模拟微重力的植物生物学效应.pdf
植物模拟微重力效应研究进展
不好 控制 。因此 ，在 地面 利用各 种各样 的试验 工具 模拟微 重 力效 应进 行 生物 学研 究成 为科 学 家们 研究 的 重要课 题 。
中国园艺文摘
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
植物模拟微重力效应研究进展
邓素芳 ，杨有泉 ，陈 敏
（ 福 建省农业科 学院农 业生态研究所 ，福建 福州 ５ ５ ０ ０ １ ３ ）
摘 要 ：文章 综述 了近年 来 国内外报道 的地 面模拟微 重 力对植 物生 长发育 的影 响及其应 用研 究进展 ，可为今 后 空
短 ，花 的开放 角 度从 ６ ０ 。～ １ ５ ０ 。不 等 ，与地 面静止 对 照 ６ ５ 。不同 。花 粉粒 大小 没有 明显 的改变 ，但花 粉产量 明显 降 低，而且 活力也 较静止 对 照有 明显 下降 。小 汤姆番 茄在
１ ． ３ 模 拟微重力对植物代谢 的影 响
植物 中很 多生理 和代谢 都对 模拟微 重力敏 感 ，例 如人 参细胞 经水平 回转处 理后 ，细胞的干重和鲜 重都大于对 照，
１ ． ２ 模拟微重力对植物 细胞 结构 的影响
模拟微 重力对植物细 胞水平的影 响包括对细胞 的形 态、
结构以 及细胞 的生长 、分化和分 裂等 。吴敦肃等 观 察旋 转前后 的一年 生成 熟的银 苞芋植株 ，发现微 重力下其 光合 代谢发生 了适应性变化 ：旋转 ３ ０ ｄ后叶绿体 内淀粉颗粒减 少， ６ ２ ｄ后全部 消失 ，但 出现多量 电子密度低的球形物 质 ，
面积 、叶干 重、果干 重 、茎 根 比、胡萝 素 、叶 绿素 ａ和 ｂ以及 品质参数 （ 总可溶性 固形 物、果实干物 质 ） 等指标都
航天器中的微重力生物实验
航天器中的微重力生物实验航天是人类探索宇宙的重要领域，而生物学研究也是这个领域的必不可少的组成部分。
微重力是指在距地球表面数百公里以上的空间中，航天器周围的万有引力减小所导致的微弱重力环境。
这种环境对生物具有很大的影响，因此航天学家利用航天器中的微重力环境，展开了大量的微重力生物实验。
一、微重力环境对生物的影响在地球上，生物都是在较强的重力环境下生活的，而一旦置身于微重力环境中，就会受到很大的影响。
对于植物来说，微重力会导致它们的根系缩短，根毛数量减少，并且叶面积增加。
而在动物方面，一些实验表明，长时间处于微重力环境中会导致肌肉萎缩和骨质流失等问题。
二、微重力生物实验的意义微重力生物实验可以帮助科学家研究微重力对生物的影响，同时也可以增加航天技术的发展。
这些实验不仅可以帮助科学家了解生物在微重力环境下的适应性和生存能力，同时也可以为未来长期宇宙航行中的人类生活提供借鉴。
三、航天器中的微重力生物实验类型1. 植物实验航天器中的微重力环境对植物的影响已经被广泛研究。
实验表明，植物在微重力环境中，会出现形态和解剖学方面的改变，例如茎的生长不良、根的生长不足等。
有些实验还发现，微重力还能够影响植物的基因表达。
2. 动物实验动物实验主要集中在小型生物，如昆虫、水生动物和小鼠等。
这些动物在微重力环境下也会出现种种问题，例如重力对视觉和听力的影响、重力对骨骼和肌肉的影响等等。
通过这些实验，科学家可以了解微重力对生物的影响，并提高人类在太空中生活的适应性。
3. 微生物实验微重力环境也会对微生物造成影响。
大气中的微生物会进入航天器并繁殖，这可能会对宇航员的健康产生影响。
同时，在微重力环境下，微生物可能会产生与地球环境下不同的物质代谢产物。
四、结语微重力生物实验为人类认知微重力环境下生命的基础机制提供了重要的数据和科学依据。
未来，在太空探索中，这些数据和结果能够指导人类开展更为深入的研究工作，并保障宇航员的健康和长时间安全生存。
重力对植物生长方向的影响机制
重力对植物生长方向的影响机制一、引言植物生长方向的调控是植物生理学和生态学研究的重要内容之一。
重力作为一种普遍存在的环境因素，对植物生长方向具有显著影响。
本文将探讨重力如何影响植物的生长方向，以及植物如何通过内部机制响应重力，实现向地性生长。
1.1 重力对植物生长的普遍影响植物在地球上生长，不可避免地受到重力的影响。
重力不仅影响植物的形态结构，还影响其生长方向。
植物通过感知重力信号，调整生长方向，以适应环境，实现最优化的生长和繁殖。
1.2 研究重力影响的重要性了解重力对植物生长方向的影响机制，对于农业生产、植物生态学以及植物生理学等领域具有重要意义。
这不仅有助于我们更好地理解植物的生长发育过程，还可以为植物生长调控提供理论依据。
二、重力感知与信号传递植物感知重力并调整生长方向的过程涉及复杂的生物学机制。
这一过程主要包括重力感知、信号传递和生长响应三个环节。
2.1 重力感知机制植物主要通过两种方式感知重力：一种是通过细胞内的淀粉体，另一种是通过细胞壁的机械感应。
淀粉体是植物细胞特有的细胞器，它们在细胞内沉积，通过改变位置来感知重力。
细胞壁的机械感应则涉及到细胞壁的变形和细胞内压力的变化。
2.2 信号传递途径植物感知到重力信号后，会通过一系列信号传递途径将信号传递到生长活跃的区域。
这些信号传递途径包括激素信号、钙离子信号、以及一些特定的信号分子。
例如，生长素是一种重要的植物激素，它在重力影响下在植物体内重新分布，影响细胞的生长和分化。
2.3 生长响应与调控植物的生长响应是重力信号传递的最终结果。
植物通过调整细胞的生长速率和方向，实现向地性生长。
这种响应涉及到细胞分裂、细胞伸长以及细胞壁的重塑等多个方面。
三、植物对重力的适应性生长植物对重力的适应性生长是植物进化过程中形成的一种重要生存策略。
植物通过调整自身的生长模式，以适应不同的重力环境。
3.1 向地性生长向地性生长是植物对重力最直观的响应。
植物的根向下生长进入土壤，而茎向上生长以获取光照。
微重力变化对植物细胞骨架的影响研究
细胞 骨架结 合 蛋 白可 分 为微丝 结合 蛋 白 （ Ｂ ｓ 和微 管 Ａ Ｐ） 结合 蛋 白 （ Ｐ ）在 植 物 中 研 究得 最 清 楚 的 ＡＢ ｓ是微 丝 ＭＡ ｓ 。 Ｐ 单体 结 合蛋 白以 及抑 制 蛋 白和 微丝 解聚 因 子 ， Ａ Ｆ丝切 如 Ｄ／ 蛋 白。 ２类蛋 白都 是 由多个 基 因家族 编码 ， 微丝 骨 架 组 这 在 成 方面 起 着 重要 的作 用 。 量 表达 Ａ Ｆ的拟 南芥植 株 生长 过 Ｄ 缓 慢 ， 胞 纵 向 的微 丝 束 消 失 ； 抑 制 Ａ Ｆ表达 则 可刺 激 细 而 Ｄ 细胞 伸展 和细胞 伸 长生 长 ， 同时细胞 形 成粗 的纵 向微丝 束 。 细胞 周 边部 位 的微 丝 网络 可能 是 这 一 蛋 白的作 用 靶 点 ， 但 是由于 周边微丝 的动 态性与 不稳定性 ， 常很难 通过 图像观 通 察 到其 变化 。 力刺 激 可能 调控 某 些细胞 骨架 结合 蛋 白 的 重
力 感受 的假 说 。 拟南芥 无淀 粉体 的 突变 体 中 ， 管 重力敏 在 尽 感性 降低 ， 给 予植 物长 时 间 的重力 刺激 ， 根仍 能发 生一 但 其 定程度 的向 重力方 向 弯 曲。 因此 ， 人认 为在植 物体 中除了 有 结 构特 异 的平 衡 细 胞外 ， 物 的原 生 质体 本 身 也可 以 感受 植
细 胞器 之 间 的相 互作 用 来 实现 的 。 细胞 骨 架被 认 为 是 与 植
域 。 衡 细胞 最 显 著 的结 构特 征 是 都含 有 淀粉 体 ［ 淀粉 体 平 ３ １ 。
起 平衡 石的作 用 ， 比重 大于细胞 质 。 其 在垂直 生长 的器 官 中 ，
这 些淀粉体 沉降 在细胞 的底部 ， 当植物器 官在重 力场 中的方 向发生 改变 ， 些淀粉 体 因为 比重较 大 ， 新沉 降 到新 的物 这 重 理 学底部 。 中柱 细胞和 内皮层 细胞就 是通 过这些淀 粉体 的沉 降来 感受 重力 的变化 。
微重力环境下的生物学实验
微重力对核酸结构与功能的影响
DNA结构与功能
微重力环境下，DNA的结构和功能可能受到影响，导致基因表达 和转录过程的改变。
RNA合成与加工
微重力环境下，RNA的合成和加工过程可能受到影响，影响基因 表达和蛋白质合成。
染色质结构和基因调控
微重力环境下，染色质结构可能发生变化，影响基因调控和细胞分 化。
微重力对基因表达的影响
基因表达谱改变
微重力环境下，细胞基因表达谱发生改变，与重力感知、信号转 导、代谢等相关基因的表达水平发生变化。
生长因子与受体表达
微重力环境下，生长因子和受体的表达发生变化，影响细胞的增殖 和分化。
转录因子与调节因子
微重力环境下，转录因子和调节因子的表达发生变化，影响基因转 录和表达水平。
03
微重力环境下的动物生物学实 验
Chapter
微重力对动物行为的影响
01
02
03
行为适应
在微重力环境下，动物需 要重新适应环境，调整行 为模式以适应新的重力变 化。
空间感知
微重力环境会影响动物的 平衡感和空间感知，导致 动物在行为上出现异常。
社会互动
微重力环境可能影响动物 的社会互动，使群体行为 发生变化。
微重力环境可能会影响微生物的代谢途径和能量生成过 程，导致其生长效率降低。
微重力对微生物代谢的影响
在微重力环境下，微生物的代谢 速率可能会减慢，因为缺乏重力 作用会影响细胞代谢和能量生成
。
微重力环境可能会影响微生物的 代谢途径和能量生成过程，导致
其代谢效率和能量产出降低。
在微重力环境下，微生物的代谢 产物可能会发生变化，影响其生
长和繁殖。
微重力对微生物基因表达的影响
模拟微重力的植物生物学效应
平衡石是 植物 的重 力感 受器 ，许 多 作者认 为 ，平衡 石移 动信号 的传递 是和 细胞 骨 架 中的 肌动 蛋 白丝有 密切的 关 系 由于 肌 动 蛋 白丝 网 络 状 的连 接 作 用， 通过拉 动激活 位 于质 膜上 的 离子 通道 ，使植 物 感 受 重力 的物 理 信号 转 变 为 生物 化 学 和 生 物 物 理 学 信 号 ，进 而将 信号从 刺激 感 受细 胞 传 递到 相 应 的靶 细 胞［ ８ 也有 研 究者认 为 ，接 收平 衡 石移 动 信号 的 ６ ］ － 可能是 内质 网ｌ ．他 们观察 到 沉 淀的 平衡 石 并 没 ， ｊ 有 和质膜接 触 ，而是 和 内质 网相接 触 ．根冠 柱状 细 胞还 表现 出周边 富 含 内质 网 的特征 ，这 可 能 是提 供
维普资讯
自强 ．科学ｊ展 第７卷 第２ ２０年２ 焦 ， ２ 期 ０２ 月
又有 向假 根 顶 端 方 向的运 动 ．在 １ ０ｒｉ ２ ｎ时，平 衡 ａ
石 已经 分 散 分 布 在 离 假 根 顶 端 １ ～４ ｍ 的 区 域 ０ ８
内．在进一步 回转 过程 中，假 根 中 的平 衡石 趋 于 向
衡 到这 时 ，平衡 石还 保 持 着聚 集 状 态 ．此 后，假 根 中的 渤 石出 现 了既 有 向假 根 基 部 方 向的 运 动 ，
ｌ 模 拟微重 力对植物重 力感受系统的影响
微重 力对 植物 体 最 直 接 的影 响 是 重 力感 受 器
就植 物对重 力 感 受 的方式 ．有 多种认 识 ． 一 认 为 般
号转导、生长 、代谢等生命过程的影响，我 们利用
水平 回转器 进行 多 时段 和较 长 时 间的 模拟 微重 力效
应实验 Ｊ 以人 参 、胡 萝 ｈ、拟 南芥 、轮 藻 假 根 ，并 等 为研究 对象 开展 了以下几 方面 的工作
观察植物对重力的生理反应实验
观察植物对重力的生理反应实验概述：在自然界中，重力是一个普遍存在的力量，对生物体而言具有极其重要的影响。
植物作为生命的一种形式，同样会对重力产生生理反应。
本实验旨在通过观察植物在重力作用下的生理反应，探讨植物对重力的感知和适应机制。
材料和方法：1. 植物标本（可以选择常见的植物，如豆类、向日葵等）2. 水培装置（如玻璃容器、水槽等）3. 水4. 光源（如灯泡、日光灯等）5. 实验记录工具（如摄影设备、实验笔记本等）实验步骤：1. 准备好植物标本并确保其生长良好的状态。
2. 将植物标本用水培装置固定在垂直位置。
3. 确保植物根部完全浸入水中，以保证植物的供水。
4. 在水培装置旁设置适当的光源，确保植物能够接受光照。
5. 将水培装置放置在水平台上，确保装置相对平稳。
6. 开始观察植物对重力的生理反应，并记录实验过程中的重要观察结果。
观察指标和记录要点：1. 光合作用情况：观察植物叶片的颜色和形态变化，记录植物是否正常进行光合作用。
2. 生长方向变化：观察植物主茎和侧枝的生长方向变化，记录是否表现出负性生态性状（向上生长）或正性生态性状（向下生长）。
3. 花朵的位置：观察植物花朵的位置，记录是否受到重力方向的影响。
实验结果分析与讨论：根据实验过程中的观察结果，可以得出以下结论和相关讨论：1. 光合作用情况：如果植物叶片出现异常颜色或形态变化，例如发黄、萎蔫等，可能是受到了重力的影响导致光合作用受阻。
这可能是由于根部水分供应不足或营养物质运输受到抑制。
2. 生长方向变化：如果植物主茎和侧枝呈现向上生长的趋势，则表明植物对重力有正性生态性状。
这是因为植物韧皮部中的重力感受器感知到重力信号后，向生长点发送信号，使其向上生长。
反之，如果植物呈现向下生长的趋势，可能是重力信号没有被感知或者感受器发生了损坏。
3. 花朵的位置：如果植物的花朵偏向一侧或向下生长，说明重力对花朵的位置有一定影响。
这可能是因为重力作用在植物的生长点上，使其产生了生长方向的变化。
微重力条件下植物生长机制研究
微重力条件下植物生长机制研究随着航天技术的发展，微重力（microgravity）条件下植物生长机制的研究变得越来越重要。
在地球上，重力是植物生长和发育的重要因素之一，但在太空环境中，重力的作用相对较弱或几乎不存在。
因此，研究微重力条件下植物的生长机制对于人类的太空探索和长期太空居住具有重要意义。
本文将探讨微重力条件下植物生长机制的研究进展和相关实验结果。
在微重力条件下，植物的生长和发育会受到多种因素的影响。
首先，微重力环境下的液体和气体运动方式与地球上存在的重力环境有所不同。
在地球上，重力会使得水和气体沿着竖直方向流动，而在微重力环境中，液体和气体的流动往往呈现出不规则的、微小的运动模式。
这种变化会影响到植物根系的营养吸收和植物器官的气体交换。
其次，在微重力条件下，植物的细胞形态和结构也会发生变化。
由于重力的缺失，植物细胞的形态会发生变化，特别是根尖细胞的伸长和纺锤形改变。
这种细胞形态的改变会进一步影响植物的生长和发育过程。
研究表明，微重力条件下，植物的根系生长速度减慢，而茎部和叶片的生长速度却相对增加，导致植物失去了在地球上生长时的垂直方向的正常生长特征。
此外，微重力条件下植物的基因表达也受到了一定程度的影响。
研究发现，在微重力环境下，植物中一些特定基因的表达模式发生了改变，这些基因与细胞生长、激素调控和植物应激相应等方面有关。
这些基因表达的变化可能是植物对微重力适应的一种生理反应。
通过研究微重力条件下植物的基因表达变化，科学家们可以深入了解植物在太空环境中的适应机制，并为未来的太空居住和植物栽培提供指导。
为了研究微重力条件下植物生长机制，科学家们进行了一系列的实验。
其中最典型的实验是在太空舱内进行的。
通过将植物种子或幼苗放置在太空舱内，科学家们可以观察和记录植物在微重力条件下的生长和发育过程。
这些实验可以帮助科学家们分析植物对微重力的适应机制，以及植物的生长和发育过程中所涉及的细胞、分子和基因的变化。
植物在微重力环境下的生理反应和变化规律
植物在微重力环境下的生理反应和变化规律随着人类的探索和科技的发展，人们对太空的探索也越来越深入。
人类已经开始尝试在太空中生活和进行工作，而这种环境下植物的生长和发育就成为了一个备受关注的问题。
在微重力环境下，植物的生理反应和变化规律会发生很大的变化，这不仅对植物学研究产生了重要价值，还有利于人类探索太空的可持续性发展。
一、植物在微重力环境下的生长情况在地球上，植物的生长是受到地球重力的影响的。
而在太空中，植物在微重力环境下生长的情况就完全不同了。
完全无重力会使植物无法在方向上确定，及长成“曲生”植物；微重力会让植物无法形成根压力，从而影响水分和营养元素的吸收，导致植物较为瘦弱和脆弱。
二、植物在微重力环境下的生理反应在微重力环境下，植物在营养吸收、生长、开花和产生果实等方面都会发生一些生理反应。
最常见的是顶端优势生长被抑制，按摩性质神经反射也会异常。
植物上下不再区别，往往会形成一个球形（像“向日葵”一样），并且容易形成通气孔，导致气液物的泻出和水分难以累积。
三、微重力环境下的植物适应性植物在微重力环境下的适应性也值得关注。
一些种子和芽，比如百合、火箭花和香透草可以在太空环境下很好地生长和发育。
这些植物的适应性比较强，能够快速适应微重力环境并且正常地生长。
科学家们正在努力研究这些植物适应微重力的机制，并寻找新的植物品种，以更好地适应太空环境。
四、太空环境下植物的营养和医药价值太空环境下植物的营养和医药价值也引起了人们的广泛关注。
植物在太空中生长的独特环境可能会导致原本不同寻常的化学物质生成，从而创造出新的用途。
这些化学物质可能有利于治疗疾病或者在生产上进行创新利用。
此外，这类植物也可能被用于在太空中建造人类的生活基础。
五、未来展望在未来，随着人类探索太空的步伐加快，植物在微重力环境下的生理反应和变化规律将会成为研究的重点之一。
科学家们将会依据种类和特性进行筛选和改造，并尝试种植适应性更强和新的植物品种，以更好地服务人类在太空环境中的生活和工作需求。
微重力环境下生物学的研究和意义
微重力环境下生物学的研究和意义微重力环境下的生物学研究始于20世纪60年代的苏联，当时科学家们第一次将动物和植物送入太空中进行实验，以探索生命在零重力条件下的变化。
此后，微重力环境下的生物学研究得到了广泛的关注和发展，因为这样的研究具有重大的意义和应用价值。
一、微重力环境下的生物学研究微重力环境下的生物学研究主要分为两类：一类是研究微重力条件下细胞和生物分子的行为和变化，另一类是研究在微重力条件下生长、发育和行动的生物体（如植物、昆虫、小型动物等）。
这些研究的目的在于了解微重力对生物机体和分子、细胞、组织等层次的影响，以及探索因为微重力环境而导致生物体中不同生理、生化和分子水平的变化。
细胞和生物分子是微重力环境下的首要研究对象之一。
实验表明，由于微重力条件不同于地球上的重力条件，因而在微重力环境下细胞的形态、生长速度、蛋白质合成和代谢活动等均会受到不同程度的影响。
对于细胞的结构和形态变化，目前的研究表明在微重力环境下细胞渐渐地变得扁平和松散，内质网和高尔基体不易形成，这种变化可能决定了细胞的新陈代谢和信息处理能力的降低。
此外，微重力下的细胞会出现高度的自旋，导致细胞微管和骨架的结构发生扭曲变形，细胞内不能有效结合的分子也会聚集在一起而产生变化。
与细胞相似，生物分子也会在微重力环境下发生变化，部分变化发生于序列和构象上。
对于蛋白质而言，由于扭曲转化、异质多聚集和稠密度降低等能随重力的变化而改变蛋白结构和性质的机制，在微重力环境下多反应性蛋白质、结构域不规则的蛋白质都容易形成聚集，相信会对细胞内信号传递和生物学功能产生重大影响。
对于生物体而言，在微重力环境下长时间的观察可能会导致生物体生长和发育的受阻、代谢水平的下降等，这也是微重力最为重要的生物学研究之一。
研究表明，由于人类在地球上的生活，可以看到很多因微重力环境产生的变化。
例如，太空人在太空站的身体会快速地退化，出现脱钙、肌肉萎缩等问题，在一些发育中的动物，如水生哺乳动物，由于微重力加速其器官和身体的生长，导致其体重较其地球分布的亲戚更加在多，在衰老方面的研究，微重力环境下使一些分化成骨的细胞失去了自我修复的能力，更容易出现老化相关疾病。
微重力环境动植物细胞形态与功能演化初步了解
微重力环境动植物细胞形态与功能演化初步了解微重力环境是指接近零重力或相对较低的重力条件下的环境。
在地球上，我们通常面临的是正常的重力环境，但是在太空或者其他微重力条件下，动植物细胞的形态和功能可能会发生一些变化。
本文将对微重力环境对动植物细胞形态和功能的影响进行初步了解。
动植物细胞在微重力环境中的形态变化是由于缺乏重力的作用，细胞内的质量传输和信号传导过程受到了改变。
在这种情况下，动植物细胞可能会出现较大的形态变化，包括形态扁平化、细胞壁增厚等。
研究发现，微重力环境下的植物细胞壁比地球上的细胞壁更厚，这可能是为了增强细胞的结构稳定性以适应微重力环境。
与此同时，细胞形态的改变还会导致细胞内部的一些结构和器官的位置发生变化，从而影响到细胞的功能。
除了形态的变化，微重力环境还可能对细胞的功能产生一定的影响。
研究表明，在微重力条件下，动植物细胞的代谢活动、蛋白质合成和分解等生物化学过程会发生改变。
例如，一些实验证明在微重力环境下，植物细胞的光合作用会减少，导致植物的生长发育受到限制。
这是因为光合作用是植物细胞合成营养物质和能量的重要途径，而微重力环境下能量和物质的传输过程受到了限制，从而影响到细胞的光合作用效率。
此外，在微重力环境下，动植物细胞的信号传导也可能发生一些改变。
细胞内的信号传导是细胞正常生理功能的关键过程，它可以通过激活或抑制一系列的细胞内信号通路来调节细胞的生理反应。
然而，在微重力环境中，细胞内的信号传导通路可能会受到干扰，从而影响到细胞的正常功能。
例如，一些实验研究发现，微重力环境下的细胞信号传导过程可能会受到抑制，导致细胞对外界刺激的反应能力减弱。
虽然微重力环境对动植物细胞形态和功能的影响已经初步了解，但仍然存在许多未知的问题需要进一步研究。
例如，如何解释微重力环境下的细胞壁增厚现象？微重力环境对细胞信号传导的具体影响机制是什么？这些问题都需要通过更深入、更系统的实验研究来解答。
研究微重力环境下动植物细胞形态和功能的变化，不仅对于深入了解细胞生物学的基本原理具有重要意义，也对于未来的太空生物学和植物栽培技术的发展具有一定的指导作用。
生物对微重力环境的适应研究
生物对微重力环境的适应研究在地球上，我们与重力环境无处不在，并且对我们的生存和发展起着至关重要的作用，例如对身体姿态、运动、骨骼肌和骨骼系统的调节等。
然而，当穿越地球的引力场进入太空时，这一切看起来都发生了改变。
在太空飞行中，宇航员所接触到的是一种微重力环境，这种环境常常会对人体产生不利影响。
而在人类进入太空之前，一些无脊椎动物和植物已经在太空环境下生存了数十年。
微重力环境可以对生物体的各个层次产生显著的影响，包括基因表达、细胞信号传导、器官结构和功能、免疫系统、血液和骨骼系统等。
在人类探索太空的过程中，这种环境下的微生物、植物和动物均受到了广泛的关注。
研究这些生物在微重力环境下如何适应并维持生命，可以不仅让我们更好地了解地球上生命的本质，还可以为人类在未来更长时间的太空任务中提供启示和帮助。
微重力环境对细胞和组织的影响微重力环境对生物体内各种细胞、器官和组织的结构和功能均会有明显的影响。
在细胞水平上，由于重力的缺失，细胞周期、形态和分化可能会发生改变。
在太空环境下，细胞的增殖速率通常会减缓，这可能与基因表达的变化有关。
长时间的微重力环境还会导致细胞内的蛋白质和代谢产物积累，从而影响细胞的正常功能。
在组织层面上，微重力环境下的生物体的肌肉和骨骼都会发生变化。
在太空环境中，大量的肌肉和骨骼负荷降低，因此容易出现骨质疏松和肌肉弱化等问题。
此外，太空环境中缺乏引力的作用，也会影响人的视觉系统和平衡感觉等。
在地球引力的强烈作用下，人类的视网膜和其他感觉器官会在加速和减速时产生信号，协助人类维持身体姿态和平衡。
然而，在微重力环境下，这些机制可能会因为缺乏引力的刺激而失效。
微重力环境对免疫系统的影响微重力环境还会影响生物的免疫系统。
在地球上，免疫系统可以快速有效地识别和消灭入侵人体的病原体。
在太空环境中，由于微重力的缺乏，生物体的免疫细胞容易进入一种低效率的状态，从而较难应对外部冲击。
在微重力环境下，称为T淋巴细胞的白细胞数目会减少，并且其活性水平也会降低。
重力对植物生长方向与形态的影响研究
重力对植物生长方向与形态的影响研究近年来，有越来越多的研究聚焦于重力对植物生长方向与形态的影响。
重力作为地球上最基本的自然力量之一，对于维持地球生物系统的运行和物质转移具有重要作用。
植物作为地球上生命的基石，也受到了重力的影响。
本文就重力对植物生长方向与形态的影响进行综述。
首先，重力对植物生长方向的影响是显而易见的。
地心引力使得植物的根系朝向地下生长，而茎和叶子则向上生长。
这种垂直生长的方向被称为“重力响应”。
研究显示，植物通过根尖、茎尖和叶子中的专门细胞器去感知和响应地心引力。
这些细胞器被称为“重力感受器”，可以感受到外界重力的作用力，并将其转化为细胞内的生物化学信号，进而影响植物生长。
另外，重力对植物的形态也产生了显著的影响。
研究表明，重力可以影响根系的分支和延伸。
在重力的作用下，植物的根系会向下生长，并且会出现侧根的分支。
而当植物在微重力或零重力环境中生长时，根系会呈现出向着各个方向生长的特性。
这种根系的形态变化与植物的营养吸收有着密切的关系。
在地球重力环境下，根系能够更好地吸收和输送水分和养分，因此能够更好地支持植物的生长。
而在微重力或零重力环境下，根系的形态变化导致了水分和养分的分布不均，从而影响了植物的生长和发育。
此外，重力还可以影响植物的茎的形态。
重力作用下，植物的茎会向上生长，并且呈现出直立的形态。
研究发现，植物茎中的细胞壁和细胞质流动在重力感应和响应中起到了重要的作用。
当植物处于无重力或微重力环境中时，细胞壁的合成和降解过程受到了影响，导致茎的形态出现变化。
另外，细胞质流动也受到了重力的影响。
在重力作用下，细胞质流动有助于维持植物体内物质的平衡和生长的方向性。
而在无重力或微重力环境下，细胞质流动的方向和速度都会发生变化，从而影响植物茎的形态和生长。
综上所述，重力对植物生长方向与形态有着明显的影响。
重力能够通过影响植物的生物化学信号、根系分支和延伸、茎的细胞壁和细胞质流动等方面，对植物的生长和形态进行调控。
微重力条件下的细胞生长研究
微重力条件下的细胞生长研究微重力是指物体所受到的引力非常微弱，接近于零的状态。
在太空环境中，人类和其他生物体会处于微重力条件下，在这种条件下，细胞生长和功能可能会受到影响。
因此，科学家们对微重力条件下的细胞生长进行了深入研究，以揭示其中的机制和规律。
微重力环境对细胞生长的影响在地球上，细胞生长通常受到地球引力的影响，细胞内部的结构和功能都适应了这种状态。
而在微重力环境中，细胞受到的引力非常微弱甚至可以忽略不计，这会导致细胞生长过程中出现一系列变化。
首先，微重力条件下细胞形态可能发生改变。
在地球引力作用下，细胞通常会以特定形态生长和分裂，而在微重力条件下，由于缺乏明显的方向性引力，细胞形态可能会变得不规则或产生异形。
其次，微重力环境也可能影响细胞的代谢活动。
许多研究表明，在微重力条件下，细胞内某些代谢途径的活性会受到调节，蛋白质合成、基因转录等过程也可能发生改变。
此外，微重力还可能影响细胞的分裂和增殖速率。
一些实验证明，在微重力条件下，细胞的分裂速率可能减缓，导致整体增殖速率降低。
这对于生物体在太空环境中的适应性和存活能力具有重要影响。
微重力条件下细胞骨架与信号传导研究除了对细胞生长的直接影响外，科学家们还对微重力条件下细胞骨架和信号传导进行了深入研究。
细胞骨架在保持细胞形态、运动和分裂等过程中起着关键作用，在微重力条件下其组织和功能可能发生改变。
研究表明，在微重力条件下，细胞骨架蛋白如肌动蛋白、微管蛋白等可能发生结构性变化，影响了细胞的形态和运动能力。
此外，细胞信号传导通路也可能受到微重力影响而发生改变，影响包括细胞周期调控、凋亡等多个方面。
微重力条件下的细胞应激反应研究针对微重力环境对细胞产生的应激反应也是科学家们研究的焦点之一。
微重力条件会导致细胞内部环境发生一系列改变，从而引发各种应激反应机制的激活。
研究表明，在微重力环境中，细胞内氧化还原平衡、蛋白质折叠修复等过程可能受到挑战，从而诱导一系列应激蛋白的表达和活化。
开发航天育种实践课程，培育学生创新精神
开发航天育种实践课程，培育学生创新精神作者：李振英来源：《北京教育·普教版》2021年第08期航天育种教育活动是以太空种子为纽带，在种植太空种子的过程中让学生体验育种过程，学习太空种子种植技术和方法，开展种子筛选等科学探究活动，培育学生创新精神。
首先，做好与不同阶段校内相关课程的衔接。
小学階段以培养学生科学素养为宗旨，重在培养学生的科学兴趣、正确的思维方式、良好的学习习惯以及科学方法。
因此，对小学阶段的学生来说，课程设计应以探究活动为主要形式，活动内容可参考《科学》中动植物环境的相关内容，种植活动要与《劳动技术》中的“小种植”单元衔接。
初中阶段以提高学生科学素养为目的，重在帮助学生在学知识的同时，养成理性思维的习惯，形成积极的科学态度和发展终身学习的能力。
因此，对初中阶段的学生来说，课程设计应以探究性学习为主要形式，活动内容要综合考虑初中《生物》中的相关内容，根据课本内容设定实践活动的广度和深度;根据课本中的实验类型以及其他主题活动，设计实践活动实验和动手操作的内容及深度;根据课本中的训练方向和训练主题，设计实践活动的训练方向和内容。
高中阶段以发展学生科学核心素养为宗旨，让学生通过学习获得基础的科学知识，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力。
活动内容在落实高中《生物》必修内容的基础上，参照选修内容，如现实生活应用——社会热点中的生物学问题;职业规划前瞻——生物资源开发与利用;学业发展基础——细胞与分子生物学和植物组织培养。
其次，围绕一条主线开展活动。
以航天育种为例，活动以育种流程为主线开展，主要经历了种子筛选、空间诱变和地面选育三个阶段。
种子筛选。
设计活动引导学生参与种质资源调查、鉴定、收集、保护和利用，引导学生树立种质资源保护的意识，了解种质资源收集的基本知识，知道种质资源保护的基本常识，具备种质资源收集的基本能力，从而掌握种子筛选标准，再结合“种子质量标准”“种质资源的评价与鉴定方法”等，筛选出最有价值的种子。
微重力时代;在太空中解密新奇现象(微重力是什么)
微重力时代;在太空中解密新奇现象随着航天技术的不断发展，人类进入了一个全新的时代——微重力时代。
在太空中，重力的影响被大大减弱，使得许多新奇的现象得以在这个特殊的环境中展现。
这些现象不仅挑战着我们对自然规律的认知，也为科学家们带来了无限的探索可能性。
在微重力环境中，液体的行为与地球上完全不同。
在地球上，液体受到重力的作用会自然地向下流动，但在太空中，液体可以形成球体或漂浮在空中。
这种现象被称为表面张力效应，它使得液体表面呈现出极其平滑的形态，为研究表面张力提供了独特的机会。
另一个在微重力条件下展现出的奇异现象是火焰的形态。
在地球上，火焰受到对流和重力的影响而向上燃烧，形成尖尖的形状。
然而，在太空中，没有对流和重力的干扰，火焰呈现出球形或蜿蜒的形态，燃烧过程也更加缓慢。
这种现象为燃烧过程的理解提供了新的视角，有助于改进火灾防控技术。
微重力环境还使得生物体的行为产生了许多意想不到的变化。
在太空中，植物的根系会在各个方向上生长，动物的行为也会受到影响。
科学家们利用这些现象研究生命体在太空中的适应能力，为长期太空旅行和太空居住提供了重要的参考依据。
除了以上提到的现象外，微重力环境还会对人类身体产生一系列影响，如骨质疏松、肌肉萎缩等。
因此，研究微重力环境下的生物学效应对于人类长期在太空中生存具有重要意义。
总的来说，微重力时代为我们揭示了许多在地球上无法观察到的新奇现象，为科学家们提供了丰富的研究素材和探索空间。
随着航天技术的不断发展，我们相信在未来会有更多关于微重力环境的发现，为人类探索宇宙奥秘带来更多惊喜和启示。
【若有任何错误或需要修改，请告知，我将随时为您修改】。
微重力环境下细胞生长规律比较分析
微重力环境下细胞生长规律比较分析细胞生长是生物学研究中的重要课题之一，而微重力环境对细胞生长的影响备受科学家们的关注。
在地球上，重力是影响生物生长发育的主要力量之一，然而，当细胞处于微重力环境中时，其生长规律可能会发生变化。
本文将对微重力环境下细胞生长规律进行比较分析。
微重力环境通常是指在太空中的失重状态。
在这种环境下，细胞与外界没有重力的作用，因此细胞的生长行为可能会与地球表面存在重力的情况有所不同。
微重力环境下细胞的生长规律比较分析是为了探索细胞在不同环境条件下的适应能力和生长机制。
首先，微重力环境下的细胞生长可能受到力学刺激的改变。
地球上的细胞通常受到重力的拉伸作用，这是促进细胞伸长和扩张的重要因素。
然而，在微重力环境中，重力的拉伸作用减弱或消失，细胞可能以不同的方式生长。
许多研究表明，在微重力条件下，细胞的伸长速率减缓或变得更加均匀。
这可能与细胞内部的信号传导通路受到改变有关。
其次，微重力环境对细胞分裂和增殖也可能产生影响。
在地球上，重力对细胞的分裂周期和方向起到调控作用，但在失重状态下，细胞的增殖速率和分裂方向可能会有所改变。
一些研究显示，在微重力环境中，细胞的分裂周期延长，细胞增殖速率减慢。
此外，细胞分裂方向也可能发生变化，导致细胞群体结构的改变。
此外，在微重力环境下，细胞内的代谢和信号传导通路可能发生调整。
重力是生物体感知外界环境的重要手段，但在失重状态下，细胞可能通过改变其内部代谢途径和信号传导通路来适应新的环境条件。
例如，一些研究表明，在微重力环境中，细胞的能量代谢可能发生改变，细胞对营养物质的吸收和利用能力可能降低，从而影响细胞的生长和发育过程。
除了上述方面，微重力环境下细胞生长规律的比较分析还包括细胞形态的改变、基因表达的变化、细胞凋亡和细胞分化的调整等。
这些变化可能与细胞内的信号传导通路、基因表达调控和细胞-细胞相互作用的改变有关。
综上所述，微重力环境对细胞生长的规律产生了明显的影响。
微重力对植物向重力性的影响
微重力对植物向重力性的影响魏力军;康金超;董旭阳;王涛【摘要】实验结果表明植物在空间微重力环境或地面模拟微重力效应下,植物向重力性缺乏、生长变慢、细胞生长受抑制等,虽然植物能够完成生活史,但种子发育的生理生化过程受到明显影响.综述了植物向重力性反应机制以及微重力对植物向重力性影响的研究进展,对已知的重力感受通路进行了总结,可为重力生物学研究提供参考.【期刊名称】《哈尔滨师范大学自然科学学报》【年(卷),期】2015(031)001【总页数】5页(P101-105)【关键词】植物;向重力性;微重力【作者】魏力军;康金超;董旭阳;王涛【作者单位】植物生物学黑龙江省高校重点实验室(哈尔滨师范大学);哈尔滨工业大学;哈尔滨工业大学;哈尔滨工业大学;哈尔滨工业大学【正文语种】中文【中图分类】Q947.61 植物的向重力性重力是影响植物生长的重要环境因子之一，植物在重力引导下的生长称为植物的向重力性．早在1806年，knight就观察到重力场可以影响植物的生长［1］．根顺着重力作用方向生长称正向重力性;茎逆着重力作用方向生长称负向重力性;地下茎侧水平方向生长成为横向重力性．目前国际上常用向重力性定点角(gravitropic setpoint angle，GSA)来描述植物向重力性及向重力运动．GSA即根尖或茎尖与重力矢量所形成的角度，可以定量描述根或茎向地性的大小［2］．2 植物的向重力性的机制植物的向重力性这一生理过程可分为重力信号的感受、物理信号向生理信号的转化及转导、感应器官接受信号及产生不对称生长等环节［3］．2．1 植物感受重力的假说植物感受重力信号是向重力性反应的第一步，关于重力信号感受的机制目前较关注的有两种假说，即淀粉平衡石假说和原生质体压力假说［1，4-5］．2．1．1 淀粉平衡石假说1900年，G．Haberlandt和 B．Nemec分别观察到含有特定细胞的组织能感知重力并提出了淀粉体—平衡石假说．该假说认为:植物根冠的柱状细胞和茎的维管束鞘细胞中存在淀粉体，这些淀粉体被命名为平衡石(statolith)，含平衡石的细胞被称作平衡细胞(statocytes)，这些平衡细胞可以感受重力信号．由于淀粉体的比重大于细胞质，因此在垂直生长的器官中，这些淀粉体沉降在细胞的底部，当植物器官在重力场中的方向发生改变，这些淀粉体重新沉降到新的物理学底部．中柱细胞和内皮层细胞就是通过这些淀粉体的沉降来感受重力变化的［1］．该学说得到了许多实验的支持［4］，如轮藻、苔鲜、地衣、拟南芥、豌豆等植物的向重性器官均包含淀粉体，且器官的弯曲方向与淀粉体沿重力场沉积的方向一致［6］，而在淀粉体缺失或可移动性下降的突变体材料中，根或茎的向重性也明显降低或完全失去［7］．然而，一些实验现象用淀粉体——平衡石假说解释不了，如以缺乏淀粉体的拟南芥突变体为材料的实验中，即使没有淀粉体的沉积植物根依然有明显的向重力性弯曲能力［8-9］，于高浓度溶质中的植物的根，在重力刺激后没表现出向重性弯曲的现象［10］．因此，在植物的重力感受部位还存在其它的重力感受机制．2．1．2 原生质体压力假说Wayne and Staves(1996)提出原生质假说用来解释一些现象，它认为植物细胞通过感受自身在周围介质中的浮力来感受重力［11］．原生质膜与细胞壁通过细胞骨架相连接，并形成特定的区域．当植物的原生质体在重力场中的取向发生改变时，质膜与细胞壁之间的张力改变，从而活化质膜上张力敏感的离子通道，特别是钙离子通道;胞质中钙离子浓度的改变引发下游的信号传导，最终引起植物器官的向重力性弯曲［1，5］．这个模型虽然没有得到大家广泛的承认，但是可以解释一些与淀粉平衡石假说不一致的现象，比如能很好地解释一些植物中由重力调节的原生质体极性流动［1］．2．2 重力信号向生理信号的转化及转导关于平衡细胞中淀粉体沉降，然后转换为生理信号的过程有几种认识．2．2．1 重力改变会引起细胞中Ca2+的变化平衡石沉降位置的变化不能直接引起细胞的生理生化反应，平衡石自身的重力对肌动蛋白网络造成的压力可以激活机械力敏感的离子通道使Ca2+进入细胞质，同时也可造成液泡和内质网释放Ca2+进入细胞质［12-13］．然而在缺失淀粉体的突变体细胞中，重力刺激仍可引起Ca2+升高，表明淀粉体不是 Ca2+升高的唯一条件［12，14］．当原生质体在重力场中的取向改变时，原生质体上部的细胞膜与细胞壁之间的张力增强，并传递到细胞膜上并活化质膜上机械力敏感的离子通道，特别是Ca2+通道，胞质中Ca2+浓度的改变引发下游信号传导，最终引起植物生长发育变化［1，12］．总之，无论是通过平衡石还是原生质体感受重力的变化，都会引起细胞内Ca2+浓度的改变．2．2．2 高等植物依赖植物细胞骨架感受重力细胞骨架在细胞质中形成网络，其主要作用包括维持细胞形态、承受外力、保持细胞内部结构的有序性等，此外还参与许多重要的生命活动，如在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离;在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运［15］．在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成，可受到沉淀的淀粉体的牵动，且对根尖细胞中的生长素的极性运输起重要的调控作用，从而影响根的向重力性［16］．目前有两种假说解释平衡石与细胞骨架之间的关系，即束缚型假说和非束缚型假说［17］．束缚型假说认为:淀粉体被束缚在细胞骨架中，细胞骨架同时又与细胞膜上的相关受体或其它相关蛋白(如离子通道或离子泵)相接;当受到重力刺激时，淀粉体沉降引发细胞骨架系统的张力产生变化，从而激活细胞膜上的受体，触发下游的信号传导，引起相应的生理生化反应［1，18-19］．非束缚型假说认为:淀粉体游离在细胞骨架的网络中，不受束缚，当重力刺激方向发生改变时，它能自由移动，很容易沉降到重力感受细胞的物理学底部［1，17］．淀粉体在沉淀的过程中能冲击细胞的内质网等结构，从而激活下游的信号传导链、导致向重力性生长［1，18，20］．此外，重力信号的传导还与磷酸肌醇(IP3)、细胞pH(H+)、细胞核、膜电势、活性氧和液泡等有关，但仍需要直接的实验证据［21］．2．2．3 细胞骨架结合蛋白在重力信号传导过程中的作用已有实验证明微丝和微管重组的过程中聚合和解聚的调节与细胞骨架结合蛋白有关［22］．细胞骨架结合蛋白可分为微丝结合蛋白(ABPs)和微管结合蛋白(MAPs)．其中肌动蛋白解聚因子ADF/丝切蛋白是目前了解较清楚的ABPs，它由多个基因家族编码，在微丝骨架组成方面起着重要的作用．过表达ADF的拟南芥植株生长缓慢，细胞纵向的微丝束消失;而抑制ADF表达则可刺激细胞伸展和细胞伸长生长，同时细胞形成粗的纵向微丝束［22］．ADF的活性可受到pH和磷酸化与去磷酸化的调控，如在pH高的条件下ADF可调控微丝的解聚，并可能因此改变平衡细胞中微丝骨架的动态性．重力刺激能使早期拟南芥根的柱状细胞和玉米的胚芽鞘细胞质的pH发生改变，进而调控这些细胞骨架结合蛋白的活性，引起细胞骨架重组［22］．2．3 感应器官接受信号及产生不对称生长根的向地性弯曲和茎的背地弯曲生长是植物不对称生长的结果．生长素在植物器官两侧不均匀分布导致不同的生长速率，造成一定方向上的弯曲［3，14］．Cholodny-Went 学说(生长素学说)认为向重性使物理学下部累积较高的生长素水平，由于根和茎对生长素的敏感性(一个机体或者系统对刺激的反应能力)不同，从而导致根向下弯曲，茎向上弯曲［23］．在向重性反应中除了生长素的含量发生不对称分布外，重力效应器官的上下两半部对生长素的敏感性也发生了显著的变化(如在向日葵中已证明)［23-24］．与上半部相比较，下半部具有更强的结合生长素的能力［23，25］．并且发现 1 mM Ca2+处理能够增加生长素的敏感性10倍．并且生长素对于下半部的H(+)-ATPase的激活能力要比上半部强很多．因此认为Ca2+在向重性反应中对于生长素敏感性的变化可能发挥着重要作用［26］．3 微重力对植物生长、发育和繁殖的影响飞行器在轨期间或位于空间站上，物体一直处于微重力状态．为了探究植物在空间受控生态生命支持系统(CELSS)中能否正常生长、发挥作用并完成生活史，科学家进行了空间搭载和地面模拟的实验，获得了大量的实验结果．下面从微重力对植物向重力性、植物的生长、植物发育和繁殖的影响等几个方面进行总结．3．1 微重力对植物向重力性的影响处于微重力或者模拟微重力条件下的植物根和茎的生长方式与地面1 g条件下根向下、茎向上的生长方式不同，即出现根、茎按胚原来的方向伸展的情况，如在回转模拟微重力环境中生长的拟南芥幼苗，没有方向性，其根和茎向各个方向都有生长，根呈弯曲状．微重力条件下生长的玉米与1 g对照相比根和茎向重力性缺乏［26，29-30］．有人发现豌豆经太空飞行返回后，叶片储存淀粉含量降低［31-35］，提示淀粉含量改变可能与向重力性改变有关．3．2 微重力对植物生长的影响美国科学家以拟南芥为实验材料，分别在国际空间站和肯尼迪航天中心(地面对照)进行萌发和连续15 d的生长情况观察，发现地面和空间站里生长的植物表现出相同的生长模式，但空间站里的植物比地球上的植物生长慢［36］．微重力条件下，拟南芥植株的总长、根长、下胚轴长度发生变化，且生物量增加，叶绿素含量提高，但对光合作用效率没有显著影响［27］．在和平号轨道站上生长107 d的小麦成年植株的叶片窄长、茎直立，株高及节间数、单株叶面积、单株重等均低于地面对照［31，36］．莴苣幼苗在空间飞行 104 d后，生长速度比地面对照降低11．4%．扁豆飞行25 d后，根的生长和对照相比无明显差异，而下胚轴的生长比对照增加15%．当人参细胞在生长的较早阶段就处于模拟微重力条件下时，人参细胞的生长变慢;而当人参细胞生长的较晚阶段才处于模拟微重力条件下时，人参细胞的生长加快．也有研究表明重力刺激改变会诱发细胞生长抑制、细胞周期阻滞在S期，细胞功能改变等．以上结果表明微重力的影响与植物的种类、空间飞行时间、培养条件以及不同发育时期等有关［41］．潘毅、刘敏等分别以月季、树莓、马铃薯、香石竹、人参果试管苗为材料进行了模拟微重力实验及空间飞行实验．实验结果发现模拟微重力条件与空间环境均使植物试管苗高度增加，猜测可能与失重有关;细胞的叶绿素片层结构变得松散，甚至剧烈扭曲，线粒体增多或膜破裂，细胞壁变形，但模拟微重力条件与空间环境影响程度不同．模拟微重力后恢复地面重力培养2 m，叶绿体能够恢复正常，但空间环境处理后恢复地面重力培养2 m，叶绿体没能完全恢复正常，推测可能与空间环境中存在的强辐射引起的损伤有关［37］．3．3 微重力对植物发育和繁殖的影响1982年 MERKYS将拟南芥(Arabidopsis thaliana)带入太空，完成了生活史，但是植物的生长受到抑制，只收获了几粒种子，而且种子的活力不正常［42］．而徐国鑫、郑慧琼等发现改变重力没有明显影响拟南芥胚胎发育过程，但影响胚胎形态和种子的重量［43］．在太空持续微重力条件下黄化豌豆和玉米苗的生长发育证实轴的变化和植物的生长发育都与重力反应有关［44］．还有人将胡萝卜细胞带入太空，比较太空微重力和同时1g离心刺激的20日龄胡萝卜细胞所产生的体细胞胚，发现在发育的不同阶段胚的生长比例相同［45］．陈瑜、刘敏等通过“神舟”8号飞船搭载和三维回转仪分别进行空间环境和模拟微重力环境的番茄开花结实实验，比较了番茄结果率、果实大小、形状、颜色以及植株高度的差别．结果显示空间环境和模拟微重力环境下番茄试管苗都完成了开花结实的发育过程，且结实率、果实大小、形状、颜色以及植株高度都与地面对照差异不显著．因此认为高等植物可以在空间环境下完成开花结实的生殖生长过程．在特殊条件下，重力并非植物生殖生长的必要条件［46］．微重力除了对以上生物学性状有明显影响外，对种子发育的生理生化过程也有明显影响．如徐国鑫、郑慧琼等发现模拟微重力抑制拟南芥种子贮藏蛋白的积累，导致种子贮藏蛋白总体含量降低;模拟微重力可能直接参与调控12S贮藏蛋白基因的时空表达;模拟微重力延迟种子发育过程中碳代谢向蛋白质贮藏物质积累阶段的转变;改变重力影响调控贮藏蛋白质和蛋白体形成的关键蛋白的表达［43］．4 结束语植物向重力性反应的生理过程可以总结如下:植物根冠的柱状细胞和茎的维管束鞘细胞中存在淀粉体(平衡石)，它们被束缚在细胞骨架中或游离于细胞质中，当受到重力刺激时，淀粉体沉降引发细胞骨架系统的张力变化，或冲击内质网等细胞器，从而激活质膜上的离子通道，特别是钙离子通道，使钙离子进入细胞质;胞质中钙离子浓度的改变引发生长素的含量发生不对称分布，以及重力效应器官的上下两半部对生长素的敏感性发生显著变化，最终引起植物器官的不对称性生长，即向重力性弯曲．当重力消失或重力方向不断改变而使植物无法感应重力时(如回转模拟微重力效应时)，下游的一系列反应不能进行，从而使植物失去向重力性，并诱发生理生化等方面的改变．参考文献［1］魏宁，郑慧琼．细胞骨架和高等植物的向重力性［J］．自然杂志，2008，29(6):338-342．［2］石江华，廖红，严小龙．植物根系向地性感应的分子机理与养分吸收［J］．植物学通报，2005，22(5):523-531．［3］宋成标．水稻向重力性突变基因精细定位及分子生态学研究［D］．海南:海南师范大学，博士论文，2007．［4］宋成标，杨文韬，杜道林，等．植物向重力性机理及其功能基因的研究进展［M］．海南:海南生物技术研究与发展研讨会论文集，2006．16-20．［5］蒋向辉，吴海滨，余显权，等．植物向重力性［M］．植物分子育种国际学术研讨会论文集，2005．80-89．［6］ Wright M．The acquisition of gravisensitivity during the development of nodes of A vena fatua［J］．Journal of Plant Growth Regulation，1986(5):37-47．［7］ Kiss J Z，Sack F D．Severely reduced gravitropsim in dark grownhypocotyls of a starch-deficient mutant of Nicotiana sylvestris［J］．Plant Physiology，1990，94:1867-1873．［8］ Kiss J，Hertel R，Sack F．Amyloplasts are necessary for full gravitropic 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