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央視網消息(記者 王小英 王甲鑄)電影《火星救援》中,馬克自己種植土豆並養活了自己。這次「天宮二號」上也將設置一個迷你太空溫室,進行高等植物培養實驗。
這次,從地球的多種綠色植物中選出的擬南芥和水稻種子,幸運地作為「植物太空人」,搭載「天宮二號」飛船將進行一次不平凡的太空之旅並實現從種子再到種子的過程。
「植物太空人」為何選擬南芥和水稻?
為何是擬南芥和水稻幸運地開啟了太空之旅?
本次「天宮二號」中的實驗是根據地球上高等植物受光周期誘導開花的兩種典型途徑(長日和短日誘導開花途徑),以及關鍵的開花基因的作用機理,最後選擇了長日照植物擬南芥和短日照植物水稻,中科院上海生科院植物生理生態研究所鄭慧瓊研究員說。
實驗中,通過實時成像技術,觀察微重力條件下擬南芥和水稻從種子萌發、幼苗生長到開花發育的全過程,這些研究為解析微重力條件下高等植物形態建成、以及從種子萌發、營養生長向生殖生長轉變過程的調控機理提供新知識。航天員將參與回收部分擬南芥樣品,用於後續分析。
全程直播種子萌發生長
載人航天工程空間應用系統副總設計師呂從民介紹,這意味著他們上去的時候是種子,拿回來的也將是種子,它們將在太空完成萌發、生長、開花等過程。
發射前,他們將在休眠狀態下乘坐在舒適溫暖的「保暖箱」隨著太空實驗室進入軌道。科學家們將在地面遙控指揮,啟動實驗過程,種子開始萌發。
在以後的一段時間內,培養箱將通過溫度、溼度、光照、營養供給調節等功能為種子的生長發育提供環境保障,同時通過相機等測量部件進行「全程直播」,記錄圖像、溫度變化等數據,下傳到地面供植物學家開展比對分析。
植物學家預先為基因信息安裝「追蹤器」,用轉基因技術給擬南芥的開花基因用綠色螢光蛋白基因標記。培養箱安裝了一臺微型螢光相機,併集成一個LED螢光激發光源。擬南芥開花基因一旦表達,就會被LED光源激發出綠色螢光。螢光相機便可以捕捉到螢光信號,並下傳信息。
太空溫室中水可循環使用
小小的太空「溫室」中,生長盒是植物生長的空間。因為要全程直播,生長盒是由透明材料製成的,光源從頂部照射,相機從側面拍攝成像。在生長盒上貼有透氣膜,用來保障植物與溫室內有一定的氣體交換,而液態水不會從透氣膜中逸出,以此來保障植物生長過程中所需的水分。
在空間微重力環境下,植物生長過程中因蒸騰作用產生的水汽無法凝結回歸到土壤,而是附著於生長盒的側面,還影響成像。為了解決這個問題,科學家們通過增加冷凝區的設計,使水汽重新冷凝並導入土壤盒內,實現了太空密閉環境下水的有效循環,提高了水的利用率,也避免了水汽可能產生的不良影響,真是高效又安全。
如果生長順利,預計1至2個月後,他們便可抽苔(穗)開花。