月球上也能种菜?!!
一直以来,载人登月
激发着人们对月球的好奇
也激发着人们探索
月球上能否种植植物
以提供生命支持的研究热情
近日
一项来自中国农大的新研究发现火了
中国农大副教授孙振才率领的
研究团队发现
胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌
荧光假单胞菌
这三种地球上常见细菌的组合
可提高月壤模拟物中植物可利用磷浓度
从而提升月壤肥力
促进植物在月球生长
研究发表在国际期刊《自然》旗下的
《通讯-生物学》杂志上
让我们走进科研团队
探索挑战和收获的科研之旅
月球团队,启动!
2020年12月,嫦娥五号携带1731克月球样品返回地球时,来自中国农业大学农学院的本科生夏一桐便对能否用月壤种植植物产生了好奇,“既然微生物能使地球上的土壤更肥沃,那它们对月壤会有同样的作用吗?”
怀着这样的想法,夏一桐查阅了相关研究。其中,中国农大资环学院林启美教授参与的一项研究引起了他的注意,林启美团队发现藻类可以提升月壤中的氨含量和一些微量元素含量,但是对于植物需要的磷、钾元素没有显著提升。
夏一桐在查阅文献后猜想,应该有其他解磷微生物可以提升月壤中磷元素含量,他希望在这个方向展开探索。
得知夏一桐对月壤研究的浓厚兴趣后,林启美教授感受到了这位年轻学子的探索热情,深知这样的热情在科研领域是难能可贵的。于是,他将夏一桐推荐给了农学院副教授、土壤养分与土壤微生物研究领域专家孙振才。
尽管月壤研究对孙振才来说是一个新的领域,但在得知夏一桐的想法后,内心充满了期待,“我一直关注着我国探月工程的进展,为国家的富强感到深深自豪,也想利用所学为国家做点贡献”,孙振才激动地说道。
在读博期间,孙振才就有幸与博导一起参与过与美国宇航局合作的月壤研究项目,那段经历让他对月壤有了更深入了解,也对这片神秘的土壤充满了敬畏和好奇。
因此,当夏一桐带着他的想法找到孙振才时,两人一拍即合。
孙振才当即决定全力支持这位年轻学子的创新想法,并与他一起讨论实验安排、开展研究,“相信在共同努力下,一定能够在月壤这片未知的领域开拓出一片新天地。”
与此同时,夏一桐也在校内积极寻找合作伙伴。最终,来自工学院的袁昱和园艺学院的李琛羲因为对课题的共同兴趣,与夏一桐组成了团队。
月球上的绿色革命
谈及到科研初衷,同学们表示,首先关注到了嫦娥5号成功采集到月球土壤,作为农业大学的师生,更想关注太空与农业的结合。正是这份对未知领域的探索热情和对农业科技的执着追求,让团队决定深入研究月壤与农业的关系。
孙振才带领团队首先进行了月壤模拟物的制备。文献中提到吉林林南县金龙顶子火山的喷发物与真实月壤的理化性质非常相似,2021年5月,团队成员亲自前往当地采集样品,经过后续的检测确认,团队成功获得了与真实月壤元素含量相近的模拟物,为后续的细菌测试提供了坚实的基础。
采集自长白山金龙顶子火山的喷发物作为模拟月壤
这时,孙振才深厚的土壤学背景为团队研究的顺利推进提供了有力支持。“月壤虽然神秘,但其本质仍是一种特殊的矿物,摸清背后原理说不定就会有收获”,这种独特的视角,指引团队在制备月壤模拟物时更加严谨地把握试验设计和数据价值评价。
在细菌测试中,团队精心挑选了五种在地球土壤中常见的细菌,用来测试它们在与月壤相似的模拟物上的生存能力。
要知道,磷对植物的生长至关重要,但月壤中的磷形态却是个难题,一直让植物难以吸收。但是结果令人振奋:胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌这三种细菌,竟然能大幅提升植物可利用的磷含量!
胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、荧光假单孢菌在模拟月壤上生长状态良好
进一步的实验更是带来了惊喜。
这三种细菌处理后的月壤模拟物,短短10到21天内,植物可利用的磷含量竟然翻了一番!这个消息让团队士气大振,因为这不仅证实了团队的研究方向是正确的,还为后续的植物种植实验打下了坚实的基础。
在接下来的植物种植实验中,研究人员采用了三种细菌处理后的模拟月壤,并播种了实验模式植物——本氏烟草,以进行对照实验。18天后,他们发现,与未接种细菌的普通月壤模拟物中生长的植物相比,这些实验植物的茎部更长、根部更发达,叶簇更宽且更重。
而随着实验的推进,好消息接连传来。
在种植24天后,进一步的分析揭示了一个显著的发现:经过细菌处理的植物其叶绿素含量,相较于没有细菌的对照模拟物中的植物,竟然高出了104%。这一显著增长强有力地证明了细菌处理对植物生长的积极促进作用。
这项成就对月球研究意义重大。这些细菌展现出了非凡的解磷能力,使得月壤中的磷元素含量得到了显著提升。“我们还证实了这些磷元素是从月壤中活化出来的,而非细菌自身释放,这也是非常值得一提的事”,夏一桐补充道。这一发现为我国未来航天事业的发展奠定了重要基石,航天员很可能用微生物处理月壤,然后在其中种植植物并且食用,这样就可以部分循环月球基地中的物资,最大程度上的减少运输需求,还能够改善航天员的食物供应,让他们吃上瓜果蔬菜。
在科研的道路上,孙振才团队历经挑战与发现。“我们最欣喜的时刻,就是通过严谨的数据分析证实了细菌能活化元素,促进植物茁壮成长”夏一桐激动地说道,“这一成果体现了团队的努力和智慧,更离不开孙老师的专业指导,老师深厚的专业背景和敏锐洞察力,保障了试验设计的严谨性和逻辑性,从海量数据中提炼出关键信息,有力推动了团队的科研进展。”
种在细菌处理过后的模拟土壤上的植物更高、更重,叶绿素含量更高
实验过程中,团队也常常遇到实验室工作与课业协调等难题,但通过有效的时间管理、周密的工作规划和创造性思维,成功开发出全新体系和方法,逐一攻克了难关。
探索星辰大海中的绿洲
在探索星辰大海的征途中,中国农大的科研团队以前瞻性的眼光和开拓精神引领着农业的创新潮流。正如孙振才所言:“我们不再局限于传统的耕作方式,而是将农业与其他领域进行深度融合”。他们积极推动农业与其他领域的交叉研究,为农业注入新的活力。
提及现代农业技术,孙振才兴奋地说道:“人工智能、大数据算法、高光谱无人机和导航系统等,都是我们的得力助手,它们正改变着农业的面貌”。他们不仅将这些先进技术应用于农业生产,还不断探索其在农业科研和教育中的潜力。
当话题转向月球土壤这一特殊研究领域时,孙振才眼中闪烁着光芒:“月球土壤是个神奇的世界,我们正努力通过农业知识与合成生物学等技术的融合,来改良它,让它能够滋养生命”。目前,团队特别关注如何提升月壤中氮、钾元素的含量,以及抑氧功能微生物与藻类在月壤改良中的潜力。
谈及未来月球农作物种植的前景,孙振才信心满满:“块茎类作物,如土豆等,在月球种植的前景十分广阔。它们的生长周期短,产量高,对水的需求也适中”。他还构想着未来月球基地中植物温室的设计:“温室不仅是生命保障系统的一部分,更是航天员们在太空中感受家园温馨的精神寄托。”
随着研究深入,团队计划在拟南芥、烟草等模式植物上开展实验,并逐步扩展至马铃薯等更具挑战性的作物。他们坚信,只要勇往直前、坚定信念,就定能在星辰大海中找到我们的绿洲。
他,她,他们
李琛羲、夏一桐、袁昱三位同学合影
在这个科研团队身上,我们能够看到中国农大人勇于探索、坚持不懈的精神,也能够感受到对未来的无限期待。
孙振才的观点与此不谋而合:“面对学生的创新思路,应该先根据自我经验的评判进行引导,即使有些思路看似不可行,也要鼓励学生去尝试,因为没有实战经验的学生也需要在实践失败中成长”。
这样的成功经验,无疑为学子们提供了宝贵的启示——面对未知的挑战,早做规划,保持开放的心态,勇于尝试新的可能性。
在未来的岁月里
在繁星闪烁的宇宙中
中国农大学子
将在各自的领域熠熠生辉
中国农大人将谱写
属于自己的璀璨篇章
为CAU师生点赞!
文字|赵敬涵 黄雨萌
图片 | 受访团队 湖南卫视
编辑 | 杨雨睿
责编 | 范晨辉 姜萍萍 勾琳萱 宋梦洁 吴笑含 姜承希 王语珏
设为星标不错过中国农大的每一条动态!往期回顾
R E C E N T L Y R E L E A S E D
王震将军的农大情缘
去尔滨,最好带上力学老师!!!
“神仙”打架!学霸手绘笔记!
点赞点在看!