太空水稻回家了！陸完成世界首次水稻全生命週期太空培養實驗

文／香港01

12月4日晚上8時許，神舟十四號載人太空船返回艙在東風著陸場成功著陸。大陸中科院消息，隨艙下行的載人太空站第三批太空科學實驗樣品在著陸場交付太空應用系統，包括水稻和擬南芥的實驗樣本。實驗樣本已順利運抵中科院太空應用工程與技術中心，太空應用系統總體與相關實驗人員檢查了實驗樣本的基本狀態，確認其完好後，順利交接相關實驗科學家。

大陸完成世界首次水稻全生命週期太空培養實驗。（圖／翻攝自中科院分子植物科學卓越創新中心）

返回的樣本包括3個生物樣本冷包和1個無容器樣本袋，3個生物樣本冷包裝載的是水稻和擬南芥的實驗樣本。其中，水稻和擬南芥種子經歷了120天的太空培育生長，完成了從種子到種子的發育全過程，是國際上首次在軌獲得水稻種子。

目前，返回水稻和擬南芥樣本一部分已做固定處理，水稻種子將帶回中科院分子植物卓越中心實驗室繼續培養。科學家將對樣本進行分子生物學、細胞學和代謝等相關分析，通過檢測及分析研究，解析太空微重力對於擬南芥和水稻作用的規律和分子基礎。

太空水稻從種子到種子全生命周期不同發育階段圖片。（圖／翻攝自中科院分子植物科學卓越創新中心）

大陸中國科學院分子植物科學卓越創新中心鄭慧瓊研究團隊，承擔了「微重力條件下高等植物開花調控的分子機理」，在國際上首次開展水稻從種子到種子全生命周期培養實驗。同時，開花是結種子的前提，研究團隊利用模式植物擬南芥，系統地研究了太空微重力對植物開花的影響。

從2022年7月29日注入營養液啟動實驗，至11月25日結束實驗，本項目共在軌開展實驗120天，完成了擬南芥和水稻種子萌發、幼苗生長、開花結籽全生命周期的培養實驗。

期間，太空人在軌採集了3次樣本，包括9月21日孕穗期水稻樣本、10月12日擬南芥開花期樣本，以及11月25日水稻和擬南芥種子成熟期樣本。採集後，開花或孕穗期樣品保存於-80℃低溫存儲櫃中，種子成熟期樣品保存於4℃低溫存儲櫃，並隨神舟十四號返回地面。

太空再生水稻的過程圖像，數字為剪株後天數。（圖／翻攝自中科院分子植物科學卓越創新中心）

通過圖像分析，並與地面對照比較，鄭慧瓊研究團隊發現，太空微重力對水稻的多種農藝性狀，包括株高、分蘗數、生長速率、水分調控、對光反應、開花時間、種子發育過程以及結實率等多方面的影響。

本次實驗初步發現，水稻的株型在太空變得更為鬆散，主要是莖葉夾角變大；矮稈水稻變得更矮，高稈水稻的高度沒有受到明顯的影響。此外，生物鐘控制的水稻葉片生長螺旋上升運動在太空更為凸顯。

此外，水稻在太空的開花時間比地面略有提前，但灌漿時間延長了10多天，大部分穎殼不能關閉。開花時間和穎殼閉合均是水稻的重要農藝性狀，二者在保障植物充分的生殖生長是獲得高產優質種子方面都有重要作用，此過程受到基因表達的調控，後續將利用返回樣本作進一步分析。

本次實驗在太空進行再生稻實驗，並獲得再生稻的種子。從剪株20天後就可以再生出了2個稻穗，說明太空狹小的封閉環境中再生稻是可行，為太空作物的高效生產提供新的思路和實驗證據。該技術可以大大增加單位體積中的水稻產量，也是國際上首次在太空嘗試的再生稻技術。