随着神舟十五号的发射，我国空间站基本构型已经形成，空间站长期有人值守，即将转入空间站应用阶段。这个距离我们四百公里外的空间站到底有什么价值？能够给我们的日常生活带来什么变化？我告诉您，它可以做很多事。我们看看一株名叫“小薇”的水稻，以及它背后的几位科学家，也许能够回答这个问题。
神舟十四号乘组在轨半年时间，很多人牵挂着航天员在轨的状态，也有人关注着太空中的植物。12月5日凌晨三点，随神舟十四返回的第三批空间科学实验样品运抵北京，相关实验科学家马上开始处理、分析样品。
这次神舟十四带回来的种子是空间站中的常规稻结出的种子。这是人类第一次在太空完成水稻的“从种子到种子”的实验，尽管之前已经知道了这个消息，但是真正看到这些水稻种子和相关样品，科学家还是兴奋异常。
这是国际上首次开展水稻“从种子到种子”全生命周期空间培养实验。本项目共在轨开展实验120天，完成了拟南芥和水稻种子萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养实验。在10月12日这一天，正好天宫课堂第三课开讲，航天员还全程给地面观众、中小学生展示了采集开花样品的过程。11月25日，航天员采集了水稻和拟南芥种子成熟期样品，将它们分别保存在低温存储柜中，在这次返回时一并带了回来。
中科院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼：“我们进一步认识到了重力或者空间微重力对植物生长发育的影响，比如说叶子的夹角影响种植密度，种植密度影响单位面积产生。另外，还有植株的分糵株，在天上这个数目是比较多的，这个也影响农业性状，我们进一步分析它的分子生物学机制能找到关键基因的话，将来可以利用这种来改造植物，就是利用一些关键基因的变化来改造农作物。”
在太空环境种粮种菜不是一件易事。飞行器在行星轨道飞行时重力变得十分微小，称为“微重力”。重力的变化会严重地影响植物的生长发育和代谢活动，了解微重力影响植物生长的原理乃至加以控制，正是郑慧琼的研究方向。这次上天，科学家送上去两种水稻，一种是常规稻，一种是名叫“小薇”的矮秆水稻。太空之旅，对“小薇”来说并不是首次。早在2016年9月15日，它就和拟南芥一起搭乘天宫二号空间实验室进入太空。水稻“小薇”有什么特殊之处、为什么要带它多次上太空呢？
中国科学院院士、中国农科院作物科学研究所所长钱前：“‘小薇’矮小，大概有20公分，最高30公分。后来我们把这个基因克隆到了，它是赤霉素合成的关键基因，降低株高的同时，对穗部形状没有影响，它对产量影响相对还是小的，所以它谷草比理论上还能提高。”
“小薇”这种水稻品种来自中国农科院，科学家经过10余年攻关获得了这个超矮秆水稻品种。这种品种的空间利用效率高，栽种于植物工厂，最多可以种植12层，已成为植物工厂的先锋种。而选择水稻率先上天实验，还有一个原因，这是我国老百姓最重要的口粮之一。
中科院空间应用工程与技术中心研究员仓怀兴：“水稻是咱们国家最重要的粮食作物，产量也是蛮高的，所以首选它有这方面的现实考虑。另一方面，咱们国家把水稻的全部基因都已经测定了。”
钱前：“上海科学家要挑选‘植物宇航员’的时候，挑选了‘小薇’。我当时觉得要进一步使‘小薇’生育期更短，这一批‘小薇’生育期在110天左右。‘小薇’要在太空能够结出粮食，就像你讲上去这个东西，实现太空梦，农业也要先行。”
就这样，“小薇”被亲切地称为“植物航天员”，带着多位科学家的梦想上了天。除了主粮以外，拟南芥作为蔬菜界的代表也再次上天参与了实验。这次实验首次对空间生物钟调控光周期开花的关键基因进行研究。发现开花关键基因对微重力的响应与地面比有明显的差异。后续研究团队将进一步利用返回材料对拟南芥适应空间环境的分子基础进行深入解析。
有了航天员搞管理，硬件也要跟上。问天舱作为专门的实验舱，装备了专门的存储区，包含4度、负20度、负80度等多个温区，这也是生命科学实验比较常用的三个温区，可以满足不同特点、不同周期的实验存储要求。除此以外，问天实验舱搭载了实验柜，所采集的数据不仅量大，还需要实时传输。因此，航天科研人员用光纤在舱内打造了一个带宽更大、速率更快的局域网，再通过中继卫星传到地面，便于科研人员开展研究。
中科院空间应用工程与技术中心研究员郭丽丽：“其实我们有很多地面系统，我们叫有效载荷运行管理系统，科学家利用这套系统可以去监视。因为我们会对天上的数据进行接收，接收完之后会处理，呈现给科学家，科学家可以根据这些数值数据、图像数据、视频数据去判断载荷的健康状态和科学实验的进展情况，同时也可以通过这套系统的控制指令，时时干预科学实验的进展情况，包括调参数、调模式。”
近年来，伴随着我国航天事业的发展，关于空间作物种植的实验一直在进行。2014年，“月宫一号”进行了105天的月球基地生命保障系统的模拟，氧气和水都循环再生，未来可作为外星之上的“蔬菜大棚”。2016年，“天宫二号”上建起“微型LED植物工厂”，进行了水稻和拟南芥的种植实验。2018年，“嫦娥四号”月球探测器，携带了由大量的植物种子和昆虫卵构筑的“月面微型生态圈”，棉花种子长出嫩芽，成为人类历史上第一批在月球生长的植物。
据了解，这次空间实验，“小薇”没有结种子，科学家分析可能是培养盒空间较小，高秆水稻生长茂盛挡住了矮秆水稻的光，后续还将对原因进一步进行分析。常规水稻在空间站结出了种子，这迈出了中国人在太空种粮食的第一步。而对于育种科学家来说，他们还关心地面农作物的改良。水稻是我国第一大口粮作物，当前我国水稻平均亩产474公斤，处于全球单产水平第一梯队，要在此基础上继续提高，还需要有新的突破。
据了解，当下我国已经基本解决了水稻高产问题，未来水稻育种的主攻方向及目标是在保证粮食安全的基础上，因地制宜开展优质稻、轻简栽培和绿色高抗品种的培育。而“小薇”参与太空实验之后，科研人员将继续开展研究，为中国人更好地端牢饭碗作出贡献。
尽管不同的研究团队方向不同，但科学家们都是为了让粮食作物能够产量更高、品质更好。现在，空间站的水稻已经不负众望，在太空中结出了世界上第一批稻种并带回了地面。与此同时，在中国空间站里，更多与我们息息相关的实验还在继续。
仓怀兴：“大家知道人的骨骼受到损伤，或者是缺损以后，过去咱们用不锈钢来修补骨骼，后来用钛合金，现在发展到新一代用可降解的，甚至是3D打印的仿生材料。我们把这些物质拿到天上去，在天上能够制备出这种仿生的可降解的骨骼修复产品，这种产品植入到体内以后，人慢慢会把它降解吸收，然后再利用人自身的修复能力长出新的、属于自己的骨骼组织。”
据了解，目前在空间站立项开展的科学研究项目总共有76项，在这其中，有23项是生命科学和生物技术的研究项目。
仰望天空，脚踏实地。人类探索外太空，拓展空间，一个重要的目的就是帮助解决困扰人类的科技瓶颈问题。我们从这株水稻身上，就能深深地感受到中国空间站“建站为应用”的目标。现在只是一个起步，未来中国空间站将陆续有上千项科学研究开展，并且邀请全世界的科学家到中国空间站来研究，为构筑我们更美好的未来共同努力。（来源：央视网）
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发表于 2022-12-27 14:04:10
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