国际首次！我国完成水稻全生命周期空间培养实验

水稻种子能在太空中发芽，生长，开花，然后产生种子吗中国的空间科学实验给出了答案

日前，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆当天，随舱返回的水稻和拟南芥种子与其他空间科学实验样品一起被交付给空间应用系统

宇航员在轨道上收集了三个样本。

种子不仅是人类的食物，也是孕育下一代植物的载体人类要想在太空长期生活，就必须保证植物能够在太空中完成世代交替，成功繁育种子

可是，在此之前，拟南芥，油菜，豌豆和小麦从种子到种子的种植只在太空中完成，而主要粮食作物水稻的种植并没有在太空中完成其整个生命周期。

我们在国际上首次完成了水稻‘从种子到种子’的全生命周期空间培养实验同时，开花是结实的前提我们还利用模式植物拟南芥系统研究了空间微重力对植物开花的影响中科院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼告诉记者

在我国空间站生命科学项目中，郑慧琼领导的研究团队承担了微重力下高等植物开花调控的分子机制项目。

郑惠琼介绍，从2022年7月29日开始，通过注射营养液的方式进行实验，到2022年11月25日结束微重力下高等植物开花调控的分子机制项目进行了120天的在轨实验，完成了拟南芥和水稻种子萌发，幼苗生长，开花结实全生命周期的栽培实验

其间，航天员在轨采集了3份样品，包括9月21日孕穗期采集的水稻样品，10月12日花期采集的拟南芥样品，11月25日成熟期采集的水稻和拟南芥种子采集后，花期或孕穗期的样品保存在—80℃的低温储存柜中，种子成熟期的样品保存在4℃的低温储存柜中日前，这些样品随神舟十四号返回地面按照计划，样本在北京移交后，将被转移到上海实验室进行进一步检测分析

郑惠琼说，本次航天项目在轨完成了水稻从种子萌发，幼苗生长，抽穗结实全生命周期的栽培实验并成功获取相关图像，修剪成功后，培育太空再生稻，产生成熟种子，即第二茬种子完成了拟南芥种子萌发，幼苗生长和受不同生物钟调控的3个关键开花基因对空间微重力响应的图像观测和分析，并在轨采集样品

空间微重力影响水稻的许多农艺性状。

通过分析在太空中获得的图像，并与地面对照组进行比较，我们发现了空间微重力对水稻许多农艺性状的影响，包括株高，分蘖数，生长速度，水分调节，光响应，开花时间，种子发育过程和结实率等郑慧琼说

在轨实验初步发现，水稻的株型在空间上变得更疏松，矮秆水稻变得更矮，高秆水稻的高度没有受到明显影响此外，生物钟控制的水稻叶片生长螺旋向上运动在空间上更为突出

水稻的空间开花时间略早于地面，但灌浆时间延长了10天以上，大部分颖壳无法关闭郑惠琼说，开花时间和颖壳闭合是水稻的重要农艺性状两者对保证植物充分生殖生长，获得高产优质种子都有重要作用这一过程受基因表达的调节，我们将使用返回的样本进行进一步分析

同时，该项目还在太空进行了再生稻实验，并获得了再生稻种子修剪20天后再生出两穗水稻，说明在空间狭小的封闭环境下再生水稻是可行的这为太空作物的高效生产提供了新的思路和实验证据郑惠琼说，这项技术可以大幅提高水稻单位体积产量，也是世界上首次在太空尝试再生稻技术

此外，该项目还首次研究了空间生物钟调节光周期开花的关键基因利用基因突变和转基因的方法，研究人员构建了三种开花时间不同的拟南芥，即早开花，延迟开花和正常开花

研究人员通过观察和分析拟南芥在太空中的生长发育图谱，发现关键开花基因对微重力的反应与地面上明显不同其中，在地面开花较早的拟南芥，在空间微重力下开花时间也大大延长

生物钟基因突变后，拟南芥在太空中的下胚轴被过度拉长，说明生物钟基因的表达对于维持拟南芥在太空中的正常形态和适应太空环境非常重要，这为未来植物通过修改开花基因来适应太空微重力环境提供了新的方向郑惠琼说，后续研究团队将利用返回的材料，进一步分析拟南芥适应空间环境的分子基础