太空种植：宇宙里也能种水稻？

在天的那边，银河的那边，有一群宇航员，他们活泼又聪明，机智又勇敢。

他们在遥远的太空也种出了各种植物～

▲图片来源网络

2016年11月18日，神舟十一号载人飞船返回舱平安返回，并带回了天宫二号舱内高等植物培养实验的返回单元。此次高等植物培养箱返回单元内的拟南芥种子，经历了48天的空间培育生长，已抽薹开花和结荚，标志着完成了从种子到种子的发育全过程。这也是我国首次成功进行植物“从种子到种子”的全生命周期培养。

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太空种植，又名空间植物栽培技术，其试验研究迄今已历经了40多年，重点研究微重力对植物生长发育的影响。

▲图片来源：NASA

1975年开始，前苏联就开始了太空农业的探索之路，他们尝试在飞船中栽培小麦、洋葱、燕麦、豌豆、甘蓝、萝卜和生菜等。

20世纪90年代，由俄罗斯和保加利亚联合研制的SVET空间温室在“和平号”空间站进行了长期搭载，开展了“超矮型”小麦从“种子到种子”的三代完整生长周期的培养。

2002年，俄罗斯针对国际空间站研制了一款名为LADA的空间温室，至今已经进行了二十多次试验，成功培养了小麦、生菜和甜豆等植物。

▲LADA空间温室里生长的植物 图片来源网络

2014年初，NASA启动了植物栽培试验，命名为Veg-01试验，同年4月，蔬菜生产系统“Veggie”和一批生菜种子被送到了空间站。

2015年8月10日，经过了33天的培养，三名航天员收获并品尝到了第二批在太空中种植的蔬菜—红色长叶莴苣（Outredgeous）。红色长叶莴苣，也就是我们平时所吃的某种生菜，生菜是叶用莴苣的俗称，菊科莴苣属植物。

▲红光照射下的“Outredgeous”红色长叶莴苣 图片来源：NASA

2015年11月16日，首次在轨道实验室启动了百日菊（Zinnia elegans）的种植试验。在太空中种花比种生菜等蔬菜更具有挑战性，因为花对光照和其它的环境参数控制要求更加的严格。

▲太空种植百日菊 图片来源：NASA

百日菊，菊科百日菊属植物，又名百日草、对叶菊、步步登高，是一种原产墨西哥的观赏植物。

▲图片来源网络

在植物的个体发育中，花的分化标志着植物从营养生长转入了生殖生长，而营养生长是生殖生长的基础，生殖器官所需的养分，绝大部分是由营养器官通过同化作用合成的，所以，只有当植物的根、茎、叶生长良好的基础上，到达一定的时期，才能顺利的开花。

▲百日菊 图片来源：中国植物图像库 李敏

在太空中，百日菊的生长受到了一定的阻碍，但最终还是完成了其开花过程，并于2016年2月14日进行了收获，生长期达到了90天，是国际空间站之前种植的生菜生长期的2倍。

▲太空中百日菊的开花形态 图片来源：NASA

▲科学家们在收获Veggie上种植的百日菊  图片来源：NASA

2016年9月15日，我国自主研发的第二个空间实验室——天宫二号空间实验室发射成功，天宫二号选择了水稻和拟南芥作为研究对象开展了植物试验。一种是典型的粮食作物，一种是模式植物。

▲拟南芥（上图）和水稻（下图）在高等植物培养箱中生长的实时可见光图像。 图片来源网络

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球有半数以上的人口是以稻米作为主食的，在太空种植水稻是具有重大科研价值的。

而另一种植物拟南芥好像没有水稻这么广为人知，但其实拟南芥在遗传等领域的功劳是不可小觑的，拟南芥是一种典型的自交繁殖植物，易于保持遗传稳定性，方便进行人工杂交，是目前已知植物基因组中最小的植物，利于遗传研究。这也是它能和水稻一起从众多植物中晋级获得太空种植机会的原因吧。

▲图片来源网络

拟南芥，又名鼠耳芥、阿拉伯芥，与油菜一样为十字花科植物，一年生草本，植物较小，生长周期短，结实多，这些特点都使得拟南芥的突变表型易于观察，为突变体的筛选提供了便利。

▲拟南芥 图片来源：中国植物图像库 刘军

可能未来有一天，太空蔬果会成为潮流。

那么问题来了，如果让你投票选择第一批太空广泛种植的蔬果，你会选什么？

参考文献：

1. 郭双生，武艳萍.空间植物栽培技术研究新进展.航天医学与医学工程,2016，29（4）：301-306

2. NASA《Meals Ready to Eat: Expedition 44 Crew Members Sample Leafy Greens Grown on Space Station》Aug.8,2015

https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/meals_ready_to_eat

3. NASA《Zinnia Flowers Starting to Grow on the International Space Station》Dec.24,2015

https://www.nasa.gov/image-feature/zinnia-flowers-starting-to-grow-on-the-international-space-station

4. NASA《First Flower Grown in Space Station's Veggie Facility》Jan.20,2016

https://www.nasa.gov/image-feature/first-flower-grown-in-space-stations-veggie-facility

5. NASA《Flowering Zinnias on Space Station set Stage for Deep-Space Food Crop Research》Feb.13,2016

https://www.nasa.gov/feature/flowering-zinnias-on-space-station-set-stage-for-deep-space-food-crop-research

出品：科普中国

制作：武汉植物园

监制：中国科学院计算机网络信息中心

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本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

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