟了一次不平凡的太空之旅。

小小的太空「溫室」中，生長盒區域是植物生長的空間，由透明材料製成，光源從頂部照射，相機從側面拍攝成像。

圖3 天宮二號上的「現代迷你太空溫室」，左側為擬南芥，右側為水稻（圖來源於中科院上海生科院植生所）

在生長盒上貼有透氣膜，用來保障植物與溫室內有一定的氣體交換，而液態水不會從透氣膜中逸出，以此來保障植物生長過程中所需的水分。

藉助實時成像技術，研究人員可以觀察微重力條件下，擬南芥和水稻從種子萌發、幼苗生長和開花發育全過程。

圖4 擬南芥和水稻在天宮二號中度過的一生（圖來源於中科院空間應用工程與技術中心）

視頻右側展示的就是擬南芥在高等植物培養箱中，由短日照（2016年10月至12月）轉變為長日照（2016年12月1日至2017年8月1日）後的圖像。

我們可以將它與地面對照進行比較。地面對照在同樣條件下，於2017年1月30日完成全部生長周期後，枯萎死亡；而空間中的擬南芥則多活了7個多月，還抽出了大量的花薹，說明空間擬南芥雖然生長較慢，但是壽命顯著延長，整體生長量也極大增加。

視頻左側展示的是水稻的整個生長周期，包括種子在空間的萌發、葉片的生長與展開。

在空間生長的水稻葉片不能像地面生長水稻那樣向上伸展，而是多向性，這是因為失去了重力引導的原因。

在這個過程中，科研人員還發現了不少有趣的現象，其中有一些是之前從未觀察到的。

1. 空間的水不能有效得回到土壤中

圖5 在天宮二號中生長的水稻（圖來源於中科院空間應用工程與技術中心）

在空間微重力條件下，水稻的根壓作用將土壤中的水分通過葉分泌出來，但由於沒有重量，不能有效地回到土中，水分不能有效循環，這是我們天宮二號實驗首次發現的。

圖6 水稻在天宮二號和在地面生長的對比圖（圖來源於中科院空間應用工程與技術中心）

上圖中，A、B、C是水稻在「天宮二號」生長的影像，葉尖有大量水珠；D、E、F是在水稻在地面生長的影像，葉尖沒有水珠。

2.空間紮根困難，迂迴尋找土壤

圖7 這張螢光照片展示了植物生長過程中根的運動（圖來源於中科院空間應用工程與技術中心）

在空間微重力條件下，根失去了向重力性生長，表現為自由生長狀態，呈現螺旋狀攀附生長，並保有尋找土壤的能力，這也是我們首次發現的。

圖8 地球上植物根的生長（圖片來源於網絡）

而在地球上，植物的向重性使得植物根能夠向下生長至土壤中，保證植物能夠充分吸收土壤中的水分與礦質營養。

這些研究為解析微重力條件下高等植物形態建成，以及從種子萌發、營養生長向生殖生長轉變過程的調控機理提供了新的知識，對植物栽培和品種選育等都具有重要意義。

文章來源： 科學大院

國家空間科學中心微信公眾訂閱號（ID：nssc1958）

國家空間科學中心

進入空間 發現科學 公益服務 科學傳播

轉載請註明來源：今天頭條