焦點訪談：隨著神舟十五號的發射，我國空間站基本構型已經形成，空間站長期有人值守，即將轉入空間站應用階段。這個距離我們四百公里外的空間站到底有什么價值？能夠給我們的日常生活帶來什么變化？我告訴您，它可以做很多事。今天的節目，我們看看一株名叫“小薇”的水稻，以及它背后的幾位科學家，也許能夠回答這個問題。 神舟十四號乘組在軌半年時間，很多人牽掛著航天員在軌的狀態，也有人關注著太空中的植物。12月5日凌晨三點，隨神舟十四返回的第三批空間科學實驗樣品運抵北京，相關實驗科學家馬上開始處理、分析樣品。 這次神舟十四帶回來的種子是空間站中的常規稻結出的種子。這是人類第一次在太空完成水稻的“從種子到種子”的實驗，盡管之前已經知道了這個消息，但是真正看到這些水稻種子和相關樣品，科學家還是興奮異常。 這是國際上首次開展水稻“從種子到種子”全生命周期空間培養實驗。本項目共在軌開展實驗120天，完成了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。在10月12日這一天，正好天宮課堂第三課開講，航天員還全程給地面觀眾、中小學生展示了采集開花樣品的過程。11月25日，航天員采集了水稻和擬南芥種子成熟期樣品，將它們分別保存在低溫存儲柜中，在這次返回時一并帶了回來。 中科院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊：“我們進一步認識到了重力或者空間微重力對植物生長發育的影響，比如說葉子的夾角影響種植密度，種植密度影響單位面積產生。另外，還有植株的分糵株，在天上這個數目是比較多的，這個也影響農業性狀，我們進一步分析它的分子生物學機制能找到關鍵基因的話，將來可以利用這種來改造植物，就是利用一些關鍵基因的變化來改造農作物?！?/div> 在太空環境種糧種菜不是一件易事。飛行器在行星軌道飛行時重力變得十分微小，稱為“微重力”。重力的變化會嚴重地影響植物的生長發育和代謝活動，了解微重力影響植物生長的原理乃至加以控制，正是鄭慧瓊的研究方向。這次上天，科學家送上去兩種水稻，一種是常規稻，一種是名叫“小薇”的矮稈水稻。太空之旅，對“小薇”來說并不是首次。早在2016年9月15日，它就和擬南芥一起搭乘天宮二號空間實驗室進入太空。水稻“小薇”有什么特殊之處、為什么要帶它多次上太空呢？ 中國科學院院士、中國農科院作物科學研究所所長錢前：“‘小薇’矮小，大概有20公分，最高30公分。后來我們把這個基因克隆到了，它是赤霉素合成的關鍵基因，降低株高的同時，對穗部形狀沒有影響，它對產量影響相對還是小的，所以它谷草比理論上還能提高?！?/div> “小薇”這種水稻品種來自中國農科院，科學家經過10余年攻關獲得了這個超矮稈水稻品種。這種品種的空間利用效率高，栽種于植物工廠，最多可以種植12層，已成為植物工廠的先鋒種。而選擇水稻率先上天實驗，還有一個原因，這是我國老百姓最重要的口糧之一。 中科院空間應用工程與技術中心研究員倉懷興：“水稻是咱們國家最重要的糧食作物，產量也是蠻高的，所以首選它有這方面的現實考慮。另一方面，咱們國家把水稻的全部基因都已經測定了?！?/div> 錢前：“上?？茖W家要挑選‘植物宇航員’的時候，挑選了‘小薇’。我當時覺得要進一步使‘小薇’生育期更短，這一批‘小薇’生育期在110天左右?！∞薄谔漳軌蚪Y出糧食，就像你講上去這個東西，實現太空夢，農業也要先行?！?/div> 就這樣，“小薇”被親切地稱為“植物航天員”，帶著多位科學家的夢想上了天。除了主糧以外，擬南芥作為蔬菜界的代表也再次上天參與了實驗。這次實驗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比有明顯的差異。后續研究團隊將進一步利用返回材料對擬南芥適應空間環境的分子基礎進行深入解析。 有了航天員搞管理，硬件也要跟上。問天艙作為專門的實驗艙，裝備了專門的存儲區，包含4度、負20度、負80度等多個溫區，這也是生命科學實驗比較常用的三個溫區，可以滿足不同特點、不同周期的實驗存儲要求。除此以外，問天實驗艙搭載了實驗柜，所采集的數據不僅量大，還需要實時傳輸。因此，航天科研人員用光纖在艙內打造了一個帶寬更大、速率更快的局域網，再通過中繼衛星傳到地面，便于科研人員開展研究。 中科院空間應用工程與技術中心研究員郭麗麗：“其實我們有很多地面系統，我們叫有效載荷運行管理系統，科學家利用這套系統可以去監視。因為我們會對天上的數據進行接收，接收完之后會處理，呈現給科學家，科學家可以根據這些數值數據、圖像數據、視頻數據去判斷載荷的健康狀態和科學實驗的進展情況，同時也可以通過這套系統的控制指令，時時干預科學實驗的進展情況，包括調參數、調模式。” 近年來，伴隨著我國航天事業的發展，關于空間作物種植的實驗一直在進行。2014年，“月宮一號”進行了105天的月球基地生命保障系統的模擬，氧氣和水都循環再生，未來可作為外星之上的“蔬菜大棚”。2016年，“天宮二號”上建起“微型LED植物工廠”，進行了水稻和擬南芥的種植實驗。2018年，“嫦娥四號”月球探測器，攜帶了由大量的植物種子和昆蟲卵構筑的“月面微型生態圈”，棉花種子長出嫩芽，成為人類歷史上第一批在月球生長的植物。 據了解，這次空間實驗，“小薇”沒有結種子，科學家分析可能是培養盒空間較小，高稈水稻生長茂盛擋住了矮稈水稻的光，后續還將對原因進一步進行分析。常規水稻在空間站結出了種子，這邁出了中國人在太空種糧食的第一步。而對于育種科學家來說，他們還關心地面農作物的改良。水稻是我國第一大口糧作物，當前我國水稻平均畝產474公斤，處于全球單產水平第一梯隊，要在此基礎上繼續提高，還需要有新的突破。 據了解，當下我國已經基本解決了水稻高產問題，未來水稻育種的主攻方向及目標是在保證糧食安全的基礎上，因地制宜開展優質稻、輕簡栽培和綠色高抗品種的培育。而“小薇”參與太空實驗之后，科研人員將繼續開展研究，為中國人更好地端牢飯碗作出貢獻。 盡管不同的研究團隊方向不同，但科學家們都是為了讓糧食作物能夠產量更高、品質更好。現在，空間站的水稻已經不負眾望，在太空中結出了世界上第一批稻種并帶回了地面。與此同時，在中國空間站里，更多與我們息息相關的實驗還在繼續。 倉懷興：“大家知道人的骨骼受到損傷，或者是缺損以后，過去咱們用不銹鋼來修補骨骼，后來用鈦合金，現在發展到新一代用可降解的，甚至是3D打印的仿生材料。我們把這些物質拿到天上去，在天上能夠制備出這種仿生的可降解的骨骼修復產品，這種產品植入到體內以后，人慢慢會把它降解吸收，然后再利用人自身的修復能力長出新的、屬于自己的骨骼組織。” 據了解，目前在空間站立項開展的科學研究項目總共有76項，在這其中，有23項是生命科學和生物技術的研究項目。 仰望天空，腳踏實地。人類探索外太空，拓展空間，一個重要的目的就是幫助解決困擾人類的科技瓶頸問題。我們從這株水稻身上，就能深深地感受到中國空間站“建站為應用”的目標。現在只是一個起步，未來中國空間站將陸續有上千項科學研究開展，并且邀請全世界的科學家到中國空間站來研究，為構筑我們更美好的未來共同努力。 |
