太空種糧食： “我已出苗，狀態(tài)良好”

人類站在地球和太空遙相對望，千百年來不斷加深彼此的聯(lián)系，萬家燈火將銀河搬到了人間，但想讓太空和地球一樣花團錦簇，并不是一件容易的事。

不過，科技總在進步，人類早就邁出了在太空種植物的第一步。同學(xué)們也許有一連串的問題想要問：植物的種子到了太空能萌發(fā)、生長、開花并產(chǎn)生種子嗎？這些生長在太空的植物能用來補給宇航員嗎？太空種植物與地面種植物有何不同？

[太空科學(xué)實驗看“問天”]

7月24日，中國空間站問天實驗艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會對接，和問天實驗艙一起飛天的還有生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜等科學(xué)實驗柜。這些實驗柜是支撐太空科學(xué)實驗的先進平臺。

此外，本次“旅程”還有兩位“特邀嘉賓”——小南和小薇，科學(xué)家和工程師們給小南和小薇安排了一個“大房子”，讓它們好好享受這趟太空“旅程”?！靶∧稀焙汀靶∞薄笔钦l呀？其實，它們就是擬南芥和水稻。

7月28日，載有實驗樣品擬南芥（小南）種子和水稻（小薇）種子的實驗單元，由航天員安裝至問天實驗艙生命生態(tài)科學(xué)實驗柜的通用生物培養(yǎng)模塊中。8月29日，一整個月的時間，擬南芥和水稻種子就在中國空間站問天實驗艙成功萌發(fā)，并長出了幼苗。

在哪都是種糧食，空間站種的與地面種的有什么不同呢？

[在太空種糧食有哪些不一樣]

在問天實驗艙，我們可以看到水稻有節(jié)奏地生長，這種生長和地面的水稻不一樣，它的生長呈螺旋狀上升。大概在前20天特別明顯，非常靈動，后期因為長太高了，在培養(yǎng)單元里想看這樣的生長會費勁一點。

這樣的生長過程在地面是看不到的，因為地面的重力作用太強了，植物要想往邊上斜一下，重力立刻把它拉回來，不讓它有這種明顯地來回擺動。實際上，植物的生長過程大概是一種螺旋狀的規(guī)律，但是這種現(xiàn)象在地面上會因為重力而被掩蓋，在太空中觀察，效果則會被放大。

多年前科研人員在天宮二號的實驗中，還能看到植物會出水球。沒錯，植物在太空中的吐水量要比地面大一些。在地面上水球會掉下來，但在太空中水球會懸浮著，所以宇航員給水稻做了一個水回收裝置，希望把小水球回收起來再緩緩回到土里，不然這些植物可能會被“自己的唾沫淹死”。

天宮二號的科研人員還觀察到一個有趣的現(xiàn)象。在地面上，植物的根一般是扎到土里，但是在太空中，有些植物的根沒扎到土里，因為它們也搞不清土在哪。探到邊上有片葉子，它們誤以為葉子是土，就纏著這片葉子繞一圈，然后突然感覺到是葉子不是土，它就換另外一片葉子繞一圈，發(fā)現(xiàn)也不是土……它們只能不斷地摸索，直到把根插到土里。這在地面上是看不到的。

[小南、小薇成為“特邀嘉賓”的原因]

選擇擬南芥和水稻是基于科學(xué)的考量。擬南芥和水稻都是地面上經(jīng)典的模式植物，是有代表性、有普遍規(guī)律的植物。擬南芥代表雙子葉、長日、十字花科植物，很多蔬菜，比如青菜、油菜等都屬于十字花科。而水稻代表單子葉、短日、禾本科植物，很多糧食類作物，比如小麥、玉米等屬于禾本科。

擬南芥此前已經(jīng)被很多國家在太空成功做出了“從種子到種子”的實驗，但是如何提高種子的產(chǎn)量，仍然值得研究。水稻是人類重要的糧食作物之一，養(yǎng)活了地球上一半的人類，它的種子可以食用，單位面積的產(chǎn)出比較高，而且種子一旦休眠，對環(huán)境的依賴性比較小，所以從各方面看，水稻很適合在未來的星際旅行、深空探測中使用。

水稻高稈和矮稈的生長機制、植株的夾角大小，在微重力的情況下會不會有不一樣的情況，這方面的研究我們還欠缺。當(dāng)然，后續(xù)還可以帶很多植物上天研究，比如研究在太空環(huán)境樹木怎么生長、蔬菜怎么種植等，相信太空的環(huán)境會為我們在生命科學(xué)領(lǐng)域打開一個新的平臺。

[在太空種糧食需要做的前期準(zhǔn)備]

為了在太空做這項實驗，科研人員在地面上做了許多準(zhǔn)備工作，尤其是水稻。

首先是選種子。要選在一個這么小的空間生長的品種，科研人員需要對這個品種的水稻進行各方面的了解，譬如它的生長、遺傳背景等。選好品種后就是精選水稻種子了，上千顆備選種子由科學(xué)家篩選，每一顆種子都是放到顯微鏡下一點點篩選的。科研人員集中看了好多天，像“選美”一樣。他們很有經(jīng)驗，能看出種子是不是健康、飽滿、有活力、有光澤。事實上，這次選上天的種子確實100%萌發(fā)了。

因為重力因素，所以加水量也要考慮。地面的水是沉在泥土的下面，天上水不穩(wěn)定，加多了怕種子淹死，少了又怕種子不夠喝。水跟土之間的關(guān)系如何，都要經(jīng)過很多次試驗才能找到一個確切的量。好在目前實驗單元的運作還是正常的。

還有泥土、營養(yǎng)液、種植方式，以及模擬太空的生長環(huán)境，研究人工環(huán)境怎么布置，包括選什么樣的光、氣體，這些都需要在地面上做多年充足的研究。研究完這些之后，還要對接硬件專家，考慮需要注意什么安全升空情況。這一套系統(tǒng)全部打造出來以后，科研人員還要做大量地面模擬太空的匹配實驗，反復(fù)修改數(shù)據(jù)和成品，確保地面的實驗先成功，所以這是一個綜合大工程。

到了升空發(fā)射的那一天，火箭和實驗艙的震動很大，科研人員非常擔(dān)心那些小種子，擔(dān)心它們會不會掉到土里或者別的地方去，所幸它們安全地上天并成功發(fā)芽了。

這次的水稻成苗看似是植物科學(xué)領(lǐng)域的成果，背后則是包括飛船研制、種子準(zhǔn)備等環(huán)環(huán)相扣的結(jié)果。科學(xué)家們通過觀察太空中水稻和擬南芥的生長，從現(xiàn)象上獲得了植物在地面生長所難以掌握的信息。植株“落地”后，還將在基因等層面進行更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究，這些都將有助于人類在地球更好地開展生命科學(xué)、農(nóng)作物的探索。