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空间应用系统问天实验舱任务进展顺利 植物生长状态良好

2022-08-29
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[video:20220829【新闻直播间】中科院发布载人航天工程空间应用任务阶段性进展 问天舱应用任务进展顺利 植物生长良好_1]

  8月29日,载人航天工程空间应用暨空间站高等植物培养实验阶段性进展情况介绍会在中国科学院空间应用工程与技术中心、分子植物科学卓越创新中心举行。

  空间应用系统问天实验舱任务以生命科学和生物技术研究为主。空间应用系统在问天实验舱部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜等科学实验设施,配置了舱内外应用任务共用支持设备,联合支持科学项目在轨全任务链实施。

  2022年7月24日14时22分,问天实验舱在我国文昌航天发射场成功发射。问天实验舱发射入轨3小时后,2022年7月24日17时30分,空间应用系统有效载荷首次加电,开展基本功能测试。截至目前,各有效载荷状态良好、工作稳定,具体情况包括:

  (1)配电器、应用信息主机、应用流体回路等有效载荷在轨支持设备工作正常。

  (2)科学实验柜初始状态设置、基本功能测试正常,在轨测试有序开展。航天员于7月28日完成了生命生态实验柜通用生物培养模块解锁、状态设置、辐射测量模块和植物培养单元安装。8月8日和8月12日,航天员完成了变重力科学实验柜、科学手套箱、低温存储装置、生物技术实验柜的解锁和组装,组装过程顺利高效。组装完成后,变重力科学实验柜、科学手套箱、低温存储装置开展了既定的在轨测试内容,通过下行遥测数据和工程数据判断,相关科学实验柜及科学实验系统工作正常,载荷状态良好。

  (3)随舱发射科学实验项目在轨实验按计划开展。2022年7月28日,航天员完成了生命生态实验柜科学实验单元(含实验样品)在通用生物培养实验模块中的安装,随后开展拟南芥和水稻种子的注水,开始在轨实验,温度、湿度、光照控制正常。通过下行的图像数据分析判断,水稻和拟南芥种子萌发后生长状态正常,后续按计划开展培养和在轨实验。

  (4)空间环境保障及时有力。问天实验舱发射后,空间环境保障分系统24小时监测空间环境的变化情况,共发布空间环境预报产品549份。根据目前空间环境监测数据分析,近期太阳活动水平极低到低,地磁活动以平静至微扰为主,有利于空间站各项在轨工作的开展。

  (5)地面系统运行高效稳定。有效载荷运行管理中心软硬件系统工作正常,与各中心通信链路畅通,有力确保载荷在轨安全和基本功能测试正常开展。

  (6)后续各项工作安排有序推进。按计划开展了问天实验舱空间应用系统有效载荷首次加电检查、基本功能测试和在轨实验。截至目前,各有效载荷状态良好、工作稳定;生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力科学实验柜、科学手套箱与低温存储柜及在轨支持设备已完成基本功能测试,测试结果正常、符合预期;生命生态实验柜正在开展在轨实验工作。

  空间应用系统后续主要工作项目包括:8月至10月,开展生命生态实验柜在轨实验,生物技术实验柜、生命生态实验柜定期模块巡检,以及变重力科学实验柜、科学手套箱与低温存储柜在轨测试;SZ-15任务期间,进行能量粒子探测器、等离子原位成像探测器舱内组装、自测试、舱外安装、在轨测试、在轨工作等;预计SZ-15返回前,完成各科学实验柜在轨测试工作,后续将持续开展在轨实验。

  中科院分子分子植物卓越中心郑慧琼研究团队承担了“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”生命科学实验项目。7月28日,载有实验样品拟南芥种子和水稻种子的实验单元,由航天员安装至问天实验舱的生命生态通用实验模块中,通过地面程序注入指令于7月29日启动实验。目前已成功启动了拟南芥和水稻的种子萌发,拟南芥幼苗已长出叶子,高杆水稻幼苗已长至14厘米左右高,矮杆水稻也有4-5厘米高,生长状态良好,后续将完成拟南芥和水稻在空间从种子到种子全生命周期的实验,并在实验过程中由航天员采集样品、冷冻保存,最终随航天员返回地面进行分析。

  本次空间实验样品拟南芥和水稻是两种模式植物。拟南芥代表双子叶、长日、十字花科植物,很多蔬菜,比如青菜、油菜等都属于十字花科。而水稻代表单子叶、短日、禾本科植物,很多粮食类作物,比如小麦、玉米等属于禾本科。本项目主要研究空间微重力条件下拟南芥和水稻的开花调控的分子机理。“开花”是植物结出新一代种子的前提。农作物的种子既是粮食,也是繁殖下一代的载体。随着载人深空探测的发展深入,比如登陆火星,要想真正解决人类长期空间探索的粮食保障问题,不可能单纯依靠从地球上携带粮食来满足航天员长期的空间生活和工作需求,必须要解决在空间生产粮食这一难题。由于地球生命不可能在严酷的太空环境条件下无保护地生存,未来的太空作物生产必须要在完全封闭的人造环境中进行,种植空间和能源供给都十分稀缺。因此,太空种植的农作物必须具备高产优质、高生产效率和低能源消耗的要求。

  本次实验的目标是完成拟南芥和水稻在空间站从种子到种子全生命周期的培养研究,探索利用空间环境因素控制植物的开花,来实现在较小的封闭空间中植物生产效率最大化的可能途径,同时通过航天员在轨采集样品,冷冻保存返回分析,鉴定空间微重力调控植物开花的关键枢纽基因并对其进行功能验证,为下一步构建适应空间微重力环境的高产优质农作物提供分子元件。

  本次项目将聚焦三个关键科学问题:微重力怎样影响开花?微重力影响植物开花的分子机理是什么?能否利用微重力环境作用来控制植物的开花?围绕这三个关键的科学问题,通过分析比较微重力在植物开花过程中的作用,获取微重力调控开花的分子基础与关键基因的表达变化,进一步解析空间微重力条件下长日和短日植物开花基因表达的调控网络及二者在植物对空间环境适应性中的作用机理。

  郑慧琼表示,希望通过本次研究,在国际上首次完成空间微重力条件下水稻从“种子到种子”全生命周期的培养实验,并获得水稻培养的关键环境参数,为进一步解析空间微重力对水稻生长发育的影响及分子基础,利用水稻进行空间粮食生产提供重要理论指导。同时,通过转录组分析比较拟南芥和水稻两种模式植物在空间环境中开花途径关键基因的表达及其调控网络的变化,解析空间微重力对于长日和短日植物开花的分子机理,为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。

微重力条件下拟南芥生长发育情况

微重力条件下水稻生长发育情况

打印 责任编辑:任霄鹏

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