國際首次成功在軌育種

    太空水稻種子順利“回家”

    據中新社北京電：本月五日從中國科學院（中科院）獲悉，中科院分子植物科學卓越創新中心研究團隊已完成在中國空間站進行水稻和擬南芥育種實驗，國際上首次在軌實現水稻從種子到種子全生命周期培養，成功收穫太空水稻種子。

    中國空間站第三批空間科學實驗樣品四日晚隨神舟十四號飛船返回艙返回地面，在着陸場交付中科院牽頭負責的中國載人航天工程空間應用系統。這批樣品中就包括經歷一百二十天全生命周期的水稻和擬南芥種子，並於五日運抵北京確認完好後交付相關實驗科學家。

    中科院分子植物科學卓越創新中心介紹說，該中心鄭慧瓊研究團隊承擔中國空間站“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”生命科學項目，國際上首次在軌開展水稻從種子到種子全生命周期培養實驗。同時，基於開花是結種子的前提，研究團隊還利用模式植物擬南芥，系統研究空間微重力對植物開花的影響。

    全生命周期育種

    本次在軌實驗共歷時一百二十天，從二○二二年七月廿九日注入營養液啟動至十一月廿五日結束，完成擬南芥和水稻種子萌發、幼苗生長、開花結籽全生命周期的培養。實驗期間，航天員在軌進行三次樣品採集，包括九月廿一日孕穗期水稻樣品採集、十月十二日擬南芥開花期樣品採集、十一月廿五日水稻和擬南芥種子成熟期樣品採集。

    樣品採集後，開花或孕穗期樣品保存於零下八十攝氐度低溫存儲櫃中，種子成熟期樣品保存於四攝氐度低溫存儲櫃。

    按計劃，這些樣品在北京完成相關交接後，將轉運至上海的實驗室中做進一步檢測分析。

    完成三實驗內容

    鄭慧瓊研究員指出，本次空間項目主要完成三項實驗內容：一是在軌完成水稻從種子萌發、幼苗生長、抽穗和結籽全生命周期的培養實驗並通過獲取圖像進行分析。二是完成剪株後空間再生稻成功培育並結出成熟的種子（二茬）。三是在軌完成擬南芥種子萌發、幼苗生長和不同三個生物鐘調控的開花關鍵基因對空間微重力響應的圖像觀察分析並在軌採集了樣品。

    研究團隊通過對空間獲取的圖像分析，並與地面對照比較，發現空間微重力對水稻的多種農藝性狀，包括株高、分蘖數、生長速率、水分調控、對光反應、開花時間、種子發育過程以及結實率等產生多方面影響。

    獲多項重要發現

    鄭慧瓊表示，這次在中國空間站開展的育種實驗已取得多項初步的重要發現，主要包括以下四個方面：一是水稻的株型在空間變得更為鬆散，主要是莖葉夾角變大；矮稈水稻變得更矮，高稈水稻的高度沒有受到明顯的影響。此外，生物鐘控制的水稻葉片生長螺旋上升運動在空間更為凸顯。二是水稻空間開花時間比地面略有提前，但灌漿時間延長了十多天，大部分穎殼不能關閉。此過程受到基因表達的調控，後續將利用返回樣品進一步分析。三是在空間進行再生稻實驗並獲得再生稻的種子。這是國際上首次在空間嘗試的再生稻技術，也為空間作物的高效生產提供新的思路和實驗證據。

    四是首次對空間生物鐘調控光周期開花的關鍵基因進行研究，發現開花關鍵基因對微重力的響應與地面有明顯的差異，其中在地面提早開花的擬南芥在微重力條件下開花時間也大大延長。相關研究還為今後利用改造開花基因來促進植物適應空間微重力環境提供了新方向，研究團隊後續將進一步利用返回樣品對擬南芥適應空間環境的分子基礎進行深入解析。