據鄭慧瓊介紹，當下科學家的研究重點已逐漸從對植物幼苗階段的研究擴展至種子生產研究。但是，目前只有油菜、小麥和豌豆少數幾種作物在空間完成了從種子到種子的實驗。

在空間條件下，植物開花時間延遲、開花數目少、種子結實率低和種子質量下降等問題仍然沒有克服。

“開花”是植物結出新一代種子的前提，因此研究如何控制植物發育的關鍵環節，開花的調控機理尤為重要。這為改進空間植物培養技術，探索更多的適應空間生命保障要求的糧食作物生產提供了基礎。

在這一背景下，鄭慧瓊研究團隊承擔了“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”生命科學實驗項目。該項目聚焦三個關鍵科學問題：微重力怎樣影響開花?微重力影響植物開花的分子機理是什么?能否利用微重力環境作用來控制植物的開花?

圍繞這三個關鍵科學問題，本次空間實驗樣品采用了擬南芥和水稻兩種模式植物，研究在空間微重力條件下，擬南芥和水稻開花調控的分子機理。

為何選用這兩種模式植物?鄭慧瓊解釋，擬南芥代表雙子葉、長日、十字花科植物，很多蔬菜，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，如小麥、玉米等屬于禾本科。

據介紹，科研人員通過分析比較微重力在植物開花過程中的作用，獲取微重力調控開花的分子基礎與關鍵基因的表達變化，進一步解析空間微重力條件下，長日和短日植物開花基因表達的調控網絡，以及二者對空間環境適應性的作用機理。

探索植物生產效率最大化途徑

據鄭慧瓊介紹，本次實驗用的水稻生長周期較短，70天左右就能抽穗結籽，后續還會通過地面對照組實驗，進一步分析水稻在空間站的生長情況。

“我國在水稻方面有著深厚的研究基礎，航天員在軌時間能夠滿足水稻生長周期要求，同時問天實驗艙提供了適宜水稻生長的溫度，我們才可以順利開展科學實驗。這也是國際上首次對水稻‘從種子到種子’的研究。”鄭慧瓊說。

空間站“從種子到種子”全生命周期的培養研究有何作用?鄭慧瓊表示，這項研究可以探索利用空間環境因素控制植物開花，以探尋在較小的封閉空間中植物生產效率最大化的可能途徑。

此外，實驗還會通過航天員在軌采集樣品、冷凍保存返回分析，鑒定空間微重力調控植物開花的關鍵樞紐基因并對其進行功能驗證，為下一步構建適應空間微重力環境的高產優質農作物提供分子元件。

“實驗最理想的狀態是水稻在空間站結種，并在空間站繼續種植。我們后續還會開展相應的基礎研究，探索空間站水稻生長規律并推廣到實際生產中。”鄭慧瓊表示。

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