微重力环境下的植物生长

空 间微 重 力 与 空 间 生 命 支 持 系统
地 球 上 的 物 鄙 址 甄 力环 境 卜进 化 的 ， 其 彤 态 纳 和 生 命 活 动 部 与 重 力环 境 卡 ｝ ｊ 迂 腐 地 球 最 力 Ｉ 大 Ｉ 地 球 引 产 ＝ 生． 仃 何 物 体 在 地 球 引 力 作 用 卜， 鄙会 以 ９ ． ８米 ／ 秒
．
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微 重 力对 植 物 的 影 响表 现 在 分 子 、细 胞 、个 体 各 层 面 以及 亲子 代 之 间
豳 ２ ０ １ ７ 年５ 月ｆ ６ ９ 卷３ 期： － ．
为空 间 资 源有 限， 且 在 空 间 模 拟 地 球 重 力 环 境 十 分 困 难， 建 立 可持 续 的生 命 支 持 系统 ， 迫切 需 要 研 究 最 大 化 利 用 空间资 源的技 术 和途径 ， 其 中绿 色 植 物 最 大化 的 生 长 发育 是 关 键 中 的关 键 。 植 物 是 ～ 个 高 度 复 杂 的多 细 胞 有 机体 ， 要 在 空 间 微 重 力 条 件 下 正 常 生长 发 育， 获 得 最 大 化 的产 量 ， 必 须 了解 微 重 力 在 植 物 生 长 发 育各 阶 段 所 起 的 作 用 。 至 今 已从 分
邵慧 琼 ： 研 究 ， ｒ ｛ ， 围 科 学 院 诲 生 命 利 学 研 究 院 植 物
斜 究 所 ，上 海 ２ ０ ０ ０ ３ ２ ｈ ｑ ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ （ ａ ） ｓ ｉ ｂ ｓ ． ａ ｃ ｃ ｎ
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删 前 沿
微重７ 】 环 境 下 的
植 物 生 长
。
郑 慧 琼
人 类 探 索 太 空 必 须 建 立 以植 物 为 基础 的 生物 再 生 生 命 生 态 支 持 系 统 ． 研 究 微 重 力 环 境 下 植 物 的栽 培 ． 评估 作 物 在 空 间 产 生种 子 的 生长 条 件 ， 筛 选 适 合 空 间 种 植 的 植 物 品
环境 中， 流 体 和 小 颗 粒 的 动 力 性 质 发 ， １ － 了改变， 影 响 列
很 多与 生物 学 过 程 相 关 的 体 与 液 体 的 扩 散 ． 比如 空 气
埘 流 。 微 重 力 条 件下 ， 夺 气 对 流 减 少 导 致 肘 郎 乙 烯 浓 度
壤 、蛋 白 质 、小 ＲＮＡ 丧ｉ 时重 力信 号的响பைடு நூலகம்应
不 可食用 的植 物产物
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废 水
废 物 处 理 器
的 蕾 力加速 度 【 ｇ ） 从空 卜 落 地 面， 所 以将 产 ９ ． ８水 ／ 秒 Ｊ Ｊ ｌ １ 速 度 的， ｌ 力 汁为 １ ｇ 重力 按 照 这个 重 力 际 注 度
，
： ＿ …Ｉ － ｑ 体 废 物
太 阳 系 中 的仃 星 或 Ｊ 他 天 体上 ， 重 力 常 数与 地 球 ｆ
力条 件下 ， 根 尖 伸 长 生 长常 呈现 不规 则 的 扭 曲。 以小 扁 豆 为例 ， 萌发 ２ ５小 时 后 的幼 苗 根 出 现 弯 曲 ， 根 尖 与 子 叶呈 相反方 向。萌发 ２ ５ ～ ２ ９小 时 间 ， 根 的 弯 曲 度 表 明 根 的 生 长 方 向在 不 断 发 生 变 化 ， 且 每 小 时 根 发 生 的 弯 曲度 平 均 值 相 同 。 另 一 实 验 是 生长 在 含 琼 脂 培 养 基 上 的 水苋 菜 ， 其 幼 苗 根 尖 生 长 方 向与 其 刚萌 发 时 的 初 始 方 向 一 致 ， 表
存 行 轨 道 行 时
的ｆ １ 月 不 Ｈ ：火 重 力 足 ０ ． ３ ８ ｇ ， 称为 “ 低 力 ” ：而 水
生 物 再 生 式 生命 支 持 系统 的 基 本组 成 及 其 功 能 包括 植 物 生 长单 元 和 废 弃 物再 生处 理 嚣 ，其 中 高 密度 的 植 物培 养是 建立 高 效的 生物 再 生 式生 命 支持 系统 的关 键
理 和 形 态 解 测 学 等 方 面 研 究 空 问 环 境 刈‘ 似 物 的影 响 ， 结 果 表 明 问 环 境 囚 素 对 植 物 的 损 伤 ／ ｆ 是 微重 力的 由
接 作用 ， 而怂 Ｉ Ｉ Ｉ ｌ ‘ ｊ 其 相关 的 『 Ｈ 】 接Ｉ 素 造 成 …。 存 微 酉 Ｊ
电 Ｊ 是 ２ ． ６ ５ ｇ ， 称为 “ 超 重 Ｊ ” 一
弧 力变 褂 ｆ ‘ 分微小 ． 称 “ 微 币 力” ， 比 如 我 的 神 舟 号 昭 受 到 的 平 均 做 重 是 ｌ ０ ‘ ｇ ～１ ０ ｇ
已有 很 多 。 问实 验 分 别 从 分 子 十 物 学 、 ， 七物 化 学 、
状 况 研 发 间 牛 命 芰 持 系统 新 技 术 必 须 了 空 问 耶 境 对植 物 生 长 发 育的 作 用 和 影 响 。
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植 物 生 长 元
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氧气
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机 物住 空 Ｉ ｈ Ｊ 生命 支持 系统 － ｛ 起 着 关 键 性
但 对 于 建 空 Ｉ ｈ Ｊ 生 命 支持 系 统 来 说 ． 这 还 远 远 小够
作ｊ ｝ ｊ：吸 收 ＣＯ！ ， 释放 氧气， 循 环 利 用 宇 航 产 生 的 ｌ 州体 ｆ ¨ ｝ ｆ 芷 体废弃物 ． 提供 新鲜食物 ， 典 至 可 以 缓 解 宁 航 员 的 心
种 是 生 命 支持 系 统 中植 物 培 养 的 关 键环 节
进 ＂ 长 期 的 问 探 索 必 须 要 有 生 物 阿
过粕， 影响植物 生长发育， 甚 至 致
生 长的火ｒ 股
虽
ｑ ｌ 式 空 间 生 命 支 持 系统 做 证 ， 其『 ｆ 】 高 等
．
然， 通 过 模 拟 地 球 上 的 培 养条 件 ， 植 物 叮以 存 『 Ｈ Ｊ 牛 ｋ．