通过上述实验,科学家们进一步了解了空间环境对植物的影响。
植物在不同于地球的空间环境中能发芽吗?能正常生长吗?会出现哪些神奇的变化?
答案是显而易见的,能发芽并且正常生长,但是生长情况又和地面有所不同,主要表现在以下几个方面:
·微重力条件下植物寿命延长:以咱们天宫二号上种的拟南芥为例,在太空中生长的比在地面上慢但是寿命更长,最长比地面上多活了6-7个月,生长量明显增加[1]。
·结实率低:国际空间站中拟南芥从种子到种子的种植实验结果显示,大约20%的植株没有抽薹(抽苔),近一半的果荚中没有结种子。其原因可能是空间发育的植物器官组织中有乙烯等的积累,使得器官的生理和结构发生改变[2]。
·离开重力植物根系生长也有规律:国际空间站上的一项研究表明,在没有重力但有定向光的情况下,拟南芥的根部保持强烈的负向光性[3],即根部会远离光源生长。也就是说,重力并不是驱动植物根系生长机制的核心因素。
·水稻叶片尖端吐水增强:从天宫二号下行的图像可以看出,在轨飞行的水稻尖端的水珠明显比地面大。这一现象的机理尚不明确,但是为航天员在轨水净化提供了新的思路。
离开地球环境种出来植物能吃吗?
目前的答案是能,但航天员并没有在收获的第一时间品尝到美味。国际空间站早在2014年就成功地种出生菜,近年来收获的蔬菜品种越来越多,有萝卜、胡萝卜、荠菜、小油菜等等。但这些珍贵的成果得带回地球、经严格检测证明满足食品安全要求后,才能进入航天员的食谱。同样,我国在天宫二号上收获的生菜,作为难得的科学实验成果也没有给航天员吃,而是由返回舱带回地球,供科学家们在地面开展进一步研究。航天员陈冬在接受媒体采访时说,自己是“咽着口水将生菜装袋的”。
当然,目前在空间站里种蔬菜,给航天员“开小灶”是次要的,最重要的目的还是研究植物在微重力、强辐射等环境下的生长机理,从而为地球上的作物产量的提升、植物材料性能改进等提供支持。例如,在国际空间站开展的柳树、杉树等树苗种植的研究,有助于人们了解纤维素和木质素生产的作用,研究成果可能帮助树木更适合造纸(更多纤维素)或成为高强度(更多木质素)的建筑材料[4]。
此外还有附属功能,那就是在孤独、枯燥的太空生活中植物带来的活力。1982年在礼炮7号上,航天员瓦伦丁·列别杰夫称照顾植物让他得以保持情绪平稳。“我很高兴定期给植物浇水,”他在日记中写道,“我宠坏了它们。”
参考文献:
[1] 郑慧琼; 王丽华; 谢俊燕; 孙卫宁; 潘璟; 陈爱地. 空间微重力条件下高等植物生殖生长调控机理研究. 科技成果登记表
[2] 郑慧琼. 微重力环境下的植物生长. 科学. 2017,69(03)
[3] Anna-Lisa Paul, Claire E Amalfitano & Robert J Ferl. Plant growth strategies are remodeled by spaceflight. BMC Plant Biology volume 12, Article number: 232 (2012)
[4] Space Station Research Explorer on NASA.
[5] 语宙. 太空涮火锅?得先解决种菜难题.
科学审核:
杨宇光 中国航天科普大使,国际宇航联空间运输委员会副主席
责任编辑:王鹏鹏