太空種植：宇宙里也能種水稻？

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在天的那邊，銀河的那邊，有一群宇航員，他們活潑又聰明，機智又勇敢。

他們在遙遠的太空也種出了各種植物～

圖片來源網路

2016年11月18日，神舟十一號載人飛船返回艙平安返回，並帶回了天宮二號艙內高等植物培養實驗的返回單元。此次高等植物培養箱返回單元內的擬南芥種子，經歷了48天的空間培育生長，已抽薹開花和結莢，標誌著完成了從種子到種子的發育全過程。這也是我國首次成功進行植物「從種子到種子」的全生命周期培養。

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太空種植，又名空間植物栽培技術，其試驗研究迄今已歷經了40多年，重點研究微重力對植物生長發育的影響。

圖片來源：NASA

1975年開始，前蘇聯就開始了太空農業的探索之路，他們嘗試在飛船中栽培小麥、洋蔥、燕麥、豌豆、甘藍、蘿蔔和生菜等。

20世紀90年代，由俄羅斯和保加利亞聯合研製的SVET空間溫室在「和平號」空間站進行了長期搭載，開展了「超矮型」小麥從「種子到種子」的三代完整生長周期的培養。

2002年，俄羅斯針對國際空間站研製了一款名為LADA的空間溫室，至今已經進行了二十多次試驗，成功培養了小麥、生菜和甜豆等植物。

LADA空間溫室里生長的植物 圖片來源網路

2014年初，NASA啟動了植物栽培試驗，命名為Veg-01試驗，同年4月，蔬菜生產系統「Veggie」和一批生菜種子被送到了空間站。

2015年8月10日，經過了33天的培養，三名航天員收穫並品嘗到了第二批在太空中種植的蔬菜—紅色長葉萵苣（Outredgeous）。紅色長葉萵苣，也就是我們平時所吃的某種生菜，生菜是葉用萵苣的俗稱，菊科萵苣屬植物。

紅光照射下的「Outredgeous」紅色長葉萵苣 圖片來源：NASA

2015年11月16日，首次在軌道實驗室啟動了百日菊（Zinnia elegans）的種植試驗。在太空中種花比種生菜等蔬菜更具有挑戰性，因為花對光照和其它的環境參數控制要求更加的嚴格。

太空種植百日菊 圖片來源：NASA

百日菊，菊科百日菊屬植物，又名百日草、對葉菊、步步登高，是一種原產墨西哥的觀賞植物。

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在植物的個體發育中，花的分化標誌著植物從營養生長轉入了生殖生長，而營養生長是生殖生長的基礎，生殖器官所需的養分，絕大部分是由營養器官通過同化作用合成的，所以，只有當植物的根、莖、葉生長良好的基礎上，到達一定的時期，才能順利的開花。

百日菊 圖片來源：中國植物圖像庫 李敏

在太空中，百日菊的生長受到了一定的阻礙，但最終還是完成了其開花過程，並於2016年2月14日進行了收穫，生長期達到了90天，是國際空間站之前種植的生菜生長期的2倍。

太空中百日菊的開花形態 圖片來源：NASA

科學家們在收穫Veggie上種植的百日菊 圖片來源：NASA

2016年9月15日，我國自主研發的第二個空間實驗室——天宮二號空間實驗室發射成功，天宮二號選擇了水稻和擬南芥作為研究對象開展了植物試驗。一種是典型的糧食作物，一種是模式植物。

擬南芥（上圖）和水稻（下圖）在高等植物培養箱中生長的實時可見光圖像。 圖片來源網路

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全球有半數以上的人口是以稻米作為主食的，在太空種植水稻是具有重大科研價值的。

而另一種植物擬南芥好像沒有水稻這麼廣為人知，但其實擬南芥在遺傳等領域的功勞是不可小覷的，擬南芥是一種典型的自交繁殖植物，易於保持遺傳穩定性，方便進行人工雜交，是目前已知植物基因組中最小的植物，利於遺傳研究。這也是它能和水稻一起從眾多植物中晉級獲得太空種植機會的原因吧。

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擬南芥，又名鼠耳芥、阿拉伯芥，與油菜一樣為十字花科植物，一年生草本，植物較小，生長周期短，結實多，這些特點都使得擬南芥的突變表型易於觀察，為突變體的篩選提供了便利。

擬南芥 圖片來源：中國植物圖像庫 劉軍

可能未來有一天，太空蔬果會成為潮流。

參考文獻：

1. 郭雙生，武艷萍.空間植物栽培技術研究新進展.航天醫學與醫學工程,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

來源：科普中國

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