种子的太空奇遇记——专访中国科学院研究员郑慧琼

来源：互联网 2024-11-12 00:16:36 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

记者：是第一代种子生长出来的稻穗？

中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼：对。

记者：这太珍贵了，上天9颗种子现在繁衍下一代是多少种子？

郑慧琼：大概有将近8000多粒。

在这间人工气候室里，从空间返回的水稻种子，从最初的60粒，繁育到了8000多粒，这不仅证明了经由空间实验获得的水稻种子具有较高的活力和萌发率，同时还证明了微重力条件下水稻的胚胎和种子可以发育。

记者：为什么它们从天上回来要先到人工气候室？

郑慧琼：因为天上回来的种子特别珍贵，是人类第一次在太空当中获得水稻的种子，它的数量也比较少。所以如果种到田里面有些不可控因素，万一不能发芽什么的，就会有很大风险，所以在人工气候室里面条件都是人工控制的，在这样环境下面能够保证都能够正常萌发生长。

在这里，和太空收获的种子做对照的是一批同样被精心选出，但没有上天的水稻种子。

郑慧琼：我们当时选的水稻，一份是放在天上，一份是放在地面，两份种子都结了种子，现在把它们的宝宝都同时种下去，再比较两个之间的差别。

记者：现在这种比较的差别出现了吗？

郑慧琼：出现了，种子萌发过程当中，地面种子因为它一萌发，大家知道芽是向上长的，根向下。天上回来那些苗，刚开始的时候它是躺着的，先躺在我们培养育苗的床上面，过了一段时间，它就好像会找到原来的方向。

记者：这是很有意思的？

郑慧琼：这个是不一样。另外，天上回来的种子我们也把它剖开看了一下，天上回来的种子比较粉，看起来不怎么透光。后来我们测了一下，营养成分不一样的，天上回来的种子可溶性糖，包括葡萄糖、果糖、蔗糖都比地面种子要高。

记者：天上种子的糖分要比地面种子的糖分要高？

郑慧琼：高挺多的，尤其是葡萄糖，高5倍多。

记者：煮出来的米得多甜？

郑慧琼：但是太少了，没有吃过，没尝过，应该甜度挺高的。

从2022年7月开始，在中国空间站进行的为期120天的水稻实验，是国际上首次在轨完成的水稻“从种子到种子”的全生命周期培养。在此之前，国际上在空间站只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦从种子到种子的培养。而水稻作为养活了世界上近一半人口的粮食作物，是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物，郑慧琼带领的团队就是在这个领域展开基础研究的开拓者。

郑慧琼：现在大家都知道，我们的航天器可以达到太阳系的边缘，但是我们的人到现在最远就走到月球。主要不是因为我们的航天技术不行，是因为我们生命生态保障不行，人到那去没有吃的，去不了，将来必须建立一个生命保障系统，现在认为生命保障系统最核心的东西就是绿色植物，能够在里面用绿色植物进行生产，人类才能够在地外进行生存。

郑慧琼是在1996年7月中国科学院植物生理研究所博士毕业后留所工作的，那之后的27年中，她带领研究组先后完成了“神舟四号”“神舟八号”和“天宫二号”空间实验室等多个项目。2016年，研究组在 “天宫二号”空间实验中首次完成了拟南芥从种子到种子实验，标志着我国长期在轨空间植物学实验的开始。2022年6月5日，神舟十四号载人飞船顺利发射，同时发射升空的还有多种作物种子。其中就有郑慧琼研究团队承担的“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”，和在国际上首次开展的水稻从种子到种子全生命周期培养实验。

记者：可能大家都会有这个疑问，什么样的种子会被选上去？

郑慧琼：我们当时一共选了三十多种不同的水稻，因为种植的盒子是非常矮，就选了两种，高度跟我们这个比较契合的，一个高秆水稻、一个矮秆水稻，每个盒子里面就种9粒种子，这个9粒种子要保证它100%萌发最好了。

从种子离开地面的那一刻开始，郑慧琼和团队就开启了在地全天候工作的状态。2022年7月28日，她所说的为种子生长专门设计的盒子，由航天员安装至问天实验舱的生命生态通用实验模块中。第二天，实验启动。

尽管做了充分准备，但等待种子萌发的过程，仍是一种煎熬。就比如给种子浇水这件在地面上最平常的事，到了太空，就变得不可控、不确定了。

种子萌发是好事，但也是对实验设计的考验。种子出发前，一个在地面做实验无需考虑的事，让郑慧琼和团队费尽心思。

这是拟南芥和水稻生长过程的记录，高秆水稻的幼苗长到了14厘米左右，矮秆水稻也有4-5厘米高，对于全生命周期实验来说，长势良好的幼苗只能算是不错的开始。

记者：在发展到什么阶段的时候，你认为是它生长的关键阶段？

郑慧琼：最关键的阶段就是开花抽穗的阶段，我当时担心它，因为抽穗是很难的，我们一直都等着它抽穗，一直没有，因为我们每天都看，每天甚至看好几次。有一天我突然看见一个稻穗从里面冒出来，就觉得成功了，因为一旦抽穗了其他的也会抽穗，表示这个生长环境是对的。

在一个从来没有到过的环境中，经过将近2个月的生长，18粒水稻种子终于抽穗了，但距离种子的孕育还有关键的一步，就是花粉授粉。

“开花”是植物结出新一代种子的前提，而空间微重力条件下高等植物开花调控的分子机理是郑慧琼团队的攻关课题。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，而水稻代表单子叶、短日、禾本科植物，其中拟南芥早在六年前天宫二号时，就完成了从种子到种子的培育过程。

记者：为什么这次还把它送上去？

郑慧琼：拟南芥开花是很重要的，比如蔬菜要吃叶子，你让它晚开花多长叶子，我们在空间将来保障系统都是人工环境，人工环境是非常贵的，所以你就要控制。比如蔬菜你不能让它长一长，它就老了，最好是一直长叶子，控制它不要开花。像水稻，因为你吃的是种子，所以你让它早早开花，让它生殖期长长一点，长得更饱满的种子。

2022年7月29日注入营养液启动实验后，航天员在轨进行了三次样品采集，包括9月21日孕穗期水稻样品采集；10月12日拟南芥开花期样品采集和11月25日水稻和拟南芥种子成熟期样品采集。采集后，开花或孕穗期样品保存于零下80℃低温存储柜中，种子成熟期样品保存于4℃低温存储柜。

种子在天上，郑慧琼和她的团队在地上，他们之间的桥梁就是航天员，为了保障实验的顺利进行，郑慧琼专门为航天员制作了一本详细的手册。

在轨期间，航天员还在空间站内开展了再生稻实验，并获得了再生稻的种子，水稻剪株后仅20天，就再生出了2个稻穗。这也是国际上首次在空间尝试的再生稻技术。

2022年11月25日，经过120天在轨实验，水稻种子萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养实验顺利完成。在轨实验初步发现，水稻的株型在空间变得更为松散，矮秆水稻变得更矮，高秆水稻的高度没有受到明显影响。此外，水稻空间开花时间比地面略有提前，但是，灌浆时间延长了10多天，大部分颖壳不能关闭。这些现象和基因调控有关，想要进一步揭示，就要等到实验样品的返回。2022年12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。这是郑慧琼最期待的时刻。

记者：在从天上返回的过程里面，这个环节里面你最担心什么？

郑慧琼：那肯定是希望它能完好地回来，温度不能改变。因为我们那个样品都是零下80℃保存，所以落地以后，他们对我们很照顾，立刻飞机运到北京。那时候我在北京实验室住了一个星期，等它一到我们立刻就采取，因为它到我们手上面就可以了，我就可以进行处理，给它状态固定下来，它就稳定了。