中國空間站植物開花結(jié)果、斑馬魚培養(yǎng)等太空實(shí)驗(yàn)獲重要進(jìn)展

微重力環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)對植物開花過程的調(diào)控？斑馬魚在軌培養(yǎng)有何進(jìn)展？微重力環(huán)境如何對抗骨丟失、肌萎縮？太空中如何制備高質(zhì)量晶體材料？……隨著中國空間站這一國家太空實(shí)驗(yàn)室的建成和穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況備受關(guān)注。

中國空間站空間應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)與應(yīng)用進(jìn)展情況介紹會1月13日下午在上海舉行，中國空間站空間應(yīng)用系統(tǒng)多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)代表分別介紹各自太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展與收獲，回應(yīng)公眾好奇之問。

為植物適應(yīng)微重力提供全新視角

中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心實(shí)驗(yàn)師王麗華介紹說，“微重力下利用開花基因調(diào)控植物開花時間的分子途徑”項(xiàng)目主要研究內(nèi)容包括：分析比較微重力在植物開花過程中的作用；獲取微重力調(diào)控植物開花的分子基礎(chǔ)與關(guān)鍵基因的表達(dá)變化；解析長期空間微重力條件下植物開花基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)機(jī)制在植物對空間環(huán)境適應(yīng)性中的作用機(jī)理。

研究團(tuán)隊(duì)通過擬南芥、水稻在中國空間站開展實(shí)驗(yàn)，不僅為深入解析植物通過調(diào)整開花時間適應(yīng)空間微重力的分子機(jī)理提供了全新的視角，也為利用相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件作為分子開關(guān)，人為控制空間植物的開花時間，構(gòu)建具有較強(qiáng)空間環(huán)境適應(yīng)能力的植物，提高空間植物的產(chǎn)量和品質(zhì)提供了新的途徑。

擬南芥方面，利用在軌實(shí)時圖像和返回的擬南芥實(shí)驗(yàn)材料，獲得不同開花時間的擬南芥響應(yīng)微重力的生長發(fā)育表型數(shù)據(jù)和天地比對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。

水稻方面，發(fā)現(xiàn)微重力明顯影響空間水稻的葉傾角。首次在空間微重力條件下完成水稻從種子到種子的全生命周期培養(yǎng)，還首次在空間微重力條件下完成水稻再生，獲得有活力的再生稻種子。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，中國空間站實(shí)驗(yàn)證明了微重力條件再生稻生產(chǎn)的可行性，通過一次種植多次收獲，可以提高空間利用率，也為未來空間生命生態(tài)生保系統(tǒng)利用水稻進(jìn)行糧食生產(chǎn)提供新的思路。

實(shí)現(xiàn)中國空間培養(yǎng)脊椎動物突破

中國科學(xué)院水生生物研究所王高鴻研究員作空間先進(jìn)水生生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展報(bào)告表示，在中國空間站開展的斑馬魚實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)中國在空間培養(yǎng)脊椎動物的突破，并創(chuàng)造國際上迄今水生生態(tài)系統(tǒng)空間運(yùn)行的最長時間。

中國空間站斑馬魚實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

他介紹說，2024年4月至6月，空間先進(jìn)水生生保系統(tǒng)隨神舟十八號飛船成功發(fā)射進(jìn)入中國空間站，并安裝在問天艙生命生態(tài)柜開展空間實(shí)驗(yàn)，計(jì)劃30天，實(shí)際運(yùn)行43天，并實(shí)現(xiàn)斑馬魚空間產(chǎn)卵。完成斑馬魚在軌轉(zhuǎn)運(yùn)安裝、3次取水樣、1次魚卵收集、1次更換魚食、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后樣品滅活廢棄等航天員操作，此次斑馬魚太空實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)正常，系統(tǒng)運(yùn)行正常，圓滿完成各項(xiàng)任務(wù)目標(biāo)。

斑馬魚在軌分析顯示，相對來說，4條斑馬魚互相呈現(xiàn)較好的集群分布；雄魚與雌魚相比，運(yùn)動距離更加穩(wěn)定；斑馬魚在軌運(yùn)動速度差異，可能與環(huán)境壓力等刺激相關(guān)。此外，通過對在軌植物圖片分析發(fā)現(xiàn)，金魚藻在太空實(shí)驗(yàn)期間有明顯生長。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，中國空間站開展的斑馬魚實(shí)驗(yàn)通過解析空間環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響，并利用實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)合后續(xù)樣品分析，為空間密閉生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究提供理論支撐。該研究也將為后續(xù)利用斑馬魚作為脊椎動物模式生物，開展全面系統(tǒng)的空間生物學(xué)理論研究和空間水產(chǎn)開發(fā)提供了重要研究平臺。

提供抗肌肉萎縮問題新解決方案

中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所李俞瑩副研究員代表“空間微重力環(huán)境對骨骼肌影響的生物學(xué)基礎(chǔ)”項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)，介紹微重力通過影響自噬導(dǎo)致肌肉萎縮的作用機(jī)制研究進(jìn)展情況時說，該項(xiàng)目提出了關(guān)鍵科學(xué)問題：空間微重力環(huán)境導(dǎo)致骨骼肌萎縮是如何被調(diào)控？機(jī)制是什么？防治肌萎縮的新策略是什么？

中國空間站微重力環(huán)境對骨骼肌影響研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

在此次中國空間站的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，研究團(tuán)隊(duì)利用生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜成功實(shí)現(xiàn)小鼠骨骼肌細(xì)胞的在軌培養(yǎng)和分化，觀察到細(xì)胞融合和肌管形成等現(xiàn)象，并在國際上首次利用骨骼肌細(xì)胞自噬熒光報(bào)告系統(tǒng)，通過天地比對分析發(fā)現(xiàn)空間微重力環(huán)境影響骨骼肌細(xì)胞自噬的規(guī)律；建立在軌活細(xì)胞自噬可視化分析方法，首次在軌檢測到微重力環(huán)境下肌細(xì)胞的自噬現(xiàn)象。

研究團(tuán)隊(duì)還利用高通量測序獲得空間骨骼肌細(xì)胞基因表達(dá)圖譜，發(fā)現(xiàn)空間微重力環(huán)境通過影響自噬導(dǎo)致肌萎縮的可能機(jī)制及潛在分子靶標(biāo)。同時，收集到真實(shí)微重力條件下的肌細(xì)胞樣品和相應(yīng)的培養(yǎng)液。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)研究未來有望通過特定藥物、調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)或運(yùn)動方式等手段來調(diào)控自噬流，從而改善航天員的健康狀況。該研究成果還可推廣應(yīng)用于地面的肌少癥患者及長期臥床病人，為對抗肌肉萎縮問題提供新的解決方案。

銦硒晶體順利制備獲得完整樣品

中國空間站2022年底完成建造，系統(tǒng)部署14個國際先進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。這當(dāng)中，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所劉學(xué)超研究員團(tuán)隊(duì)主持了材料領(lǐng)域的兩個裝置——無容器科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜的核心模塊研制。

他當(dāng)天介紹微重力生長銦硒半導(dǎo)體晶體及高性能晶體管制備研究進(jìn)展說，研究團(tuán)隊(duì)首先利用中國空間站高溫材料實(shí)驗(yàn)柜地面鏡像系統(tǒng)，開展銦硒(InSe)樣品的地面匹配實(shí)驗(yàn)，研究晶體生長溫度、晶體生長速率、溫度梯度等對晶體生長的影響，隨后確定地面匹配實(shí)驗(yàn)和在軌實(shí)驗(yàn)方案。

中國空間站銦硒晶體制備實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

中國空間站實(shí)驗(yàn)階段，銦硒半導(dǎo)體晶體是在高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜進(jìn)行的一個材料實(shí)驗(yàn)，根據(jù)研究確定的空間站制備銦硒晶體生長溫度、溫度梯度、生長時間等參數(shù)，歷時70個小時，研究團(tuán)隊(duì)順利完成銦硒半導(dǎo)體晶體生長實(shí)驗(yàn)，獲得完整的晶體樣品。

劉學(xué)超總結(jié)指出，中國空間站實(shí)驗(yàn)成功實(shí)現(xiàn)微重力條件下的高質(zhì)量銦硒生長制備，其銦硒晶體具有晶體結(jié)構(gòu)變化、位錯密度大幅降低、結(jié)晶質(zhì)量變好、晶體管器件性能提升等特點(diǎn)，其中，晶體結(jié)構(gòu)變化方面，發(fā)現(xiàn)晶體晶格參數(shù)變大，說明微重力環(huán)境下晶體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生了膨脹現(xiàn)象，通俗來說，就是晶體材料“變胖”了。