空间生命科学与生物技术

空间站培育植物有助于火星探索计划

时间:2016-05-04  来源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

近来,航天员Scott Kelly在推特上发布了一张在国际空间站上百日菊叶子霉变的照片。空间站的植物种植试验有助于科学家研究植物如何在微重力环境下生长,同时,航天员也可在太空中尝试自主种植。对此,NASA负责植物研究项目的科学家团队领导人Gioia Massa博士表示,从这一试验,我们可更深入研究关于植物种植与给水问题,以及地面和空间站之间如何更好地运作。

2014年5月,空间实验室安装了植物生长装置,并种植了第一批红色长叶莴苣——红生菜。第一次尝试由于干旱,作物死亡。2014年7月初,航天员Scott Kelly用同样的作物进行第二次尝试,汲取第一次的经验,作物正常生长,一个月后成功收割。

为了解植物如何在微重力环境下成长开花,科学家选取百日菊作为第三次试验作物。植物研究项目负责人Trent Smith表示,百日菊对环境参数,特别是对光照的变化非常敏感,其生长周期也比红生菜要长,需要60~80天,这大大增加了生长开花的难度,一旦成功便可为后续种植西红柿积累经验。

种植两周后,NASA航天员Kjell Lindgren发现有水从百日菊种子的白色皮瓣中渗出,三株作物被水淹没死亡。10天内,科学家发现一些叶子出现吐水现象,也就是当植物细胞内部水分过多、压力过大的时候,它们就会自主向外渗水。通常发生吐水现象,表示植物处于比较潮湿的状态。随后,百日菊的叶子开始出现大幅卷曲的情况,这一现象被称为“偏上性运动”,表明植物可能处于烂根状态,其原因在于空气流通差,加上过量水分导致。

Smith表示,在观察到吐水现象和更多大量积水后,我们决定考虑加大风扇风量,加速空气流通,使多余水分挥发。但由于12月中旬的一项外太空行走活动,这项措施被暂缓。这期间,一些叶内组织开始死亡,在湿度大且表面潮湿环境下,成为霉菌滋生的摇篮。

2015年12月22日,Smith在地面时间凌晨3点45分,接到来自空间的求救电话。植物团队专家花了4个小时,重新制定了新的方案。航天员Kelly戴上防毒面具,切掉了百日菊被感染的组织,然后装在零下80度的实验室冷冻设备(MELFI)中,以便将来带回地球研究。随后Kelly给植物叶子消了毒,让风扇持续高速运转,希望让植物箱保持干燥,抑制霉菌生长。

2015年12月25日夜里。Kelly向地面团队汇报新进展,风扇似乎让植物环境过于干燥。随后,两株百日菊死亡,但剩下两株却长出了新的分枝,没有再出现叶子卷曲或吐水现象。

2016年1月8日,Kelly发布了百日菊生长进展照片。12日,最新的照片显示第一片花瓣打开。从花骨朵到盛开大约需要7至10天时间。

目前,科学家仍在继续根据Kelly的观察报告密切监测百日菊的生长情况。更多的植物通过SpaceX-8发送至轨道实验室,后续将进行两组中国白菜和一组红色长叶莴苣的种植,2018年计划向空间站发送西红柿种子。Smith表示,有了种植百日菊的经验,为西红柿这类开花植物的种植奠定了基础。研究还将探索调整照明如何影响植物矿物成分。这一试验的成功对日后的火星探索计划至关重要。

 

百日菊出现吐水及偏上性运动现象

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