太空水稻初次乐成育种！中科院郑慧琼团队完玉成生命周期造就实行 ...
<p>在太空种水稻！中国在国际上初次开展了水稻从种子到种子全生命周期的空间造就实行，连再生稻也结出了成熟的种子，另有多个新发现。</p><p>中国科学院分子植物科学杰出创新中央郑慧琼研究团队负担了“微重力条件下高等植物着花调控的分子机理”项目。</p><p>北京时间12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在内蒙古东风着陆场乐成着陆，神舟十四号载人飞行使命取得圆满乐成。当天，履历了120天全生命周期的水稻和拟南芥种子，伴随其他载人空间科学实行样品交付空间应用体系。</p><div align="center"></div><p class="image_desc">图1 水稻在问天舱生命生态实行柜通用生物造就模块中完成从种子到种子全生命周期差别发育阶段代表性图片。图像上的数字表现注入营养液启动实行后的天数。</p><p></p><p>水稻是人类重要的粮食作物，养活了天下上近一半的生齿，也是将来载人深空探测生命支持体系的重要候选粮食作物。使用空间微重力举行水稻育种也是空间植物学研究的紧张方向之一。种子既是人类的粮食，也是繁殖下一代植物的载体，人类要在空间恒久生存，就必须要包管植物可以或许在空间完成世代瓜代，乐成繁殖种子。但是，之前国际上在空间只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦从种子到种子的造就，而重要粮食作物水稻，<strong>此前尚没有可以或许在空间完成水稻全生命周期的造就</strong>。</p><p>在我国空间站生命科学项目中，中国科学院分子植物科学杰出创新中央郑慧琼研究团队负担了“微重力条件下高等植物着花调控的分子机理”，在国际上初次开展了水稻从种子到种子全生命周期造就实行。同时，着花是结种子的条件，研究团队使用模式植物拟南芥，也体系地研究了空间微重力对植物着花的影响。</p><div align="center"></div><p class="image_desc">图2 空间再生水稻的过程图像，图中的时间为剪株后的天数。</p><p></p><p>从2022年7月29日注入营养液启动实行，至11月25日竣事实行，本项目共在轨开展实行120天，完成了拟南芥和水稻种子萌发、幼苗生长、着花结籽全生命周期的造就实行。期间航天员在轨举行了三次样品收罗，包罗9月21日孕穗期水稻样品收罗；10月12日拟南芥着花期样品收罗和11月25日水稻和拟南芥种子成熟期样品收罗。收罗后，着花或孕穗期样品生存于-80℃低温存储柜中，种子成熟期样品生存于4℃低温存储柜，并于12月4日，样品将随神舟十四号返回地面。按筹划在北京交代样品后，转运至上海实行室中做进一步检测分析。</p><p>本次空间项目重要完成的实行内容包罗：（1）在轨完成了水稻从种子萌发、幼苗生长、抽穗和结籽全生命周期的造就实行并通过获取图像举行分析；（2）完成了剪株后空间<strong>再生稻乐成培养并结出了成熟的种子</strong>（二茬）。（3）在轨完成拟南芥种子萌发、幼苗生长和差别三个生物钟调控的着花关键基因对空间微重力相应的图像观察分析并在轨收罗了样品。</p><div align="center"></div><p class="image_desc">图3 空间水稻原生稻和再生稻图片，表现空间稻穗与颖壳伸开的表型。</p><p></p><p>通过对空间获取的图像分析，并与地面临照比力，发现空间微重力对水稻的多种农艺性状，包罗株高、分蘖数、生长速率、水分调控、对光反应、着花时间、种子发育过程以及坚固率等多方面的影响。实行开端发现：</p><p>（1）水稻的株型在空间变得更为疏松，重要是茎叶夹角变大； 矮杆水稻变得更矮，高秆水稻的高度没有受到显着的影响。别的，生物钟控制的水稻叶片生长螺旋上升活动在空间更为凸显。</p><p>（2）水稻空间着花时间比地面略有提前，但是，<strong>灌浆时间延伸了10多天，大部门颖壳不能关闭</strong>。着花时间和颖壳闭合均是水稻的紧张农艺性状，二者在保障植物充实的生殖生长是得到高产优质种子方面都有紧张作用，此过程受到基因表达的调控，后续将使用返回样品进一步分析。</p><p>（3）在空间举行再生稻实行并得到再生稻的种子。从剪株20天后就可以再生出了2个稻穗，阐明空间狭窄的封闭情况中再生稻是可行的，为空间作物的高效生产提供了新的思绪和实行证据。该技能可以大大增长单元体积中的水稻产量，也是国际上初次在空间实验的再生稻技能。</p><p>（4）初次对空间生物钟调控光周期着花的关键基因举行研究。使用基因突变和转基因的方法，构建了三种差别着花时间的拟南芥，分别是：提前着花，耽误着花和正常着花（野生型），通过对空间拟南芥生长发育的图普观察与分析，发现着花关键基因对微重力的相应与地面有显着的差别。此中，在地面提早着花的拟南芥，在微重力条件下着花时间大大延伸。别的，生物钟基因突变后，空间拟南芥的下胚轴过分伸长，阐明生物钟基因表达对于维持拟南芥在空间生长的正常形态和顺应空间情况非常紧张，为以后使用改造着花基因来促进植物顺应空间微重力情况提供了新方向。后续研究团队将进一步使用返回质料对拟南芥顺应空间情况的分子底子举行深入剖析。</p>
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